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在碱法蒸煮过程中,添加少量蒽醌即能促进木素脱出,保护碳水化合物,降低纸浆硬度,提高纸浆得率,同时也能大大缩短蒸煮时间并节约用碱量。但晶体蒽醌难溶于水,也不溶于碱,在蒸煮液中的分散性差,同时由于蒸煮是在一定浓度的烧碱溶液中进行,而氢氧化钠溶液的表面张力很高,很难渗透到纤维内部,直接影响其应用效果,也使得大量蒽醌被浪费。
随着世界经济和造纸工业的飞速发展,人们对各种造纸助剂提出了更高的要求。本文从新的途径出发,选用合适的溶剂将蒽醌溶解,然后对蒽醌进行乳化,制备出O/W型乳液。将蒽醌分散成细小的粒子悬浮在碱液中,提高了其在碱液中的分散性并增加了与纤维的接触面积,蒽醌更容易通过纤维的毛细管与纤维接触。同时由于表面活性剂的润湿、分散和渗透作用,加快了蒸煮液的渗透、扩散以及对原料的溶胀作用和木素的溶出速度,使蒸煮液能有效、快速地发挥作用,从而大大增强了蒸煮效果。
由于目前几乎没人进行过蒽醌乳化的研究,且蒽醌乳化相当困难,大量基础数据缺乏,开始阶段实验进度相当缓慢。本文研究了溶剂种类、HLB值、乳化剂复配、乳化剂加入方式、乳化温度及时间、转相温度、搅拌速度及pH值等因素对乳液制备及其稳定性的影响,通过单因素法和正交试验探求最佳乳化工艺条件。最后将所制备的蒽醌乳液在硫酸盐法蒸煮中进行实际应用,并与普通硫酸盐法所制备的纸浆及纸的各项性能进行对比实验,得出如下结论:
制备蒽醌乳液的最佳条件:乳化温度120~130℃,10mL苯乙酮为溶剂,Span-80、Tween-80、Tween-20及油酸钠复配,乳化剂用量8%~9%,转相温度90~95℃,乳化时间40~50min。慢速滴加去离子水约50mL,在较高的搅拌速度下采用剂在油中法进行乳化。
采用该方法制备的蒽醌乳液粒径分布均匀且集中,平均粒径仅为221.35nm,静置90天及3000rpm下离心分离15min以上,乳液不分层且无沉淀析出,并具有良好的分散性。在蒸煮对比实验中蒽醌乳液较晶体蒽醌蒸煮液表面张力降低了28.4%,细浆得率提高了0.91%,残碱值比使用晶体蒽醌也有所提高。在对纸张的性能影响方面,蒽醌乳液浆色浅,纸张白度较蒽醌提高18.2%。抗张指数、耐破指数、撕裂指数分别较晶体蒽醌提高了4.9%、3.8%和4.7%。
通过上述研究结果可以看出:蒽醌乳液在一定程度上改善了晶体蒽醌分散性、渗透性差的缺点。其高细度、高分散性的悬浮粒子增大了助剂与蒸煮原料的接触面积,使蒸煮更加均匀,脱木素作用更强。同时蒽醌乳液中的乳化剂降低了原料的表面张力,加速了蒸煮液对原料的渗透,从而增强了蒸煮效果。该研究是从一条新的途径上对醌类蒸煮助剂进行的改进,具有一定的创新价值和实用价值。