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近年来,造纸湿部发展出现一些新的趋势:由酸性抄纸转向中性抄纸;再生纤维用量不断增加;白水全封闭循环利用。这些都导致湿部纸页成形条件恶化,许多传统的助留助滤剂失去作用效果。造纸湿部留着困难,流失严重不仅使生产成本提高,而且给纸机的操作和后续的废水处理带来一系列的问题。
阳离子瓜尔胶具有水溶性、天然环保等优点,在提高留着率的同时可以改善纸页的匀度和强度,但是它的一些缺点限制了它在造纸中的应用。本研究成功合成的阳离子一非离子型两性瓜尔胶(CHPG)有效地克服了阳离子瓜尔胶的缺点,引入柔性羟丙基侧链能够使瓜尔胶具有更大的桥架能力,此外非离子性的羟丙基能够完全不受DCS的影响。鉴于这一点,阳离子一非离子型两性瓜尔胶对新闻纸浆、未漂硫酸盐浆、废纸浆等含有较多杂质的浆料以及因封闭水循环引起的阴离子垃圾积累的浆料仍具有较好的作用。
本论文研究了实验室自制的阳离子一非离子型两性瓜尔胶对废纸脱墨浆助留助滤及增强作用,具体研究内容与结果如下:
CHPG加入浆中能够使纤维、细小纤维和填料相互絮聚,从而提高浆料的滤水性能和细小组分的留着率。本研究中的CHPGl有最好的助留助滤效果,用量为0.6%时浆料的打浆度和细小组分的单程留着率分别从46°SR和28.8%提高到26°SR和76.8%。此外,CHPG在提高细小组分的留着率的同时能够改善成纸的强度。
CHPG接枝了柔性羟丙基侧链,较CGG能更好地发挥助留作用。氮含量和羟丙基摩尔取代度对CHPG助留作用有很大的影响,总体而言,氮含量越高CHPG的助留效果越好。相比起传统的助留助滤剂CS和CPAM,CHPG有更好的助留助滤效果和增强作用。
实验室合成的CHPG适合于在中碱性的条件下应用;电导率越高CHPG的助留效果越差;湿部的湍流作用会降低CHPG对细小组分的助留作用效果。
膨润土或硅溶胶与CHPG搭配组成微粒助留助滤体系可以显著地提高其助留助滤效果,此外膨润土或硅溶胶有助于成纸强度的提高。
膨润土或者硅溶胶与CHPG配合的微粒助留助滤体系都适于在中碱性的条件下使用。电导率增大不利于微粒体系发挥助留作用。但是相较于两性瓜尔胶单组分,微粒体系在高电导的浆料中仍然具有较好的助留效果,对剪切力较不敏感。
CHPG对PCC的留着率最好,CPAM次之,CS最差。CHPG微粒体系相较于单组分更能够提高填料的留着率。
CHPG添加量增加,浆料的Zeta电位逐渐上升,而膨润土和硅溶胶使浆料的Zeta,电位下降,微架桥机理而非电荷中和是微粒助留助滤体系能发挥更好的助留作用的主要原因。
相较于CS和CPAM,CHPG受阴离子垃圾的影响较小,可以作为二次纤维专用助留助滤剂进行进一步研究。