一步法 AKD中性施膠乳液的制備方法及裝置

劉士亮 曹國平 李廣勝

(華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心,廣東廣州,510640)

一步法 AKD中性施膠乳液的制備方法及裝置

劉士亮 曹國平 李廣勝

(華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心,廣東廣州,510640)

對傳統的AKD中性施膠技術進行了優化和改良,提出了一步法AKD中性施膠乳液的制備方法及裝置。

AKD;中性施膠技術;乳液制備

與國外造紙行業相比,我國的造紙施膠技術發展緩慢,很多造紙企業仍然采用國外幾十年前所采用的施膠技術和方法[1],導致國內造紙企業在紙種開發、生產成本等方面受到諸多限制。但隨著近年來造紙行業快速融入國際化以及市場競爭的加劇,國內的科研開發部門也相繼開發出了高效實用的施膠技術和施膠化學品[2-3]。本課題對國內近年來發展迅速的 AKD(烷基烯酮二聚體)中性施膠技術進行了優化和改良,提出了一步法 AKD中性施膠乳液的制備方法和裝置,該優化的 AKD中性施膠乳液的制備方法已經在廣東省內的一些造紙企業得到推廣和使用,生產使用效果和經濟效益都較好。

1 傳統 AKD中性施膠乳液的制備工藝流程

傳統AKD乳化的基本過程是：

傳統的AKD中性施膠乳液在乳化過程中需要高速攪拌、均質機、冷凍機組和多個搪瓷或不銹鋼反應釜,乳化設備投資比較大、電耗較多,工藝也比較復雜和繁瑣。

針對傳統AKD中性施膠乳液制備方法所存在的缺陷,本課題提出了一種高效的 AKD中性施膠乳液制備方法和裝置,稱之為一步法 AKD中性施膠乳液制備方法。

2 一步法 AKD中性施膠乳液的制備方法及裝置

2.1 一步法AKD中性施膠乳液乳化的基本流程

一步法AKD中性施膠乳液乳化的基本流程是：

2.2 一步法AKD中性施膠乳液的制備裝置及方法

圖1 一步法AKD中性施膠乳液制備裝置

一步法AKD中性施膠乳液生產方法和專用的生產反應器如圖 1所示。并采用了自主開發研制的AKD中性施膠專用活化劑 H。

2.3 一步法AKD中性施膠乳液制備操作方法

(1)在反應器中加入專用活化劑 H。

(2)加入相應比例 (在 AKD施膠乳液的制備中,活化劑、AKD膠粒與水的配比為 =5∶10∶85)的冷凝水或自來水,然后采用蒸汽快速加熱至 95℃左右,開動攪拌器溶解分散乳化劑 5～8 min。

(3)活化劑 H全部溶解后,停止加熱并加入上述比例的AKD膠粒,在攪拌下快速溶解AKD膠粒,時間一般控制在 5 min左右,此時 AKD中性施膠乳液成品制成。

(4)啟動反應容器的水冷系統并用自來水按照1∶1的比例將 AKD施膠乳液稀釋降溫至 40℃,泵入AKD中性施膠乳液儲備罐備用。

3 一步法 AKD中性施膠乳液成品的物理指標

一步法生產的 AKD中性施膠乳液的物理指標如表 1所示。

4 一步法 AKD中性施膠乳液制備方法及裝置的優勢

(1)一步法AKD中性施膠乳液制備采用了高效活化劑

AKD中性施膠的機理是AKD分子的反應端與纖維上的羥基反應而生成牢固的共價鍵,AKD分子的疏水端經烘缸干燥后,定向朝外形成疏水的單分子膜,因而在生產使用過程中,就必須使得 AKD膠粒的直徑足夠小 (一般要求在 0.3～0.5μm),以增加AKD單位反應面積,盡量減少 AKD的用量,降低生產成本;另外,由于 AKD分子為非離子型有機化合物,其本身不帶電荷,而纖維一般帶有負電荷,為了使 AKD膠粒有效地吸附到纖維上,就必須使AKD粒子帶上與纖維相反的電荷。為了滿足上述的兩點生產要求,本課題開發了 AKD中性施膠專用活化劑 H,這種施膠劑同時具備高效的分散乳化性能和 AKD膠粒的陽離子化性能,添加適當用量的該助劑,可以制得粒徑小而均勻、穩定性好的 AKD中性施膠乳液。

(2)一步法 AKD中性施膠乳液制備方法簡單、設備投入少

與傳統的AKD中性施膠乳液的制備相比,一步法AKD中性施膠乳液簡化了AKD中性施膠乳液的制備工藝方法,它不僅適用于大規模造紙企業,而且由于設備投入費用低、制備方法簡單,也方便在中小型造紙企業的應用和普及。

表1 一步法 AKD中性施膠乳液成品物理指標

5 結 語

由酸性施膠向中性施膠的轉變,是整個造紙行業施膠的必然發展趨勢。與傳統的酸性施膠相比,中性施膠具有改善成紙質量、降低排放白水的污染程度、減少漿料打漿電耗和紙張的干燥熱能、降低生產成本等諸多優勢。近年來,中性施膠在國內的造紙企業,特別是規模大、技術力量雄厚的造紙企業內已經得到了普及和推廣。一步法 AKD中性施膠乳液制備方法及裝置,不僅適用于大中型造紙企業,而且由于其制備的簡便性和較小的資金投入,更加適宜于國內為數眾多的中小型造紙企業的使用和推廣。

[1] 聶勛載,范思齊.常用非木材纖維造紙使用手冊[M].北京：中國輕工業出版社,1999.

[2] 朱紅兵.AKD中性施膠及使用方法[J].化工縱橫,2002(7)：8.

[3] 孫義坤,張 靜,章亞萍.AKD中性施膠劑應用研究報告[J].浙江造紙,1999(1)：43.

(責任編輯：趙旸宇)

One-step Process for AKD Neutral Sizing Emulsion Preparation

LIU Shi-liang＊CAO Guo-ping LI Guang-sheng
(National Engineering Research Center of Paper making and Pollution Control,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640)
( ＊ E-mail：liushiliang1974@126.com)

Based on the traditional AKD neutral sizing emulsion preparation technology,one-step process for AKD neutral sizing emulsion preparation including its technology and equipment was introduced in this paper.

AKD;neutral sizing;improvement

TS727+.5

A

0254-508X(2011)04-0074-02

劉士亮先生,博士;主要研究方向：制漿造紙新技術的研究與開發、造紙污染控制及生態修復的研究應用。

2010-12-08(修改稿)