装饰原纸增湿強及再制浆工艺的设计分析 - 免费论文，论文大全,个人简历,英语学习,教案在线,实用文档,演讲发言

首页用户登录 |

用户注册

设为首页

加入收藏

联系我们

按字母检索

按声母检索

数字

符号

您的位置： 5VAR论文频道 → 论文中心 → 理工论文 → 信息技术

装饰原纸增湿強及再制浆工艺的设计分析

热 ★★★

【字体：

小

大】

装饰原纸增湿強及再制浆工艺的设计分析

收集整理：佚名来源：本站整理时间：2012-06-29 22:01:14 点击数：[]

[本篇论文由5var5VAR论文频道为您收集整理，5VAR论文频道http://paper.5var.com将为您整理更多优秀的免费论文，谢谢您的支持]

1 绪论
1.1 选题的背景与意义
装饰原纸作为一种工业特种用纸，在国内已经有了几十年的历史，但其质量档次和需求量是随着国民经济的发展而不断提高，特别是在中国这样一个木材资源十分贫乏的国家中，装饰原纸作为加工制作各种装饰板材的原料，与其他国家或地区相比，无论年需求量还是其年增长率都具有极大的优势。
装饰原纸在国内属于新兴的高档用纸，主要用于装饰纸印刷企业，经彩印后广泛应用于各类家具、地板、防火板等人造板。采用全木浆制成的装饰原纸表面光洁度好，拉力强，有一定透气度，白度高，纸质均匀，能耐热。其加工品外观漂亮，产品耐用，十分适合家用和商用。目前国内房地产和建材行业发迅猛，各类高档家具、强化木地板、高档人造板、防火板等需求剧增，高档装饰原纸的需求量也逐年增加。目前中国高档装饰原纸市场缺口很大，进口量也较大，市场前景广阔。
纸张的强度取决于在纤维接触点所形成的各个氢键的强度、形成氢键的总数以及这些接触点在纸中的分布。氢键结合对水是敏感的，容易被水破坏，因此如果把水加到干纸中将导致纤维之间氢键结合的严重和迅速变弱，同时使纸的强度和完整性剧烈下降。一般地,纸张被水完全润湿后,其物理机械强度(主要是抗张或耐破强度)只有其原有干强度的15%-20%。湿强度能保持在干强度的30%以上的纸可以被称为是湿强纸。湿强纸的制造必须借助于湿强剂的使用。
用以增强纸及纸板强度的一类精细化学品称为增强剂。增湿强剂是一种在纤维界面上通过形成交联网络结构，从而限制了纤维间的活动，减少了纤维的润胀，达到提高纸张湿强度目的的精细化学品。增湿强剂和增干强剂一样都是聚合物材料，一般来说，水溶性的或分散型的阳离子高聚物均可作为增湿强剂。
尽管目前增强剂的发展很快，但在工业中普遍应用效果较好的依然不尽人意。主要存在两个方面的问题:一方面是大部分的湿强剂加入纸张里面多少具有一定的毒性，且损纸回收比较困难，因此，环保问题难以满足；另一方面是成本问题，常用湿强剂，如MF树脂、PAE，由于其低廉的价格，依然备受青睐，而新型的环保型的湿强剂因其高昂的价格还依然需要一定时间才能被市场所接受。因此，湿强剂的研究方向未来将要追求低成本、高效能、环境友好型的新型湿强剂。
通过对装饰原纸的增强剂的优选，我可以更加系统地掌握装饰原纸生产流程及工艺，并初步掌握装饰原纸的增强的程序和操作方法。更重要的是
使我综合复习几年来所学的知识，并将所获得的知识直接运用到毕业论文的实践中去，使理论与实践得以密切结合，掌握发现问题、分析问题和解决问题的方法。在论文中经过查阅文献资料、优化实验、成本分析等过程的训练，使我的基本功得到了初步训练和加强，工程实践能力获得进一步的提高。能充分运用本专业学期内掌握的知识；进一步提高对制浆造纸生产的认识程度，掌握制浆造纸工厂工程师必要的训练和技能。
1.2 湿增强剂的分类及发展趋势
纸张的湿强度是指纸页遇水或在潮湿环境中所具有的强度。在通常情况下，不添加助剂时纸张被润湿后其强度仅为干燥时强度的5%-10%，加入湿增强剂后可使纸张大多能保持原有干强度的20%--40%。湿增强剂属功能性添加剂，大多数是抗水解的合成树脂，在纸成形前加入到纸浆中，不仅可提高湿强度，也可以给高速纸机的操作创造有利条件。
很早以前，人们用硫酸处理原纸使之羊皮化，用防水漆、塑料薄膜或金属箔来喷涂、覆盖于纸张表面，或用白明胶、动物胶对纸张进行表面施胶，再使施胶纸与矾土、甲醛或乙二醛在高温下接触形成一层保护层。这些方法都相当昂贵，生产效率也低，而且这方法本身只能起到抗水的作用，并没有从实质上提高纸的湿强度。
1935年人们首先发现用脲甲醛树脂(简称UF树脂)作为表面施胶剂，在进行热处理后便可以使纸张具有一定的湿强度。随后又可开发出直接加入浆内的UF树脂，但因其具有阴电荷不易和带负电荷的纤维结合，存留率较低，湿强效果很差，1942年开发出三聚氰胺甲醛树脂(简称MF树脂)，它可直接加入浆内，经加热干燥后纸张便可以获得良好的湿强度。在1964年阳离子型改性UF树脂试制成功，其树脂的存留率和湿强纸效率与MF相似，但价格较低，为大量生产湿强纸创造了条件。采用脲醛树脂和三聚氰胺树脂作为湿强剂以后，不但使处理过程简单化，而且获得的湿强度可高达50%。在提高湿强度的同时，还能使纸的某些干强度指标(如裂断长、耐破度和耐折度等)和施胶度有相应的提高。
与此同时，人们还先后开发出一些可以使纸及纸板具有一定湿强度的其它化合物。如酚醛树脂、聚乙烯亚胺(简称PEI)，合成胶乳(丁苯胶乳、丁睛胶乳等)，双醛淀粉(简称DAS)等，但酚醛树脂色泽极深，且需高温约(150℃)成熟，合成胶乳价格昂贵，应用时需制成胶乳;而聚乙烯亚胶通常仅适用于制取未施胶的具有吸收性的湿强纸中;双醛淀粉虽然具有不改变纸张吸收性能及湿强度与干燥温度无关这样的优点，但它仅能给予纸张以暂时的湿强度。因此这些湿强剂除某些特殊用途外很少应用。
1960年研制出中碱性熟化的湿强剂聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂(简称PPE或PAE树脂)。PPE树脂具有许多MF树脂和UF树脂无法比拟的优点。它不仅是在中碱性条件下熟化的高效湿增强剂，而且在提高湿强度的同时并不损失成纸的柔软性、吸收性，特别适用于医疗卫生用纸。并且生产过程中泡沫少，成纸白度返黄小，并有良好的再生成浆性能。
研究人员在PPE树脂的基础上又开发出PPA,CPAM, PA等湿强剂。聚酰胺多胺类树脂(PP A)为阳离子型水溶性聚合物，主要用于箱板纸及牛奶、果汁等液体包装用纸质材料，效果优于UF树脂和MF树脂。阳离子型聚丙烯酰胺( CPAM)是具有干、湿增强作用的增强剂，并能够使纸张具有较高的白度，损纸回收后很容易分散成浆，固化时间短而且价格适中，它适宜pH范围为4.5-7.5。其主要缺点是其增强的纸张被润湿后1min左右湿强度就会损失40%，因而对要求持久性湿强度的纸不适用，美国造纸厂用其生产手帕纸、面巾纸及其它高级纸的纸种。聚胺(PA)类湿强剂是三种水溶性聚合物中成本最低的。该类产品具有良好的贮存稳定性，并兼有干增强性能，比CPAM湿强持久性高，但不如PPE树脂，美国用其生产卫生纸、瓦楞纸。
由此可见，湿强剂发展至今，主要为两大类产品，即以MF树脂和UF树脂为代表的酸性熟化树脂和以PPE树脂为代表的碱性熟化树脂。碱性熟化树脂比酸性熟化树脂更具优越性，将成为造纸工业用助剂的发展趋势。
1.3 几种常见湿強剂的制备方法
1.3.1 PPE树脂的制备
聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂简称PPE，又称聚酰胺聚胺表氯醇树脂或聚酰胺一环氧氯丙烷树脂。PPE为水溶性、阳离子型、热固性树脂，非甲醛类聚合物、无毒无味、可在pH4--12范围内使用，具有良好的湿强效果。其特点是用量少，适合中性造纸，而且损纸易于处理，也可用作处理工厂废水的絮凝剂。
a PPE树脂的质量指标:
外观:浅琥珀色微粒液体;含固量:12.5%±0.3%;比重:1.03kg/1;粘度:40～60cps;凝固点:-1 ℃，pH4.6～4.9。
b PPE树脂化学合成

方法主要分两步，第一步先合成聚酰胺，第二步以聚酰胺为原料再生成PPE树脂。合成聚酰胺时可用二乙烯三胺也可用三乙烯四胺。
c 原料:二乙烯三胺103 g;乙二酸146 g;环氧氯丙烷80g;水适量;10%盐酸(或硫酸)适量;10%氢氧化钠适量。
d 器皿:开口搪瓷桶(或三颈烧瓶)、搅拌器、玻棒、酒精灯(或电加热器)、天平(台称)、量筒、烧杯、粘度仪。
e 工艺条件:常温常压
f 合成方法
    第一步:取二乙烯三胺103 g，放人开口搪瓷桶(或三颈烧瓶)中，开动搅拌器，加水31g。然后缓缓加入乙二酸146 g，此时温度自行上升至115℃～120℃,搅拌均匀后，开始加热升温，至130℃时会出现泡沫，此时要注意，保温约半个小时，防止泡沫外溢，待泡沫消失后继续升温至190℃-200℃，保湿约1.5-2h。停止加热，待温度下降到160℃以下时，慢慢加入水，使总量在400g。此时树脂固含量50%左右，搅拌均匀后备用，树脂得率约为85％。
    第二步:向第一步制得的聚酰胺液本加入水600g,搅拌并逐滴加入环氧氯丙烷80g，大约在3-11min内加完。开始加热升温至75℃时停止加热，不断搅拌，并测其粘度达25-30cps(含固量19%)时，立即加入10%盐酸(或硫酸)调节pH4-5，即可贮存备用。
    第三步:使用时，先用10%氢氧化钠溶液调到
pH6-7，并加适量水稀释，在搅拌后加入浆池中。
g 注意事项:
    (1)二乙烯三胺与乙酸反应在160℃ -210℃常压下进行，时间0.5～2h，胺与酸的克分子比为0.8:1～1.4:1，最好在0.9:1～1.2:1，小于0.8:1会出现胶凝，大于1.4:1会生成小分子量的聚酰胺。
    (2)聚酰胺与环氧氯丙烷反应时，温度约45℃～70℃，粘度大于0.85cps，最好让反应在水溶液中进行，以缓和反应，通常不调pH值，但反应时pH值会
降低，如有需要可加碱中和部分生成的酸，则有利于氯代醇基转变成环氧基。当需要的粘度已达到时即加水稀释，使树脂溶液含量在10%左右，并冷却至
25℃，再加酸调pH5～6使之稳定，最好高至pH=5。每一个聚酰胺的仲胺基使用1.0-1.5g分子的环氧氯丙烷可获得满意的结果。
   (3)在使用PPE树脂时应先用10%的氢氧化钠将pH调至7～8，使它获得活化，PPE树脂可直接加入浆料中，添加范围0.1%-5%(对干纤维)。
   (4)PPFJ树脂使用时要避免与浓酸接触。
8 贮存方法:PPE树脂应贮存于阴凉通风和干燥的地方，尽量避免结冰和高温(>32℃)。保存温度应高于44 ℃，如产品凝固融化后要混合均匀并立即使用;在低于32℃的环境下可保存3个月，超过3个月湿强效果下降。一物贮存期为6个月。
1.3.2 乙二胺改性脲醛树脂的制备
a 特点:乙二胺改性脲醛树脂是一种阳离子型树脂，由于它是阳离子型，为此比未改性的脲醛树脂的增湿强效果显著。另外还具有较好的水溶性，不易凝胶，制造方便和价格低廉等特点。它是由尿素与甲醛首先作用，随着添加乙二胺和其他辅助化学药剂而制成。
b 原料:尿素(95%-100%结晶)lmol;甲醛(51%水溶液)2.5mol;乙二胺(98%-100%)0.lmol;盐酸(38%)0.lmol;氢氧化钠(25%)适量，用以控制树脂液的PH值;蚁酸(90%)适量，用以控制树脂液的PH值。
c 设备:量筒、天平、PH试纸、滴定管，加热器(50℃-100℃)，具有温度计、搅拌器和回流冷凝器的容器等。
d 合成步骤:①先将酸9.5m1与乙二胺6.1m1作用生成乙二胺盐，再与甲醛溶液147m1置入安装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的容器内;②控制PH值在7.0～8.0，随后加入尿素60g，反应液的PH值仍控制在7.0以上;③随后升温，待温度渐升至95℃时，用蚁酸调节PH值至4.2。因乙二胺具有碱性，此后反应液的PH值又提高至6.2，再用蚁酸使其降低至4.0，约20min后，反应液的PH值能稳定在5.2至5.6，然后保持树脂化反应在95℃的条件下进行;④待树脂液的粘度约到l00cps时，使树脂液自然冷却至65℃～75℃，继续进行树脂化反应;⑤待树脂液达到所需要的粘度时(约0.15Pa.s)随即迅速冷却至室温，并用25%ONaOH溶液调节树脂液值至7.2～7.6。此时所制得的树脂液的固体物含量约为51%～53%，再用水稀释至约45%的浓度。
e 贮存方法:浓度为45%树脂液在低于20℃下进行贮存。
1.3.3 三聚氰胺甲醛树脂的制备
a 实验原料与仪器设备
原料：三聚氰胺，工业级；多聚甲醛、甲醛溶液、甲醇、二乙醇胺，均为化学纯。
b 制备
在三口瓶中加入甲醛和多聚甲醛混合物及部分甲醇，开始搅拌并升温至50℃，用二乙醇胺调节体系PH值至8．5～9．5。待溶液澄清后加入三聚氰胺，升温至75℃ ～80℃。待三聚氰胺溶解，继续反应40 min后，降温至40℃，加入适量甲醇(醚化剂)并用酸调体系pH值至6．5，进行醚化缩聚，反应40～50 min，并以浊点判
断终点，使游离甲醛含量降至最低。最后进行碱性调聚反应，即得高固含量醚化MF。
c 改性MF性能指标
外观无色或淡黄色透明粘稠液体
总固含量／％ 58．5～65
pH值 9．5～10．0
黏度／mPa•s(35％水溶液) 250～l5o
游离甲醛含量／％ ≤1．0
稳定性产品室温半年内不凝胶、不沉淀
水分散性酸性介质中呈无色透明液体，与水任
意比混溶，相对分子质量较大时与水任意混溶
1.4 PPE树脂的增强机理及应用技术
1.4.1 PPE树脂的增湿强机理
纤维素带有OH-离子,PPE带有H+离子,当二者接近时发生吸引,经加热形成网状结构,产生增湿强作用。由于裸露在纤维素表面的OH-离子数量有限,PPE过量后,一部分H+离子得不到与OH-离子结合的机会,所以PPE树脂超过一定用量纸张湿强度不再增加。
增湿强机理是由于静电作用,PPE被吸附在纸张纤维上,形成了许多氢键结合点,从而增加了纸张纤维之间的结合力,达到增强的目的。
PPE增湿强机理是两步反应:一是PPE分子链上的氮杂环丁基与另一分子链上的第二个氨基产生交联作用;二是单个分子上的氮杂环丁基与两个纤维上的羧基产生交联。
PPE在纤维界面形成的交联网络分别是PPE分子之间的交联和PPE与纤维之间的交联,前者称自交联作用,是PPE在纤维周围产生一个交错链状结构,在一定程度上限制了纤维的润胀从而增加了湿强度;后者称共

[9]

交联作用,PPE与相邻纤维上的部分羟基形成新的结合键,其中亚甲基醚键等抗水的共价键的交联网络的形成对增加纸的湿强最为关键。
1.4.2 PPE树脂湿强效果的影响因素
影响PPE树脂效率的因素一般有树脂的添加量、浆料的打浆度、不同的浆种、浆料的pH值等。①浆种:PPE树脂对木浆的湿强效果好于草浆和棉浆。②打浆度:随着打浆度的提高纤维比表面积增加,纤维对PPE树脂的吸附能力增大使其在浆料中的留着率得以提高,因此在一定打浆度范围内(20~60oSR)干、湿强度均随打浆度升高而升高。③pH值:pH值对纤维的功能基团(如羧基)的电离状态及加入的PPE树脂的正电荷强度影响较大。在pH值6~8范围内,PPE效果最佳,pH值在4~8范围内,随着pH值升高,PPE湿强效果提高。④添加量:0.25%~1.0%范围内,随着添加量的增加,湿强度提高,超过了这个范围湿强增加量大大减小,这与Zeta电位有关,有报道称,当PPE树脂的加入量使浆料系统的Zeta电位为零时的值为最佳添加量。⑤细小纤维留着率:因细小纤维吸附树脂的能力是长纤维的十几倍,所以细小纤维的一次留着率是影响PPE树脂效果的关键因素,这也是添加助留剂与PPE树脂共用会大幅提高湿强效果的一个原因。
另外为使纤维更均匀地吸附树脂,使用时应将PPE稀释至0.5%~1.0%的浓度再加入浆料中。加入位置应在打浆之后加入并尽量避免通过除砂器等高剪切设备以免破坏纤维和PPE的吸附,较好的位置是接近网前箱的部位。水中的Ca2+浓度对PPE树脂的增湿强性能影响很大,成纸的湿强度随水中Ca2+浓度的提高而下降,这是因为Ca2+与纤维素羧基能形成牢固的结合使纤维与PPE树脂的吸附作用减弱。
1.4.3 PPE树脂的共用技术
PPE树脂的添加量超过一定范围,纸张湿强度的增加量会大大减少,对某些要求湿强度较高的纸种片面地过量添加PPE树脂并不能达到高湿强的效果,最好的方法是采用湿强剂共用技术。另外,PPE价格昂贵只能在少数高档纸种中使用,因此降低其使用成本意义重大。而根据协同作用原理,采用PPE树脂与其它湿强剂的共用技术能达到这一目的。助剂共用技术是指在浆料系统中加入两种或两种以上的化学助剂,以期在浆料系统中形成双组分或多组分化学助剂共用的协同效应。助剂共用技术是随着造纸湿部化学理论的发展而发展起来的。Zeta电位理论的建立为湿强剂共用技术提供了理论依据。由于PPE树脂是阳离子型的,因此应选用一种阴离子型湿强剂与之共用,组成阴/阳离子共用系统。人们对PPE与APAM、CMC及一些阴离子胶乳的共用作了大量的研究。
PPE树脂应用于高湿强双胶纸的可能性时发现,在湿部添加PAM对PPE的湿强效果有明显的增效作用。他认为这种增效作用是由于PAM对细小纤维的助留作用引起的,他发现CPAM的增效能力强于APAM。
PPE树脂与淀粉黄原酸钠(SX)的共用技术,结果发现采用淀粉黄原酸钠作助留剂,可大幅降低PPE用量,且提高湿强效果:单独使用PPE用量1%,湿强在19%左右;而PPE与SX共用,PPE量减为0.5%、SX用量2%时,在干强提高50%左右时,湿强提高到25%,所以SX对PPE的增效效果明显。他们认为共用技术是利用不同助剂的不同电荷的协同作用,使湿强效果显著提高。PPE添加到纸浆中时便与带负电荷的纸浆纤维之间形成物理吸附,由于PPE中的低聚合度组分的存在导致纤维表面电荷分布不均,局部出现了阳离子补丁,随后加入高分子量的SX时阳离子补丁非常强烈的吸附SX,延伸的阴离子淀粉链又可与其它纤维表面的阳离子补丁结合,在这些阴离子淀粉链的桥联作用下纸浆纤维之间构成了牢固的网络结构,从而使强度大幅提高,而PPE用量却大大减少,达到了降低PPE使用成本的目的。
研究了PPE与CMC的共用技术,发现在相同PPE用量条件下添加CMC后纸的湿强度有较大幅度提高:单独用PPE2%时,W/D为15.09%,2%的PPE与0.2%的CMC共用,W/D为17.04%;单独用PPE4%时,W/D为20.54%,4%的PPE与0.5%的CMC共用,W/D为28.62%。他认为这是因为CMC与PPE的共价交联网络的形成导致湿强度的提高。
研究了PPE树脂与阴离子聚合物共用的问题。结果显示,在相同PPE用量下添加适量的纤维素衍生物能显著提高纸张的干、湿强度;或在干、湿强度相近条件下使PPE用量减少25%,降低PPE的使用成本。PPE与APAM以适当比例共用,能明显提高纸张的湿强度,与单独使用PPE相比湿裂断长可提高37.22%、湿耐破度可提高40.78%,但当A-PAM用量增到10%(对PPE)时对纸张湿强的增效会大大减弱。阳离子型的PPE树脂与一种阴离子型的助剂共用可提高PPE树脂的增湿强作用已为人们所共识,并得到广泛应用。近来有研究表明,PPE也可与其他一些类型的助剂共用,例如PPE与明矾共用也可提高PPE的湿强作用,这是因为助剂的最佳吸附位置应是长纤维而非细小纤维这样才能更好的发挥助剂的效能。在PPE与明矾的共用系统中,先加适量明矾,带正电荷的明矾会被细小纤维所吸附,因而使长纤维对随后加入的PPE树脂的吸附机会增大,从而提高PPE的使用效果。前文所述,谭传胜发现CPAM比APAM对PPE树脂的增效效果更好。另外, PPE与一种非离子型的水溶性链状聚合物共用也取得很好的效果。这些共用机理尚待进一步研究。

2 实验方法及检测
2.1 实验方法
2.1.1 浆料水分的测定
用电子天平（精度为0.01 g）准确称量浆料5 g。红外干燥，检测水分计算干度。
2.1.2 浆料打浆度的测定
打浆，疏解半小时。加压打浆，10分钟检测一次。至40°SR左右，称取相当于2 g绝干浆的湿浆料，稀释到1000 ml。用肖氏打浆度仪测量其打浆度。
2.1.3 抄片
选择湿強剂加入浆料中高剪切搅拌，0.5％浓度进行抄片（定量为80g/m2）。每次用电子天平称取相当于定量80 g绝干浆的浆料，加入PAE树脂，改变用量比较效果。稀释后于标准纤维疏解器内疏解。
2.1.4 纸张性能指标测定
定量、抗张强度、、耐折度、撕裂度的测定，测量方法均按国家制浆造纸实验标准方法进行。
2.1.5 装饰原纸湿強纸再制浆
80 g绝干原料撕成2×2 cm的小片，配成浆浓12.5%。调PH值到指定值，加药剂，倒入两层塑料袋中，扎紧，恒温水浴加热，加热过程中用手揉搓，反应一定时间，高剪切分散仪3-5%浓度碎解一定时间，结束取出筛浆，测细浆得率，抄片并定量及测试抗张强度、裂断长等主要指标。
2.1.6 过氧化氢法制浆
因素：过氧化氢用量、温度、时间；
用氢氧化钠调节PH为11，扎紧，在75℃的恒温水浴中加热60 min；分别加入过氧化氢（H2O2）相当于绝干浆的2%-10%，用NaOH溶液再次调节PH至11，在规定温度（65℃、75℃、85℃）的恒温水浴中

[9]

加热一定时间（30 min、60 min、90 min）。根据正交实验找出最佳的点。

表1 正交试验因素、水平表
H¬2O2用量温度时间
1 3% 65 30
2 6% 75 60
3 9% 85 90
2.1.7 次氯酸钠法制浆
用氢氧化钠调节PH为11，扎紧，在75℃的恒温水浴中加热60 min；根据实验（2.1.6）找出的最佳点用同样量的次氯酸钠代替过氧化氢，用NaOH溶液再次调节PH至11，其他条件相同。
2.1.8 过硫酸钾法制浆
用稀硫酸调节PH至3，扎紧，在75℃的恒温水浴中加热30 min；根据实验（2.1.6）找出的最佳点用同样量的过硫酸钾代替过氧化氢，用NaOH溶液再次调节PH至11，其他条件相同。
2.1.9 细浆得率的测定
取筛选后的细浆，放入布袋中拧干，取出置于玻璃皿中，放入烘箱恒重，然后称两者合重，再称玻璃皿质量，计算绝干浆质量，计算细浆得率（细浆得率=细浆绝干质量/80）。
2.1.10 性能的测定
进行纸张定量、裂断长、等物理性质的测定。
2.2 试验准备(原料)
（1）聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂（PAE树脂）
生产商：美地亚
外观：琥珀色粘稠半透明液体
固含量：12.5%
粘度：28 mpa.s
（25℃）
pH 值：3.51
分散性：易溶
（2）浆板：金洲纸业进口针叶木浆板
（3）实验室自备氢氧化钠溶液、过氧化氢溶液、次氯酸钠溶液和过硫酸钾
（4）加过湿強剂的装饰纸
2.3 试验仪器及工作原理
2.3.1 仪器
电子天平AR2140                         上海制造
78HW-1恒温加热磁力搅拌器               杭州制造
ZQS2-23打浆机                           陕西制造
ZQJ1-200纸样抄取器                      陕西制造
ZQJ1-B纸样抄取器                        西北制造
WS70-1型红外线快速干燥器               上海制造
JX-D纸浆打浆度测定仪                   杭州制造
高速分散机                             杭州制造
纸张拉力机                             上海制造
耐折度仪                                陕西制造
撕裂度仪                                陕西制造
筛浆机                                  陕西制造
水桶

[9]

     若干
烧杯                                      若干
玻璃棒                                    若干
10ml、100ml、500ml量筒                    若干
表面皿                                    若干
镊子                                       1
水浴                                       1

2.3.2 仪器工作原理
这里举几种仪器为例：
ZQS2-23打浆机：
一定浓度的浆料在打浆机内进行机械处理，使纤维在飞刀和底刀间经受不同的作用而被疏解、切断、润胀、圧溃和细纤维化等作用，从而使浆料具有一些特定的性能。
JX-D纸浆打浆度测定仪：
根据打浆度不同的浆料的滤水速度不同的道理而设计的打浆度仪，在含2g绝干浆的悬浮液1000ml倒入滤水筒时，纤维即在滤网上形成滤层，水通过滤层进入分离室，随之从两个排水管流出。打浆时间短，浆料滤水快，从测流管流出的水量就多；反之，从测流管；流出的水量就少。用特制的量筒收集从测流管流出的滤液，即可直接读出纸浆的打浆度。
打浆度= °SR
78HW-1恒温加热磁力搅拌器：
主要是由内外两个磁钢，中间有隔离套隔开，靠电机驱动后内外磁钢产生磁耦合达到传动的目的。应用在泵类最多，磁力泵可以达到完全无泄漏
2.4 试验数据的处理及计算方法
2.4.1 增湿強实验
（1）计算浆料干度
拧干的浆料质量63.36 g，烘干恒重后浆料的质量20.91 g
绝干浆料含量=20.91/63.36×100%=33%
（2）抄取定量为80 g/m2的纸样
纸样抄取器的半径为100 mm
纸样抄取器的面积=3.14×（0.1）2¬=0.0314 m¬2
需要的绝干浆质量=80×0.0314=2.5 g
需要拧干浆料的质量=2.5/0.33=7.58 g
（3） PAE树脂的加入量
由测量知，50滴PAE树脂溶液的体积为2 ml
每滴溶液的体积=2/50=0.04 ml
密度约为1 g/ml 所以质量为0.04 g
PAE树脂溶液中PAE树脂含量为12.5%
每滴溶液中PAE树脂的含量=0.04×12.5%=0.005 g
当加入0.2%浓度的PAE树脂时，
加入量=2.5×0.2%=0.005 g，约为1滴PAE树脂溶液
依次类推，加入0.4%时为2滴，当加入2.6%时为13滴
表2 PAE树脂的加入量
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% 1.2% 1.4% 1.6% 1.8% 2.0% 2.2% 2.4% 2.6%

2.4.2 装饰纸湿強纸再制浆实验
（1）实验用的装饰纸的含水量为8%
80g绝干浆所需的原纸=80/（1-8%）=87 g
需配成浆浓12.5%的浆料
还需水的量=80/12.5%-87=553 g ，即553 ml

（2）过氧化氢加入量
当加入3%过氧化氢时
过氧化氢量=80×3%=2.4 g
实验室所配置是10%的过氧化氢溶液，密度约为1 g/ml
所需过氧化氢溶液的体积=2.4/10%=24 ml
依次类推，当加入6%过氧化氢时，所需过氧化氢溶液的体积为48 ml；
当加入9%过氧化氢时所需过氧化氢溶液的体积为72 ml

（3）拧干后细浆水分
称取拧干后的细浆5.5 g，烘干恒重后为2.2 g
绝干浆含量=2.2/5.5×100%=40%

表3 正交试验纸浆得率
序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8&n

[9]

bsp;9
拧干细浆质量（g）
114.3
139.7
155.6
170.6
157.8
153.8
168.4
146.0
145.6
165.0
绝干浆质量（g） 45.72 55.88 62.24 68.24 63.12 61.52 67.36 58.4 58.24 66.00
得率（%） 57.15 69.85 77.80 85.30 78.90 76.90 84.20 73.00 72.80 82.50

（4）正交试验表
表4 正交试验表
序号 H2O2加入量ml 温度（℃）时间（min）转速（次）
0 0 75 60 10000
1 24 65 30 10000
2 24 75 60 10000
3 24 85 90 10000
4 48 65 60 10000
5 48 75 90 10000
6 48 85 30 10000
7 72 65 90 10000
8 72 75 30 10000
9 72 85 60 10000

3 试验及结果讨论
3.1 增湿強实验
表5 纸张定量
定量
(g)
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1 2.612 2.523 2.729 2.633 2.539 2.564 2.549 2.657 2.554 2.655 2.573 2.571 2.596
2 2.420 2.530 2.328 2.431 2.530 2.544 2.348 2.553 2.568 2.565 2.563 2.578 2.580
3 2.518 2.517 2.528 2.528 2.548 2.520 2.747 2.455 2.560 2.474 2.570 2.568 2.573
平均 2.517 2.523 2.528 2.531 2.539 2.543 2.548 2.555 2.561 2.565 2.569 2.572 2.583

图1 定量与PAE加入量的关系

由图1可知，纸张定量随着PAE树脂加入量的增加而增加。

表6 纸张的抗张强度
抗张强度（kN/m） 1 2 3 平均
1 496.6 629.3 612.0 579.3
2 648.0 635.3 597.3 626.9
3 690.0 606.6 621.3 639.3
4 647.3 624.0 650.3 640.5
5 688.0 644.6 592.6 641.7
6 599.3 682.6 671.3 651.1
7 677.3 662 683.3 674.2
8 680.0 667.3 687.3 678.2
9 717.3 666.6 708.0 697.3
10 760.0 892.6 769.3 807.3
11 669.3 742.3 766.6 726.1
12 596.6 752.0 672.0 673.5
13 592.0 631.3 644.0 622.4

图2 抗张强度与PAE树脂加入量的关系
由图2可知，开始时，纸张抗张强度随着PAE树脂加入量的增加而增加，当加入量为2.0%是为最高，而后随着PAE树脂加入量的增加而逐渐降低。
表7 纸张的湿抗张强度
湿抗张强度
（kN/m） 1 2 3 平均
1 52.66 49.33 50.57 50.85
2 82.66 88.00 81.33 83.40
3 98.00 84.66 98.66 93.77
4 106.6 114.6 95.33 105.5
5 113.3 132.0 107.3 117.5
6 134.0 160.0 134.6 142.9
7 1

[9]

63.3 188.6 210.6 187.5
8 129.3 151.3 129.3 136.6
9 145.3 130.0 123.3 132.9
10 134.6 130.7 131.3 132.2
11 101.3 106.0 105.3 104.2
12 98.88 90.40 93.33 94.20
13 90.75 91.50 93.57 91.94

图3 纸张湿抗张强度与PAE树脂加入量的关系
由图3可知，开始时，纸张湿抗张强度随着PAE树脂加入量的增加而增加，当加入量为1.4%是为最高，而后随着PAE树脂加入量的增加而逐渐降低。
表8 纸张的耐折度
耐折度
（14.7N） 1 2 3 平均
1 357 360 359 358
2 401 400 402 401
3 435 435 436 435
4 490 492 491 491
5 550 550 550 550
6 610 610 612 611
7 630 630 630 630
8 665 666 666 666
9 710 710 710 710
10 764 764 764 764
11 690 691 692 691
12 620 621 620 620
13 570 570 571 570

图4 纸张耐折度与PAE树脂加入量的关系
由图4可知，开始时，纸张耐折度随着PAE树脂加入量的增加而增加，当加入量为2%是为最高，而后随着PAE树脂加入量的增加而逐渐降低。
3.2 装饰纸湿強纸再制浆实验
表9 再制浆抄成的纸张的抗张强度
抗张强度（kN/m） 1 2 3 平均
0 36.00 46.00 54.00 45.33
1 99.33 110.6 91.33 100.4
2 117.3 106.6 128.6 117.5
3 139.3 147.3 150.6 145.7
4 123.3 164.6 130.6 139.5
5 137.3 141.3 133.3 137.3
6 148.6 143.3 138.0 143.3
7 140 132.6 121.3 131.3
8 170.6 135.3 212.6 172.8
9 166.6 155.3 160.0 160.6

图5 再制浆抄成的纸张的抗张强度曲线

表10 再制浆抄成的纸张的裂断长
裂断长（KM） 1 2 3 平均
0 46.19 54.23 48.87 49.76
1 107.4 97.70 117.8 107.6
2 94.81 105.6 85.27 95.23
3 144.0 152.3 155.7 150.7
4 112.4 150.1 119.1 127.2
5 146.1 150.3 141.0 145.8
6 149.1 143.8 138.4 143.8
7 163.8 129.9 204.1 165.9
8 125.8 119.2 109.0 118.0
9 174.4 162.5 167.4 168.1

图6 再制浆抄成的纸张的裂断长曲线

表11 再制浆抄成的纸张的抗张指数
抗张指数
（Nm/g） 1 2 3 平均
0 354.3 452.7 531.4 446.1
1 1053 957.5 1154 1055
2 929.2 1035 854.3 939.5
3 1411 1492 1526 1476
4 1102 1471 1167 1247
5 1432 1473 1390 1432
6 1461 1409 1356 1409
7 1605 1273 2000 1626
8 1233 1168 1069 1157
9 1709 1593 1641 1648

图7 再制浆抄成的纸张的抗张指数曲线

表12 再制浆抄成的纸张的伸长率
伸长率（%） 1

[9]

2 3 平均
0 0.42 0.53 0.41 0.45
1 0.71 0.82 1.06 0.86
2 0.63 0.80 0.74 0.72
3 0.79 0.78 0.98 0.85
4 1.21 2.0 1.07 1.43
5 0.87 0.96 1.28 1.04
6 1.51 1.23 1.15 1.30
7 0.91 0.84 1.22 0.99
8 1.14 0.83 0.78 0.92
9 1.52 1.32 1.53 1.46

图8 再制浆抄成的纸张的伸长率曲线

表13 再制浆抄成的纸张的能量吸收指数
能量吸收指数
（mJg） 1 2 3 平均
0 75.9 82.1 93.9 84.0
1 377 527 436 447
2 78.2 99.6 196 125
3 720 571 258 516
4 54.2 70.9 30.7 51.9
5 90.6 92.4 70.0 84.3
6 264 415 463 381
7 879 292 562 578
8 330 825 653 603
9 660 342 285 429

图9 再制浆抄成的纸张的能量吸收指数曲线

表14 正交试验结果
序号 H2O2用量
（%）温度
（℃）时间
（min）得率
（%）裂断长
（km）抗张强度
(KN/M)
0 0 75 60 57.15 49.76 45.33
1 3 65 30 69.85 107.6 100.4
2 3 75 60 77.80 95.23 117.5
3 3 85 90 85.30 150.7 145.7
4 6 65 60 78.90 127.2 139.5
5 6 75 90 76.90 145.8 137.3
6 6 85 30 84.20 143.8 143.3
7 9 65 90 73.00 165.9 131.3
8 9 75 30 72.80 118.0 172.8
9 9 85 60 82.50 168.1 160.6

表15 极差分析结果
指标因素 I II III R
得率
（％） H2O2用量（%） 233.0 240.0 228.3 11.7
温度（℃） 221.8 227.5 252.0 30.2
时间（min） 226.9 239，2 235.2 12.3
裂断长
（km） H2O2用量（%） 353.5 416.8 452.0 98.5
温度（℃） 400.7 359.0 462.6 103.6
时间（min） 669.4 390.5 462.4 278.9
抗张
强度
(KN/M) H2O2用量（%） 363.6 420.1 464.7 101.1
温度（℃） 371.2 427.6 449.6 78.4
时间（min） 416.5 417.6 414.3 3.3

极差的大小代表了该因子变化对指标值的影响程度, 由正交试验和极差分析可知，对制浆得率影响最大的是温度，其次是时间和过氧化氢用量；对再制浆纸张强度影响最大的是过氧化氢用量，其次是时间和温度，由于本实验的目的是利用该浆料抄造强度较好的纸张，因此具有较高的抗张强度非常重要，因而以抗张强度作为主要考虑因素，最佳水平组合为，A3B3C2D,即最优化工艺条件为的过氧化氢用量9%，温度为85℃，加热时间为60分钟，湿強纸再制浆的效果最好。
用同样量的次氯酸钠和过硫酸钾溶液在相同条件下进行对比试验。对比结果如下：
表16 加入三种不同药剂抄纸的纸张性能
药剂抗张强度
（kN/m）裂断长
(km) 伸长率
（%）能量吸收指数（mj/g）
过氧化氢 160.6 168.1 1.46 429
次氯酸钠 165.5 158.7 1.26 515
过硫酸钾 103.5 117.6 1.01 464

从表16可以看出

[9]

，在此条件下，过氧化氢和次氯酸钠的效果明显好于过硫酸钾。用次氯酸钠的纸张抗张强度略高于用过氧化氢的纸张。

4 结论
（1）PAE树脂的加入对纸页的定量、干抗张强度、湿抗张强度、耐折度均有影响。PAE树脂的增湿强机理，随着PPE树脂的加入，PAE在纤维界面形成的交联网络分别是PAE分子之间的交联和PPE与纤维之间的交联,PAE在纤维周围产生一个交错链状结构,在一定程度上限制了纤维的润胀从而增加了湿强度。
（2）纤维素带有OH-离子,PAE带有H+离子,当二者接近时发生吸引,经加热形成网状结构,产生增湿强作用。由于裸露在纤维素表面的OH-离子数量有限,当PAE的加入量超过1.4%后,一部分H+离子得不到与OH-离子结合的机会,所以PAE树脂超过一定用量纸张湿强度不再增加。
（3）由正交试验和极差分析可知，对制浆得率影响最大的是温度，其次是时间和过氧化氢用量；对再制浆纸张强度影响最大的是过氧化氢用量，其次是时间和温度，最佳水平组合为，A3B3C2D,即最优化工艺条件为的过氧化氢用量9%，温度为85℃，加热时间为60分钟，湿強纸再制浆的效果最好。
（4）在相同条件下，采用过硫酸钾法、氧化氢法和次氯酸钠法再制浆比较，过硫酸钾法纸再制浆的纸张各项性能指标均不如氧化氢法；次氯酸钠法再制浆，纸张抗张强度和能量吸收指数略高于加入过氧化氢法，但其他指标均低于加入过氧化氢的纸张。从环保和经济的角度综合考虑，次氯酸钠法会产生含氯有机物，不利于环保，过氧化氢分解后为水和氧气，对环境更友好，所以应选过氧化氢为佳。

致谢
四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！
同时也感谢学院为我提供良好的做毕业论文的环境。
最后再一次感谢所有在毕业论文中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在论文中被我引用或参考的论著的作者。

参考文献
1.王立军，陈夫山编译.浸渍处理型新型湿强剂的原理与应用性能.造纸化学品，2006，18（2）：48－51
2.沈一丁,陆　楚,王春霞.阳离子聚丙烯酸酯乳液增干强剂[J].国际造纸,2001,20(6):38-40.
3.杨福廷,顾连花,崔素芳等.两性聚丙烯酰胺提高纸张强度的研究[J].中国造纸,2002,(6):18-20.
4.黄鸿.湿强剂聚酰胺环氧树脂及其应用.中华纸业，2002 23(1):48-49.
5.李东光.脉醛树脂胶粘剂.北京:化学工业出版社，2002:57-76.
6.何京. 湿增强剂在造纸领域中的应用。湖北造纸，2003(6)：36-68.
7. 安郁琴,刘忠，制浆造纸助剂。中国轻工业出版社，2007：145-200.
8.Cimecioglu, Levent , Thomaides,et al. Polysaccharide aldehydes prepared by oxidationmethod and used as strength additives in papermaking[P].US: 6 586 588,2003-7-1.
9.Dyllick-Brenzinger, Rainer ,Lorencak,et al. Rubenacker; Martin. Method for producing high dry-strength paper, pulpboard and cardboard[P].US: 6 616 807,2003-9-9.
10.Bower, Barton K . Polyamidoamine/epichlorohydrin resins bearing polyol sidechains as dry strength agents[P].U S:6 165 322,2000-12-26.

[9]

Tags：

文章转载请注明来源于：5VAR论文频道 http://paper.5var.com。本站内容整理自互联网，如有问题或合作请Email至:support@5var.com
或联系QQ37750965

提供人：佚名
	上一篇文章：基于网络印刷色彩再现技术的创新分析下一篇文章：SDH网络规划与设计的案例分析
【返回上一页】【打印】【关闭窗口】

中查找“装饰原纸增湿強及再制浆工艺的设计分析”更多相关内容	5VAR论文频道
中查找“装饰原纸增湿強及再制浆工艺的设计分析”更多相关内容	5VAR论文频道

最新热点		最新推荐		相关新闻
››基于Cosmos的包装容器跌落试验的开... ››日产100吨抄纸车间工艺设计分析 ››SDH网络规划与设计的案例分析 ››装饰原纸增湿強及再制浆工艺的设计... ››基于网络印刷色彩再现技术的创新分... ››图象序列中的运动检测技术的开发分... ››体温测量仪设计系统的分析 ››通用视频编解码平台系统的问题和策... ››页面在线设计系统的问题和策略分析... ››微粒助留助滤体系用于废纸制浆造纸...				››装饰原纸增湿強及再制浆工艺的设计...

　文章-网友评论：（评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）