刘士亮 曹国平 李广胜

(华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广东广州,510640)

一步法 AKD中性施胶乳液的制备方法及装置

刘士亮 曹国平 李广胜

(华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广东广州,510640)

对传统的AKD中性施胶技术进行了优化和改良,提出了一步法AKD中性施胶乳液的制备方法及装置。

AKD;中性施胶技术;乳液制备

与国外造纸行业相比,我国的造纸施胶技术发展缓慢,很多造纸企业仍然采用国外几十年前所采用的施胶技术和方法[1],导致国内造纸企业在纸种开发、生产成本等方面受到诸多限制。但随着近年来造纸行业快速融入国际化以及市场竞争的加剧,国内的科研开发部门也相继开发出了高效实用的施胶技术和施胶化学品[2-3]。本课题对国内近年来发展迅速的 AKD(烷基烯酮二聚体)中性施胶技术进行了优化和改良,提出了一步法 AKD中性施胶乳液的制备方法和装置,该优化的 AKD中性施胶乳液的制备方法已经在广东省内的一些造纸企业得到推广和使用,生产使用效果和经济效益都较好。

1 传统 AKD中性施胶乳液的制备工艺流程

传统AKD乳化的基本过程是：

传统的AKD中性施胶乳液在乳化过程中需要高速搅拌、均质机、冷冻机组和多个搪瓷或不锈钢反应釜,乳化设备投资比较大、电耗较多,工艺也比较复杂和繁琐。

针对传统AKD中性施胶乳液制备方法所存在的缺陷,本课题提出了一种高效的 AKD中性施胶乳液制备方法和装置,称之为一步法 AKD中性施胶乳液制备方法。

2 一步法 AKD中性施胶乳液的制备方法及装置

2.1 一步法AKD中性施胶乳液乳化的基本流程

一步法AKD中性施胶乳液乳化的基本流程是：

2.2 一步法AKD中性施胶乳液的制备装置及方法

图1 一步法AKD中性施胶乳液制备装置

一步法AKD中性施胶乳液生产方法和专用的生产反应器如图 1所示。并采用了自主开发研制的AKD中性施胶专用活化剂 H。

2.3 一步法AKD中性施胶乳液制备操作方法

(1)在反应器中加入专用活化剂 H。

(2)加入相应比例 (在 AKD施胶乳液的制备中,活化剂、AKD胶粒与水的配比为 =5∶10∶85)的冷凝水或自来水,然后采用蒸汽快速加热至 95℃左右,开动搅拌器溶解分散乳化剂 5～8 min。

(3)活化剂 H全部溶解后,停止加热并加入上述比例的AKD胶粒,在搅拌下快速溶解AKD胶粒,时间一般控制在 5 min左右,此时 AKD中性施胶乳液成品制成。

(4)启动反应容器的水冷系统并用自来水按照1∶1的比例将 AKD施胶乳液稀释降温至 40℃,泵入AKD中性施胶乳液储备罐备用。

3 一步法 AKD中性施胶乳液成品的物理指标

一步法生产的 AKD中性施胶乳液的物理指标如表 1所示。

4 一步法 AKD中性施胶乳液制备方法及装置的优势

(1)一步法AKD中性施胶乳液制备采用了高效活化剂

AKD中性施胶的机理是AKD分子的反应端与纤维上的羟基反应而生成牢固的共价键,AKD分子的疏水端经烘缸干燥后,定向朝外形成疏水的单分子膜,因而在生产使用过程中,就必须使得 AKD胶粒的直径足够小 (一般要求在 0.3～0.5μm),以增加AKD单位反应面积,尽量减少 AKD的用量,降低生产成本;另外,由于 AKD分子为非离子型有机化合物,其本身不带电荷,而纤维一般带有负电荷,为了使 AKD胶粒有效地吸附到纤维上,就必须使AKD粒子带上与纤维相反的电荷。为了满足上述的两点生产要求,本课题开发了 AKD中性施胶专用活化剂 H,这种施胶剂同时具备高效的分散乳化性能和 AKD胶粒的阳离子化性能,添加适当用量的该助剂,可以制得粒径小而均匀、稳定性好的 AKD中性施胶乳液。

(2)一步法 AKD中性施胶乳液制备方法简单、设备投入少

与传统的AKD中性施胶乳液的制备相比,一步法AKD中性施胶乳液简化了AKD中性施胶乳液的制备工艺方法,它不仅适用于大规模造纸企业,而且由于设备投入费用低、制备方法简单,也方便在中小型造纸企业的应用和普及。

表1 一步法 AKD中性施胶乳液成品物理指标

5 结 语

由酸性施胶向中性施胶的转变,是整个造纸行业施胶的必然发展趋势。与传统的酸性施胶相比,中性施胶具有改善成纸质量、降低排放白水的污染程度、减少浆料打浆电耗和纸张的干燥热能、降低生产成本等诸多优势。近年来,中性施胶在国内的造纸企业,特别是规模大、技术力量雄厚的造纸企业内已经得到了普及和推广。一步法 AKD中性施胶乳液制备方法及装置,不仅适用于大中型造纸企业,而且由于其制备的简便性和较小的资金投入,更加适宜于国内为数众多的中小型造纸企业的使用和推广。

[1] 聂勋载,范思齐.常用非木材纤维造纸使用手册[M].北京：中国轻工业出版社,1999.

[2] 朱红兵.AKD中性施胶及使用方法[J].化工纵横,2002(7)：8.

[3] 孙义坤,张 静,章亚萍.AKD中性施胶剂应用研究报告[J].浙江造纸,1999(1)：43.

(责任编辑：赵旸宇)

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

刘士亮先生,博士;主要研究方向：制浆造纸新技术的研究与开发、造纸污染控制及生态修复的研究应用。

2010-12-08(修改稿)