阳离子分散松香胶可行性报告Word格式文档下载.docx

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范围广，可在近中性条件下使用，还可用碱性的碳酸钙作填。

与传统的松香施胶剂（如松皂、强化松香皂、阴离子分散松香胶）相比，胶料用量少，成纸耐久性和强度提高；

设备腐蚀减小、管道不结垢，泡沫少，湿部清洁，提高了纸机运转性能，在保持相同强度下增加了回收纤维浆比例和填料用量，从而降低了造纸成本。

与合成胶相比，具有贮存期长、价格低、使用方便等优点。

因此，阳离子分散松香胶渐有成为施胶剂主流趋势。

我国是松香生产大国，年产30万吨〜40万吨，占世界首位，造纸行业所用松香为国内总消耗量的30%左右。

我国施胶剂的使用却远远落后于其他造纸发达国家。

施胶剂在我国尚处于发展阶段，2001〜2003

年，国内有80%以上的纸厂还在使用普通的皂化松香胶，10%左右的纸厂使用阴离子分散松香胶，只有极少数的纸厂使用阳离分散松香胶和合成胶。

因此开发出新型松香分散胶，能更好地实现由酸性造纸向中（碱）性造纸的转换，因而有着重要的现实意义。

1项目所处技术领域政策

该项目属于精细化工材料领域中的造纸化学品，符合国家和江西省高新技术产业发展规划有关重点产业要求。

该项目产品具有以下特点：

①胶体粘度低，稳定好，施胶剂用量少，用量为阴离子分散松香胶的50%同时硫酸铝用量也显著降低；

②可加入CaCO等填料用于造纸中，降低生产成本；

③可自行留着在带负电荷的纸纤维表面，并得到良好的施胶度；

④施胶PH值为4.0〜6.5，可在接近中性的系统中应用，提高纸张强度和耐久度。

因此，阳离分散松香胶将成为松香系施胶剂的主流。

2相关技术领域国内外发展现状和趋势

我国从80年代中期开始，科研工作者就开始致力于开发乳液松香施胶剂（又称高分散香胶），并使其进入实用化价段。

1990年，化工部造纸学品技术中心成功地开发出阴离子型乳液松香胶，至今这一类品的生产厂家已有50余家，牌号众多，总生产能力已达数万吨，但随着造纸向中性施胶方向发展，阴离子型产品肯定会慢慢退出历史的舞台。

目前，国内一些科研单位正在积极开发阳离子分散松香胶。

生产阳离子分散松香胶中关键的技术就是阳离子表面分散剂（用量为松香胶的10^左右），国内在这一方面突破不大，从国外购买又非常昂贵，所以国内阳离子分散松香胶主要是美国Hercules公司的产品，虽然产品质量好，但销售价格非常高，比我国阴离子分散松香胶平均贵2000元/吨以上，所以只有生产高档纸的厂家使用。

3项目技术先进性，对相关领域技术进步的推动作用造纸工业由于受到环保要求的制约，造纸工艺也在不断改进，排水系统逐步实现封闭循环，抄纸原有的体系也正在被打破，影响抄纸系统的问题之一就是施胶，造纸施胶发展了100多年，施胶机理各有见地，很难有一套完整、成熟的，能指导不同条件下进行施胶的理论，因而造就了各企业施胶工艺千差万别，也正因如此，才不断涌现新的施胶技术和施胶产品。

目前造纸施胶已进入多元化时代，目前我国使用的施胶剂多数仍为阴离子分散松香胶，而阳离子分散松香胶、AKD和ASA合成胶正推广运用。

和传统的阴离子分散松香胶比，该阳离子分散松香胶用量可减少50%而且硫酸铝的用量也可减少50%-70%国内最早推出阳离子分散松香胶的外资企业是上海赫格力士公司，然而由于该公司采用的是高压均质工艺，设备投入大，工艺操作严格，制造难度大。

由于产品使用效果好，国内许多科研机构纷纷研制开发新工艺来制备阳离子分散松香胶，如将普通的

阴离子分散松香胶转化为阳离子分散松香胶，但由于工艺、成本、原料等多方面原因，至今未见有成熟工业化生产，阳离子分散松香胶目前仍是外资企业产品的天下。

而目前使用的AKD和ASA合成施胶剂，由于价格高，主要用于高档低。

但在实际运用中合成施胶剂也暴露出许多问题，由于合成施胶剂有很强的化学反应活性，在贮存过程中与进入造纸系统中，均会迅速水解成粘性很大的物质，容易沾污造纸系统。

另外还由于合成胶施胶后不能马上得到高的施胶度，要经过一段时间才能达到所需的施胶度，因而不能很好地满足高速纸机的要求，而且经AKD施胶后的纸张摩擦阻抗小，滑性增大，印刷适应性不如使用阳离子分散松香胶。

因此就目前而言，采用阳离表面活性剂和非离子表面活性剂复配来乳化松香，在技术上有较大的先进性，因此该项目技术能达到国内领先水平。

4项目进展

本项目通过初步探索性试验研究，已取得小试样品，并在造纸企业进行了应用研究，取得了较为理想的效果。

但该项目还需进一步优化合成工艺，进行中试，为产业化生产提供依据。

二、技术方案

1项目技术关键点或创新点，项目完成时达到的技术

水平

1.1主要技术关键

（1）马来松香的研制

松香的主要成分是树脂酸，分子中只含有一个羧基，亲水性极弱，经马来酸酐强化后，每个分子中有3个羧基，其酸值由松香的168mgKOH/g提高到238mgKOH/g亲水性增强，用于浆内施胶，可以增加结合点，从而提高施胶效率。

马来松香具有一定的抗氧化性，性质稳定，夏季存放不易变质、能改进施胶质量及施胶稳定性。

马来松香颗粒细小，因而能更均匀地分散于纸纤维上，可获得较高和稳定的施胶度。

该部分研究内容主在马来酸酐与松香加入比例的控制，目的是提高酸值和软化点，我们研制的马来松香其酸值为227mgKOH/g软化点为123.2C，适合做分散松香胶的原料。

（2）乳化剂的选择及复配

乳化对松香胶的质量有着重要影响，其中乳化剂的选择是关键。

松香的憎水性强，因而表面活性剂憎水基碳链越长，和松香或马来松香就越易形成氢键，而且与松香结构相似的表面活性剂，易在松香表面吸附，有利于分散液的形成和稳定，但阳离子表面活性剂的HLB值往往偏大，故应选择一些低HLB值的非离子表面活性剂与之配伍，使得乳胶表面上的乳化剂离子之间距离拉大，降低乳胶粒子表面的静电张力，增大乳化剂在乳胶粒上的吸附，提高乳液稳定性。

因此选择阳离子表面活性剂（十六烷基苄基二甲基氯化铵，三甲基苄基氯化铵、十二烷基苄基氯化铵等）与非离子表面活性剂（吐温、OR甜菜碱）复配，并添加一定量的稳定剂（酪素、阿拉伯胶），是获得高分散、稳定施胶剂的关键。

（3）乳化及转相温度的研究

较高的乳化温度有利于降低两相间的界面张力，减少乳化所需的剪切和分散能量，有利于表面活性剂分子排列成界面膜。

同时较高的乳化温度能够增加极性物质和非极性物质在乳化剂中的“溶解性”，降低松香分子间的界面张力，从而有利于稳定界面膜的形成。

但乳化温度过高，乳化剂易分解而失去活性，其乳化性能也随之降低。

转相温度是影响转相成败的关键，转相温度高，能降低松香的粘度，增加松香的流动性，有利于水进入连续相松香膜球中，增加转相前的溶水量，转相时形成较细颗粒。

但转化温度过高，水分气化，会增加

松香薄膜球内部压力，薄膜容易破坏，使体系产生不稳定因素，不利于转相进行。

（4）搅拌速度的研究

乳化过程中机械搅拌是必不可少的，它能提供剪切作用，使松香和助剂之间混合乳化，但在加水转相法中，各个不同的阶段采用不同的搅拌速度能达到不同的目的。

在松香物料的熔融阶段，加入乳化剂后，一般转速宜控制在150〜200r/min。

一段时间后开始转相时，搅拌速度必须加大，以提高松香和水的混和程度，应将松香迅速分散成小颗粒，并由w/o型转化成o/w型，但转相时搅拌速度过大，乳液中的小颗粒碰撞机会增大，又可重新凝聚成大颗粒，因此转相前后、以及转相过程中的搅拌速度对稳定乳液的形成有很大的影响。

该项目要进一步在乳化工艺条件上进行研究和完善，虽然本项目对乳化剂、助剂（非离子表面活性剂）、稳定剂的复配上已经进行了较深入的研究，但现有的技术尚未达到理想的程度，分散松香胶的稳定性、施胶的效果有待提高。

主要缺陷有：

（1）分散松香胶的阳离子化途径以直接阳离子表面活性剂乳化效果好，可目前满足需要的阳离子表面活性剂甚少，给阳离子分散松香胶的研制带来一定的困难，因此在条件允许的情况下，有必要自行合成松香阳离子专用表面活性剂。

（2）搅拌电机及搅拌方式还存在不足，在转相时,W/O的混和物会变得越来越粘稠，致使搅拌速度开到较高挡，也很难快速搅拌，再者叶片在W/0的混和物变稠时真正起到剪切松香的剪切面会变得更小，应进一步进行研究。

同时加强温度控制，在进行转相时，加入的去离子水速度一直要保持加热，使混合物的温度不至于急剧下降而造成混合体系粘度变得更稠。

1.2创新点

该项目有如下几点创新

（1）乳化剂的选择及复配

单一的阳离子表面活性剂分散松香困难，选择表面活性剂作为分散剂时要考虑到HLB值，同时还要顾及以下几个因素：

①分散剂和分散相的亲和性。

分散剂的非极性基团部分和分散相的结构相似或相近时，分散效果好。

②分散剂和分散介质的亲和性。

③分散剂对乳液带电的影响。

然而分散剂兼顾分散介质和分散相是很难的，因此需要将多种表面活性剂复配作为

分散剂才能取得满意的效果

因此，在顾及上述三点的基础上，本项目将有一定代表性的阳离子表面活性剂作为研究对象，如十二烷基苄基二甲基氯化铵、三甲基苄基氯化铵等作为研究对象。

我们选择了聚季铵盐-67阳离子表面活性剂作为主乳化剂。

以非离子表面活性剂吐温-80和司盘-60以3:

2复配，作为乳化剂助剂，这时的HLB值与乳化松香所需的HLB值接近，因而能形成比较稳定的界面膜来维持松香颗粒均匀分散。

为了进一步提高松香粒子的表面电位，增加扩散双电层的厚度，项目还选择了PVA和壳聚糖作为乳液的稳定剂。

因而项目在乳化剂、乳化助剂、稳定剂的复配方面有较大的创新。

（2）搅拌器型式和结构的选择

松香分散过程中搅拌也是关键的因素。

本项目对乳化搅拌器做了对比试验，在前人螺旋桨式搅拌器、框式搅拌器、双涡轮式搅拌器的基础上，研制出双涡轮式立式搅拌器，并在每个涡轮上配有斜角为60度的五块剪切板，同时在搅拌轴上再配有框式搅拌机的复合搅拌系统，能够保证松香与热水的充分接触和乳化，而且松香胶不粘乳化釜壁。

1.3项目完成时达到的技术水平

a、项目达到的目标

（1）、确定可工业化生产的工艺条件。

（2）、测定产品的物性数据的，制定产品标准。

（3）、确定目标用途和应用实例。

b考核主要的技术指标

（1）、提供中试产品。

（2）、提供产品应用实例的性能检测报告。

2项目技术方案论述：

生产技术、工艺流程、主要技术参数；

2.1技术路线

本项目理论技术路线如下：

其技术路线就是首先将部分松香和富马酸加入到反应器中，对松香进行改性，然后将改性松香与乳化剂、分散介质等添加剂加入到乳化釜中，当乳化到一定程度后，迅速冷却，在