硼改性微粒硅溶胶助留助滤研究
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浅谈几种微粒助留体系
过 其 支 链 淀 粉 。 典 型加 入 量 下 ， 些 小 分 子 可 比普 在 这
絮 聚 。初 始 絮 聚 体 经 高 剪 切 力 作 用 破 坏 后 碎 解 成 小 碎 块 ， 而 为 带 负 电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ荷 的 膨 润 土 暴 露 出 更 多 的 阳 离 从
子 聚丙 烯 酰胺 。膨 润 土 就 在 这 些 吸附 于不 同 纸 料 粒 子 上 的 阳 离 子 聚 丙 烯 酰 胺 的 链 圈 链 尾 之 间 ， 静 电 靠 中 和 及 与 Ｃ ＡＭ 非 带 电荷 段 的 配 合 作 用 ， 细 小 碎 Ｐ 将
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煳 选 绒 ｚｚ ３ ｝ ０￣ 期 ０
浅 谈 几 种 微 粒 助 留体 系
陈 启 杰 （ 津 科 技 大 学 ３ ０ ２ ） 天 ０ ２ ２
内 容 提 要 简要 介 绍 现 代 纸 机 常 用 的 几 种 微 粒 助 留体 系及 其 助 留 机 理 关 键 词 助 留 Ｃ ｍｐ ｚ Ｈｙ ｒ ｃ ｌ 硅 类 体 系 聚 铝 类 体 系 ｏ ｏｉ ｌ ｄ ｏｏ Ｉ ｔｇ ａ体 系 ｎｅ ｒ
通 聚 合 物 多 提 供 ３ ４倍 的 阳 离 子位 置 ， 此 对 细 小 ～ 因
纤 维 和 填 料 上 的 表 面 负 电荷 中和 更 完 全 和 更 均 匀 。
胶 体 二 氧 化 硅 在 高 剪 切 力 之后 加 入 ， 入 量 为 加
１ ３ｋ ／ 浆 。在 典 型加 入 量下 ， 粒 子 数 量 超 过 其 ～ ｇ ｔ 其 它 所 有 组 分 的 数 量 之 和 。认 为 这 些 大 量 的负 电 荷 的
通 道 ， 而 提 高 了浆 料 的 助 留 助 滤 效 果 。 从
剂 提 出 了更 高 的 要 求 。使 用 单 一 的 助 留助 滤 剂 远 远
絮 聚 。初 始 絮 聚 体 经 高 剪 切 力 作 用 破 坏 后 碎 解 成 小 碎 块 ， 而 为 带 负 电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ荷 的 膨 润 土 暴 露 出 更 多 的 阳 离 从
子 聚丙 烯 酰胺 。膨 润 土 就 在 这 些 吸附 于不 同 纸 料 粒 子 上 的 阳 离 子 聚 丙 烯 酰 胺 的 链 圈 链 尾 之 间 ， 静 电 靠 中 和 及 与 Ｃ ＡＭ 非 带 电荷 段 的 配 合 作 用 ， 细 小 碎 Ｐ 将
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煳 选 绒 ｚｚ ３ ｝ ０￣ 期 ０
浅 谈 几 种 微 粒 助 留体 系
陈 启 杰 （ 津 科 技 大 学 ３ ０ ２ ） 天 ０ ２ ２
内 容 提 要 简要 介 绍 现 代 纸 机 常 用 的 几 种 微 粒 助 留体 系及 其 助 留 机 理 关 键 词 助 留 Ｃ ｍｐ ｚ Ｈｙ ｒ ｃ ｌ 硅 类 体 系 聚 铝 类 体 系 ｏ ｏｉ ｌ ｄ ｏｏ Ｉ ｔｇ ａ体 系 ｎｅ ｒ
通 聚 合 物 多 提 供 ３ ４倍 的 阳 离 子位 置 ， 此 对 细 小 ～ 因
纤 维 和 填 料 上 的 表 面 负 电荷 中和 更 完 全 和 更 均 匀 。
胶 体 二 氧 化 硅 在 高 剪 切 力 之后 加 入 ， 入 量 为 加
１ ３ｋ ／ 浆 。在 典 型加 入 量下 ， 粒 子 数 量 超 过 其 ～ ｇ ｔ 其 它 所 有 组 分 的 数 量 之 和 。认 为 这 些 大 量 的负 电 荷 的
通 道 ， 而 提 高 了浆 料 的 助 留 助 滤 效 果 。 从
剂 提 出 了更 高 的 要 求 。使 用 单 一 的 助 留助 滤 剂 远 远
膨润土改性及其对二次纤维的微粒助留助滤作用
０ ％时 ， 种 改 性 膨 润 土 的 最 ５ 两
虽 然 我 国膨 润 土 资 源 丰 富 ， 多 为 低 质 的 钙 基 膨 润 但 土 ， 适 于 直 接 用 作 造 纸 微 粒 助 留组 分 ， 改 善 其 膨 胀 不 为 性 、 散 性 及颗 粒 表 面 的 电荷 特 性 ， 阳 离 子 聚 丙烯 酰 胺 分 与
随 着 纸 机 高 速 化 、 型 化 的 发 展 ， 纸 和 纸 板 生 产 大 在 中 ， 料 絮 聚体 在 纸 机 上 所 经 受 的 剪切 力 增加 ， 求 必 须 纸 要 提 高 纸 料 絮 聚 体 的 强 度 ， 提 高 聚 合 物 的 分 子 量 或 使 用 即 双 聚 合物 助 留体 系 才 能 保 证 获 得 满 意 的 纸 料 留 着 率 ， 但 这 类 助 留 体 系是 利 用 桥 联 机 理 絮 聚 纸 料 组 分 的 ， 联 絮 桥 聚 形 成 大 而 强 韧 的 絮块 ， 提 高 纸 料 留 着 率 的 同时 ， 纸 在 使 页 匀 度 恶 化 ， 由 于桥 联 絮 聚 体 疏 松 、 水 的 特 性 而 使 纸 并 保 料 的 滤 水性 能 恶化 …。 研 究 报 道 【， 阳 离子 聚 合物 和 带 据 ２由 ｌ
胀 倍 、 质价 均 显 著 提 高 ， 其 是 柠 檬 酸 钠 改 性 膨 润 土 的 胶 尤
浆 料 ；ｏ ％二 次 纤 维 ， 阳 纸 业 集 团 。 ｌ０ 太
填料： 滑石粉 ， 华金 集团 。
１２ 实 验 方 法 ．
１２ １ ．． 膨 润 土 的 改 性
胶 质价 和膨胀 倍更 高 。
拥 有 “ 能 牯 土 ” 称 的 膨 润 土 ， 我 国资 源丰 富 ， 万 之 在 仅
次于 美国居世界第２ ， 明储 量为 １ ．７ ｔ Ｊ 位 探 ７ １ 亿 Ⅱ， 且包 含
虽 然 我 国膨 润 土 资 源 丰 富 ， 多 为 低 质 的 钙 基 膨 润 但 土 ， 适 于 直 接 用 作 造 纸 微 粒 助 留组 分 ， 改 善 其 膨 胀 不 为 性 、 散 性 及颗 粒 表 面 的 电荷 特 性 ， 阳 离 子 聚 丙烯 酰 胺 分 与
随 着 纸 机 高 速 化 、 型 化 的 发 展 ， 纸 和 纸 板 生 产 大 在 中 ， 料 絮 聚体 在 纸 机 上 所 经 受 的 剪切 力 增加 ， 求 必 须 纸 要 提 高 纸 料 絮 聚 体 的 强 度 ， 提 高 聚 合 物 的 分 子 量 或 使 用 即 双 聚 合物 助 留体 系 才 能 保 证 获 得 满 意 的 纸 料 留 着 率 ， 但 这 类 助 留 体 系是 利 用 桥 联 机 理 絮 聚 纸 料 组 分 的 ， 联 絮 桥 聚 形 成 大 而 强 韧 的 絮块 ， 提 高 纸 料 留 着 率 的 同时 ， 纸 在 使 页 匀 度 恶 化 ， 由 于桥 联 絮 聚 体 疏 松 、 水 的 特 性 而 使 纸 并 保 料 的 滤 水性 能 恶化 …。 研 究 报 道 【， 阳 离子 聚 合物 和 带 据 ２由 ｌ
胀 倍 、 质价 均 显 著 提 高 ， 其 是 柠 檬 酸 钠 改 性 膨 润 土 的 胶 尤
浆 料 ；ｏ ％二 次 纤 维 ， 阳 纸 业 集 团 。 ｌ０ 太
填料： 滑石粉 ， 华金 集团 。
１２ 实 验 方 法 ．
１２ １ ．． 膨 润 土 的 改 性
胶 质价 和膨胀 倍更 高 。
拥 有 “ 能 牯 土 ” 称 的 膨 润 土 ， 我 国资 源丰 富 ， 万 之 在 仅
次于 美国居世界第２ ， 明储 量为 １ ．７ ｔ Ｊ 位 探 ７ １ 亿 Ⅱ， 且包 含
助留助滤剂在造纸工业中的应用概述及发展趋势
最 后加 入 的化 学 品 。常用 的微 粒 子 为膨 润 土 、 胶体 硅
和有机 微 聚物 。
１ ２助 留剂 的 作 用 机 理 ［ ． ］
助 留机理 可分 为凝 结和凝 聚两 种作 用 ， 者 都是 两 使 细小 纤 维和 填料 留着 ， 但还 是 有些 差 异 。凝 结是 指 助 留剂 中 的 Ａ１ 。 ＋或低 相对 分 子质 量 的具 有 正 电荷 的 化 合物 使 细小纤 维 和填料 粒 子形 成小 聚 集体 ； 产生 助
一
为了在高 速 纸机 上取 得理 想 助 留助 滤效 果 ， 须 必
采 用抗剪 切 高 效 的 超 高 分 子 质 量 的 高 聚 物 。常 用 的 有 聚丙烯 酰胺 、 各种 阳 离 子 淀 粉 和两 性 淀粉 、 同 离 不 子 型 的聚丙烯 酰胺 及 聚丙 烯 酰胺 接枝 淀 粉 等 ， 般 阳 一
２助 留剂 体 系
２ １单 元 助 留 剂 ．
最 佳［ 。另外 在 高 剪 切 力 时 ， 加 Ｐ 后 加 Ｐ Ｏ 效 先 Ｒ Ｅ 果 才 明显 。其作用 机理 大 概 为 ： Ｐ － Ｐ Ｏ 组 成 三 ① Ｒ Ｅ
维 网 络 结 构 ， 且 包 络 了 纤 维 素 ； 吸 附 的 Ｐ 和 并 ② Ｒ Ｐ Ｏ形 成 氢键 ， 纤 维 成 为 网络 的组 成 ； Ｐ 中和 Ｅ 使 ③ Ｒ 抽 提物 使 Ｐ Ｏ在 纤维 间更 有效 地起 桥联 作用 Ｌ 。 Ｅ ８ ｊ ２ ２ ３海 德罗科 尔 （ ｄ ｏｏ） ．． Ｈｙ ｒｃ １系统 海 德 罗科尔 系 统 是 由英 国联 合 胶 体 公 司开 发 的
则是指高分子目睹剂和纤维 、 填料离子间形成化学或
物理交 联 作用 （ 桥 ） 架 。可 与纤 维 或 填 料 通 过 中和 相 反 电荷 、 部分链 段 呈 镶 嵌 状 地 吸 附在 粒 子 表 面 、 联 交 或架桥 、 聚合 物链形 成缠 绕 网络 等作 用将 粒 子 捕 获等
硼改性微粒硅溶胶的研制及应用
硼 化物与 胶的 硅溶 反应有图２ 两种方式〔 ０ 中的 １ ７ ］
２２ 硼改性方案 ． 第１ 将硼化物与Ｎ２Ｏ 混合形成尾料， 方案： ａｉ Ｓ３ 然 后将未碱化、 未熟化的酸性硅溶胶滴加人尾料中。改 平均粒径。胶粒平均粒径的测定计算见参考文献「 － 性制得的硅溶胶为“ 溶胶。 １ ３ １ １］ ４。 第２ 将硼化物与 ＮＯ 方案： ａＨ混合形成尾料， 然后 将未碱化、 未熟化的酸性硅溶胶滴加人尾料中。改性
留助滤效果。
微粒硅溶胶的制备原理是： 先酸化硅酸钠生成新 生态的很活泼的Ｓ 然后通过碱化、 ｉ 仇， 熟化使粒子增长 转变成胶核（ 仇）。酸化可用无机酸分两步进行， Ｓ ｍ ｉ 但 此方法制备条件较难控制， 产品含钠量高、 不稳定、 易
凝胶。本研究使用强酸性阳离子交换树脂酸化硅酸钠
１ 原料与分析方法
２ 结果与讨论
２１ 硼改性剂 ．
硼 改性剂选用硼化物， 其晶体由氏 Ｏ 肠 、 氏（Ｈ 一 ＨＯＮ十 成， ０（Ｈ聋 是由 个ＢＯ ）和两个 Ｚ，ａ组 Ｂ ５ ） ４ Ｏ 一 两 （Ｈ３
ＢＯ ） （Ｈ４缩聚而成， 其结构如图 １ 。两个 Ｂ ３平面三 ０（ 角） 和两个 Ｂ ４四面体） ０（ 相间地通过共用顶角氧原子
硅溶胶颗粒的增长， 硼化物含量高， 钠离子含量高， 较 多钠离子与硅溶胶的表面电荷结合， 使硅溶胶表面电
１ 细小组分留着率及滤水性能测试 ． ２ 取０５ ０ ｍ （ ． ％浆料５０ 加填ＣＣ 加填量３％） Ｌ ａ几， ０ 于 动态滤水仪中， Ｃ 以 １ ０ ｉ搅拌 ２ ｓ然后 加人 Ｓ ５ ｒ ｎ ０ ／ ｍ ０ ，
在７ ｒ ｉ加人硼改性微粒硅溶胶搅拌１ ｓ ５ ／ｎ ０ ｍ ０ ， 用动态
表 ３ 改性硅溶胶 Ｂ 的性能指标 ＭＳ
用新的阴离子垃圾捕集剂提高助留／助滤和施胶效率
无机 Ａ Ｃ提供 的电荷是暂时性的 ，它的添加点 Ｔ 的选择非常重要。 除了为使淀粉和纳米微粒问的微粒
效果 最大化将电荷迁移到最有效的电荷范围内外 ， 铝 类 ＡＴ Ｃ 和两性淀粉有协同效果 ， 不受硅溶胶的影响。 硫酸铝还有一个十分重要的作用 ， 即通过形成极少 的 铝的水解产物来阻止纸机遭遇钙镁水解产生的粘性
率却大不相 同。 ２ 区分微米级 留着和滤水 用 电中和原理优化 的微粒 系统 中 ， 留着 、 滤水和
米微粒问的传统的微粒效果能在这一电荷范围内得 到优化。与此同时 ， Ｃ Ａ Ｔ能够产生阻碍机理 ，以维持
Ｐ Ｍ在最佳结构。 Ａ 硫酸铝和 Ｐ Ｃ是典型的无机 Ａ Ｃ Ａ Ｔ 。它们甚至能 为碱性造纸系统提供较大的临时性的阳电荷。
％一 ０ Ｋ ３％Ａ Ｄ的情况 ，纸 页中保 留的 Ａ Ｄ绝对高于 Ｋ ５％。 ０ 其余的要么水解 ， 形成不会发生施胶作用的酮， 要么以未反应的 Ａ Ｄ形式留在纸页中，它在有结合 Ｋ 的 Ａ Ｄ存在时会发挥施胶作用 ，但不会达到结合的 Ｋ Ａ Ｄ施胶水平。 Ｋ 施胶剂乳液太小 以至不能靠 自 留着在纸页中。 身
中树脂或 白树脂的凝聚或固着 。 凝聚或固着效力与其 电荷密度 、 分子重量和疏水基团有关 。 聚胺、Ｅ 、 Ｐ Ｉ聚乙烯胺和聚二烯丙基二 甲基氯化钠
是典型的有机 Ａ Ｃ 它们能为造纸系统提供永久的阳 Ｔ。 电荷 ， 可使电荷迁移到有效 的电荷范 围内 ， 淀粉和纳
不同的留着系统 ，在同一 台纸机和同一品种中 ， 尽管能提供同等的细小纤维和填料 留着率 ， 而施胶效
匀度会同时得到优化。不仅细小纤维 、 填料和纤维的
留着得到了改善， 而且淀粉和施胶剂等胶体物质 的留 着也得到了提高 。通过优化成形， 得到最佳成形 的纸
改性方式对膨润土性能及微粒助留助滤效果的影响
ａ ｎ ｅ ａ ｅ ｂ ｎｏ ｉ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｐｅ ｌ ｄｕ ｎ ｈ ｎ ％ ｏ ｓｄｕ ｆ ｏ ｄ （ ａｅ ｎ ｅ ｉ ｔ ｆ ｎｏ ｔ１ｓ ｍｏ ｇ ｙ ｒ ｏ ｅ ｔｎｔ ａ ｐａ ｄｃ ｌ ｅ ｂ ｓ ｉ ｉ ｓ ｅ ｈ ｔ ｌ ｓ ｆ ｅｒ ｒ ｃ ｏ ｔｙ ｙ ｏ ｍ ｏ ｗ ４ ｆ ｏ ｉｍ ｕ ｒ ｅ ｂ ｓ ｏ ｇ ｂ ｔｎ ｅ ｉ ｌ ｉ ｄ ｈ ｔ ｗｅ ｈ ｏ ｅ ｉ
ｓｒ ｃｕ ｅａ ｄｅ ｈ ｂ ｔ ｂ ｔ ｒｓ ｓ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ａ ｄｄ ｓ ｅ ｓ ｂ ｌ ｙ ｓ ｌｌ ｒ ａ ｔ ｌ ｉｅａ ｌ ａ ｗｅ ｌ ｄ ｅｖ ｓ ｏ ｉ ａ ｏ ｉ － ｏ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ｘ ｉ ｉ ｔ ｕ ｐ ｎ ｉ ｉ ｔ ｐ ｎ ａ ｉ ｔ ， ｍａ ｅ ｒ ｃｅｓｚ ｓ ｎ ｓｅ ｅ ｉ ｎ ｉ ｉ ｐ ｉ ｗｅｌ ｓｌ ｏ ｒ ｕ ｇ ｉｃ ｓｔ ｔ ｎ ｓ ｌ ｐ ｗｄ ｒ ｓ ｙｈ ｄ ｅ ｔ ｎ ｅ Ｎａ ｕ ａｌ ｔ ｅ ｔ ｎ ｅｍｏ ｉ ｅ ｂ ｏ ｉ ｂ ｎ ｏ ｔ ． ｔ ｒ ｌ ， ｅｂ ｎ ｏ ｔ ｉ ｙｈ ｉ ｄｆｄ ｙ ｓ ｕ ｉ ｄ ｍ ｌ ｒ ｅｂ ａ ｅ ｂ ｔ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇｔ ｅ ｅ ｔ ｎａ ｆ ｏ ｄ ｅ ｈ ｖ ｓ ｔ ｒ ｎｉ ｒ ｖ ｎ ｈ ｅｒ ｔｎ ｏ ｎ ｄｄ ａｎ ｇ ｆ ｅｓ ｃ ｎ ａｙ ｕｉ ｅ ｅ ｉ ｒ ｉ ａ ｅｏ ｔ ｏ ｄ ｒ ｈ ｅ
ｆ ｒ ｃ ｏ ａ ｔ ｌ ｔｎ ｉ ｎ ｗｉ ＣＰ ｏ ｍ ｍｉ ｒ ｐ ｒｉ ｅｒ ｅ ｔ ｍ ＡＭ ． ｉｈ ｉ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｏ ｉ ． ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ｔ ． ｃ ｅ ｏ ｗｈ ｃ ｏ ａ ｅ ｔ ｓ ｌｄ ｐ ｗｄ ｒｂ ｎ ｏ ｉ ＸＲＤ ｎ ｌ ｓｓｓ ｏ ｈ ｔｃ ｌ ｉ ｍ ｎ ｓ ｈ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｈ ｗｓｔ ａ ａ ｃｕ ｉ ｓ ｏ
微粒助留助滤体系及其研究现状
实 际生 产应 用表 明 ， 采用这 种 胶体 硼硅 酸 盐 纳 米
化 铝的 絮聚 效果 进 行了研 究 ， 采用 的 阳离子氧化 铝为 合成
的 、 电荷 密度的 、 高 呈纤 维状 的、 有 可控 尺寸的氧化 铝阳 具
离 子 微 粒 。 究 表 明 ， 与 阴 离 子 聚 合 物 组 成 的 双 元 体 系 研 其
Ｍ ｉｒ — ｒｉｌ ｅ ｅ ｔｏ ｎｄ ｄ ａ ｎａ ｅ ａ ｄ ｃ ｏ－ ｔｃｅ ｒ ｔ ｎ ｉ ｎ ａ ｒ ｉ ｇ ｉ ｐａ
ｓ ｓｅ ｎ ｓｒ ｓ ａ ｃ ｔ ｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｄ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓａ ｕｓ ｔ
ｏ Ｕ Ｙ ｎ － ａ １， ＨＡＮＧ ｅ ｇｓ ａ Ｌ ｉｎ ｈ ａ， ＡＮ ｅｂ ｎ （． ａａ ｏ ｐ Ｃｏ Ｌｄ， Ｆ ｉｇｊ ｎ一 Ｚ ｕ Ｆ ｎ —ｈ ｈ， ＩＪ —ｕ Ｔ ａ Ｙ －ａ ｇ Ｉ Ｈｕ ｔｉ Ｇｒ ｕ ． ｔ ． Ｄ ｎ ｙ ｎ ５ ３ ５ Ｓ ａ ｄ ｎ ， ｈｎ ； ． ａ ｄ ｎ ｎ ｖｒｉ ，ｉ ａ ５ １ ０ Ｃ ｉ ａ ｏ ｇ ｉｇ２ ７ ３， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｃ ｉ ａ ２Ｓ ｎ ｏ ｇ Ｕ ｉｅｓｔ Ｊｎ ｎ２ ０ ０， ｈｎ ） ｈ ｙ
成的微 粒 助 留助 滤体 系生产 的纸 张 ， 比于传 统 的 相
氧 化 硅 或 膨 润 土 体 系 具 有 更 均 匀 的 纸 页 成 形 及 填
向分布 ， 且纸 页具 有 更低的孔 隙率和 渗透性 。 『 『 无机微粒体 系 离子
微 粒 助 留助 滤体 系及 其研 究 现 状
。 傅 英娟 张凤 山 李建 华 谭 业邦
（． １华泰 集 团有 限公司 ’ Ｊ 东营 ２ ７ ３ ； ． Ｉ 学 ， 南 ２ ０ ０ ） Ｌ东 Ｊ ５ ３ ５ ２ Ｌ东大 Ｌ 济 ５ １ ０
改性微粒硅溶胶对草浆的助留助滤试验
】 ２
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马 金 霞 等 做 性 微 粒 硅 溶 胶对 草浆 的助 留助 滤 试 验
麦草浆 中杂细胞 含量 多 ， 细小 组分 多 ， 阴离子 杂
质 多 ， 需要 更 多 阳离 子 聚合 物 发 生静 电 中 和 则
２ 结 果 与 讨 论
与桥联作 用 。 同时 改性硅 溶胶 不仅 可 以使 纤维
１ ３ 滤 水性 能测 定 ．
用 动态滤 水仪 （ Ｄ ） 肖伯 尔 打浆 度 仪测 Ｄ Ｊ和
浆料 打浆 度与 滤水 时间 。 １ ４ 匀度 测定 ．
用 ＡＭＢ Ｒ Ｅ 公 司 的 Ｂ ｔ Ｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ Ｔ Ｃ ｅａ ｏｍａｉ ｏ
１ ～１ ， 定期六 个 月 以上 ， ５ ６ 稳 为产 品商 品化 的实现 提供 了条件 。
使用 的微粒 硅溶胶 都是 从 国外进 口的 。由于 国
外 商家对 造 纸 中使 用 的微粒 硅溶胶 的 制备方 法
及 工 艺等 技 术 高度 保 密 ， 内对 硅 溶胶 的研 究 国
甚少 ， 今为止 ， 迄 国内 尚无 生产 厂家 成功研 制 和 生产 用于 造纸 的高浓 度 的金属 改性 的硅溶胶 。 微 粒硅 溶胶 的制备 原理 是先 酸化 硅酸钠 生 成 新生 态 的很活 泼 的二 氧化 硅 ， 后通 过碱 化 、 然 熟 化使 粒子 增 长转 变 成 胶 核 （ ｉ 。熟 化后 ＳＯ ） 的硅溶 胶 表 面有 大 量 的硅 醇 基 ， 与水 分 子形 并 成氢 键 ， 硅 溶胶 分 子 不断 聚 合 在一 起 而 产生 使 凝 胶 。为 了提 高硅 溶 胶 的稳 定 性 ， 进 行 表 面 需 金 属离 子 改性 。酸 化 可用 无 机 酸 进 行 酸 化 ， 但 此 方法 制备 条件 较难控 制 ， 品含 钠量 高 ， 稳 产 不 定、 易凝 胶 。本产 品是 使 用强 酸性 阳离 子 交换 树脂 酸化 ， 此处 理方 法 比用酸直 接处 理效 果好 ， 可得 到更稳 定 的产 品和几 乎不含 钠 的酸性 硅溶 胶 。用硅 酸钠碱 化 ， 高 了硅溶胶 的初 始浓 度 ， 提 减 轻 了后续 浓缩 的压力 。为 了提 高微粒 硅溶 胶 的稳 定性 ， 铝 盐 和硼 盐对 硅 溶 胶进 行 金 属 离 用 子改 性 ， 制备 出 的硅 溶胶 浓 度 约为 ５ ， 后超 最 滤浓 缩 及 分 散 处 理 使 改 性 硅 溶 胶 的 浓 度 达
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马 金 霞 等 做 性 微 粒 硅 溶 胶对 草浆 的助 留助 滤 试 验
麦草浆 中杂细胞 含量 多 ， 细小 组分 多 ， 阴离子 杂
质 多 ， 需要 更 多 阳离 子 聚合 物 发 生静 电 中 和 则
２ 结 果 与 讨 论
与桥联作 用 。 同时 改性硅 溶胶 不仅 可 以使 纤维
１ ３ 滤 水性 能测 定 ．
用 动态滤 水仪 （ Ｄ ） 肖伯 尔 打浆 度 仪测 Ｄ Ｊ和
浆料 打浆 度与 滤水 时间 。 １ ４ 匀度 测定 ．
用 ＡＭＢ Ｒ Ｅ 公 司 的 Ｂ ｔ Ｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ Ｔ Ｃ ｅａ ｏｍａｉ ｏ
１ ～１ ， 定期六 个 月 以上 ， ５ ６ 稳 为产 品商 品化 的实现 提供 了条件 。
使用 的微粒 硅溶胶 都是 从 国外进 口的 。由于 国
外 商家对 造 纸 中使 用 的微粒 硅溶胶 的 制备方 法
及 工 艺等 技 术 高度 保 密 ， 内对 硅 溶胶 的研 究 国
甚少 ， 今为止 ， 迄 国内 尚无 生产 厂家 成功研 制 和 生产 用于 造纸 的高浓 度 的金属 改性 的硅溶胶 。 微 粒硅 溶胶 的制备 原理 是先 酸化 硅酸钠 生 成 新生 态 的很活 泼 的二 氧化 硅 ， 后通 过碱 化 、 然 熟 化使 粒子 增 长转 变 成 胶 核 （ ｉ 。熟 化后 ＳＯ ） 的硅溶 胶 表 面有 大 量 的硅 醇 基 ， 与水 分 子形 并 成氢 键 ， 硅 溶胶 分 子 不断 聚 合 在一 起 而 产生 使 凝 胶 。为 了提 高硅 溶 胶 的稳 定 性 ， 进 行 表 面 需 金 属离 子 改性 。酸 化 可用 无 机 酸 进 行 酸 化 ， 但 此 方法 制备 条件 较难控 制 ， 品含 钠量 高 ， 稳 产 不 定、 易凝 胶 。本产 品是 使 用强 酸性 阳离 子 交换 树脂 酸化 ， 此处 理方 法 比用酸直 接处 理效 果好 ， 可得 到更稳 定 的产 品和几 乎不含 钠 的酸性 硅溶 胶 。用硅 酸钠碱 化 ， 高 了硅溶胶 的初 始浓 度 ， 提 减 轻 了后续 浓缩 的压力 。为 了提 高微粒 硅溶 胶 的稳 定性 ， 铝 盐 和硼 盐对 硅 溶 胶进 行 金 属 离 用 子改 性 ， 制备 出 的硅 溶胶 浓 度 约为 ５ ， 后超 最 滤浓 缩 及 分 散 处 理 使 改 性 硅 溶 胶 的 浓 度 达
膨润土改性用于造纸作助留助滤剂的研究
等特性 ，通过静电架桥和进入絮聚物 内部等途径 ，使分 散 的微小絮聚物又会重新形成微粒絮聚物，这些微粒 絮聚物在纤维表面吸附 ，使纤维间小孔堵塞较少 ，纤维 间留有足够的滤水通道 ，改善了纸页匀度和滤水性能。 系统 絮凝 作用机 理如 图 ２所 示 ：
（ＰＡＭ）。２０世纪 ８０年代 中期 以来 ，为解决 阴离 子杂质
的聚集和积 累问题 ，出现 了二元助留助滤体系 。这种体 系
虽然有利于解决阴离子杂质聚集和积累问题 ，但加 入的低 电荷密度、高分子 质量 的阳离子化合物易在流浆箱 中或压 力筛出口处形成较大的絮聚物，影响纸页的匀度。另外 ，
随着纸 机 向高速 化 、大 型化 和 中性 抄 造 方 向 的 发 展 ，在纸和纸板生产中，传统的一元和二元助留助滤体 系 已不能满 足 留着和滤 水性 能 的要求 ，因此 ，国际上 开 始 出现 了微 粒 助 留 助滤 体 系 （即改 性 皂 土 ），可在 ｐＨ ５．５～１０．０范 围 内适 用 ，优 良的助 留作 用 可 改 善 成 纸 匀度 和纸张物 理性 质 ，提高 白水 回收效 率 ，提高 纸 机产 量 ，降低 成本 ，提高 经济 效益 。微粒 助 留助滤 体 系 由
絮聚沉降 对 比试验 。 ２．１ 试 验方 法
在 室 内模 拟造 纸 厂 的 生产 方法 ，取汉 阳晨 鸣 厂 纸浆 ４０ ｋｇ，在 室 内进 行纸 浆溶 液试 验 。将 浓 纸 水稀 释至一 定 的浓 度 ，将 稀 释 后 的纸 浆 分别 对 等
收 稿 日期 ：２００７—０７—０４；改 回 日期 ：２００７—０７一ｌ８ 作者简介 ：李 晓怡 （１９６１一），女 ，工程师 ，岩矿测试专业 ，从事矿产品的质量 分析 、监控和非金属矿产开发应用研究工作 。
膨润土微粒助留助滤体系在造纸中的应用
的絮块 ， 这些小的絮块再 由后来加入的膨润土阴离子
ＣＡ Ｐ Ｍ取 ５０ 稀释溶解于 １ 中， ０ｇ ｍ桶 搅拌 ４ 分 ０ 钟后 ， 用管道泵注入存贮 桶供纸机使用， 加入点流量
为 ：７Ｌｈ ３０ ／
微粒联结成均匀的网络型的絮聚体。因此 ， 其助滤助
留效果非常好 ， 在絮团较小 时 ， 以达到与桥联 絮聚 可 相 同的程度 ， 因而改善纸 页匀度 ， 而且 由于小 絮块之
成的絮凝体小而致密可 以很好 地改善纸料 的滤水性 能， 成纸的透气性也较好。
２ 海 德 罗科 尔 （ ｙ ｒｃ １系统 Ｈ ｄｏ ｏ）
留体 系性 质
配 池一 抄 池 一 分 箱一 冲 泵 一 除 料 前 浆 囊 砂器一
Ｂｌ Ｔ
旋翼 师 ｘ － ｘ －一 高位 箱 一 网前 箱 一 上 网 一 压榨 一 干燥
不 透 明
ｉＬ ｊ
１６ ．９ １３９ ． １５ ．６ １４ ．５
ｉ ２
６２．９ ７ ６２ ４ ．８ ５３．３ ４ ５６．１ ５
ｉ２ 整
２０３６ ． ２ ４ ０．４ ２３３ ．９ ２１２ ．６
ｉ） 丝
８ ０ ４． ８ ６ ４． ８ ２ ３． ８ ８ ３．
本 公 司 ８ 机 ，型号 为 １６ ｍ ＃纸 ７ ０ ｍ长 网多缸 纸 机 ．
生产 品种为 ６ ｇ ０／ 胶版印刷纸 ， ｍ 车速 １０ ／ ｉ ６ｍ ｍｎ
３２方 法 ： ．
先加入 阳离子聚合物 ， 引起纸料组分 絮聚 ， 再经冲浆 泵、 旋翼筛 等高剪切作用 ， 将大 的纸料絮块 破碎成小
３ 膨 润土微 粒助 滤助 留剂 的应 用及 工艺
３１ 点 ： ．地
的助 滤 助 留剂 和普 通 双元 的助 滤 剂 均 对 浆 料 的 化
ＣＡ Ｐ Ｍ取 ５０ 稀释溶解于 １ 中， ０ｇ ｍ桶 搅拌 ４ 分 ０ 钟后 ， 用管道泵注入存贮 桶供纸机使用， 加入点流量
为 ：７Ｌｈ ３０ ／
微粒联结成均匀的网络型的絮聚体。因此 ， 其助滤助
留效果非常好 ， 在絮团较小 时 ， 以达到与桥联 絮聚 可 相 同的程度 ， 因而改善纸 页匀度 ， 而且 由于小 絮块之
成的絮凝体小而致密可 以很好 地改善纸料 的滤水性 能， 成纸的透气性也较好。
２ 海 德 罗科 尔 （ ｙ ｒｃ １系统 Ｈ ｄｏ ｏ）
留体 系性 质
配 池一 抄 池 一 分 箱一 冲 泵 一 除 料 前 浆 囊 砂器一
Ｂｌ Ｔ
旋翼 师 ｘ － ｘ －一 高位 箱 一 网前 箱 一 上 网 一 压榨 一 干燥
不 透 明
ｉＬ ｊ
１６ ．９ １３９ ． １５ ．６ １４ ．５
ｉ ２
６２．９ ７ ６２ ４ ．８ ５３．３ ４ ５６．１ ５
ｉ２ 整
２０３６ ． ２ ４ ０．４ ２３３ ．９ ２１２ ．６
ｉ） 丝
８ ０ ４． ８ ６ ４． ８ ２ ３． ８ ８ ３．
本 公 司 ８ 机 ，型号 为 １６ ｍ ＃纸 ７ ０ ｍ长 网多缸 纸 机 ．
生产 品种为 ６ ｇ ０／ 胶版印刷纸 ， ｍ 车速 １０ ／ ｉ ６ｍ ｍｎ
３２方 法 ： ．
先加入 阳离子聚合物 ， 引起纸料组分 絮聚 ， 再经冲浆 泵、 旋翼筛 等高剪切作用 ， 将大 的纸料絮块 破碎成小
３ 膨 润土微 粒助 滤助 留剂 的应 用及 工艺
３１ 点 ： ．地
的助 滤 助 留剂 和普 通 双元 的助 滤 剂 均 对 浆 料 的 化
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马 金 霞 ， 毓 秀 等 ： 改 性 微 粒 硅 溶 胶 助 留 助 滤 研 究 彭 硼
２ ７
２ １ 剪切 力对助 留助 滤效 果的影响 ． 由图 １ 知 ： 可 随着剪 切速 率的增 加 ， 阳离子 淀粉 一元 助 留体 系、 阳离子 淀 粉／
羹切力 ｒ ＿ ｍ ｎ
和填 料被 Ｃ Ａ 吸 附 ， 过凝 聚和桥联 絮凝 Ｐ Ｍ 通 作 用 留 在 纸 页 中 ， 而 细 小组 分 的 留着 率 增 加 ， 水 时 间 缩 短 。 图 ２ 图 ３还 可 以 因 滤 从 、 看 出 ， Ｐ Ｍ／ 改性硅 溶胶微 粒助 留助滤体 系的助 留助滤效 果 比 Ｃ Ａ 一元助 Ｃ Ａ 硼 Ｐ Ｍ 留助滤 体系 的要 好得多 。 可能是 由于 负电性 较强的硼改性硅溶 胶可与 吸附在纤 这
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２ ６
无 机 硅 化 合 物 （ ｎ ｒ Ｓ ｌ ｏ ｍｐｏ ｎ ２ ０ Ｉ ｏ ｇ． ｉ ｃ ｎＣｏ ｉ ｕ ｄ） ０ ６年 第 １期 （ 第 １４期 ） 总 ３
硼改性微 粒硅溶 胶助 留助滤研 究
马金 霞 ， 彭毓 秀 ， 忠正 李
从 图 ２和 图 ３可 见 ， Ｃ ＡＭ 国 响 亮 量 当 Ｐ
少时 （ 于 １０ ／） Ｃ ＡＭ 一元 助 留助滤体 低 ０ｇ ｔ， Ｐ
系 的 助 留效 果 和 Ｃ ＡＭ ／ 改 性 硅 溶 胶 微 粒 Ｐ 硼
助 留助 滤体 Biblioteka 的 助 留效果 基 本 相 当 ， 随着 但
Ｃ ＡＭ 用 量 的 增 加 ， 多 的 纤 维 、 小组 分 Ｐ 更 细
滤体 系在 ｐ 值 ４ Ｈ ～８时 ， 以及在 松香 施胶体 系中硫酸铝 用量≤３ 时较 为适 用 ， 该体系抗 电解 质干
扰 能 力强 。
关键词 ： 微粒 ； 留着 ； 滤水 ； 改性硅溶胶 硼
在微粒 助 留助滤体 系 中 ， 胶体 二氧化 硅／ 阳离 子淀 粉组成 的 的 Ｃ ｍｐ ｚ 系 统 ｏ ｏｉ ｌ 有逐 步 取 代 膨 润土／ 阳离子 聚 丙烯 酰 胺组 成 的 Ｈｙ ｒｃ ｌ ｄｏ ｏ 系统 的趋 势 。到 目前 为
高 硅溶胶 的稳定性 ， 需进行表 面金属离子 改性 。 酸化 可用无机酸 ， 但此方法制备 条 件较 难控 制 ， 产品含钠 量高 ， 不稳定 、 易凝胶 。本 产 品是 使 用强 酸性 阳离子 交换 树
脂 酸化 ， 处理 方法 比用酸 直接 处理 效果 好 ， 此 可得 到 更稳 定 的产 品和 几乎 不含 钠 的酸性 硅 溶胶 。用 硅酸 钠碱 化 ， 高 了硅溶 胶 的初始 浓度 ， 轻 了后 续浓 度 的压 提 减 力 ， 了提 高微 粒硅溶 胶 的稳定性 ， 为 用硼盐对 硅溶胶进 行金属 离 子改性 ， 制备 出的 硅溶 胶浓 度 约为 ５ ， 最后超 滤浓缩 及分散 处理使 硼改性 硅溶胶 的浓度达 １ ～ ５／ ９ ５ １ ６稳 定期 ６ 月 以上 ， ６／， ９ 个 为产 品商 品化的实现提 供了条件 。 本 文 主要 研 究剪 切力 、 阳离 子淀 粉用 量 、 溶胶 用量 对硼 改性 硅 溶胶 与 阳离 硅
硼 改性 硅溶 胶微 粒助 留体 系的 留着率都 有一 定程 度 的下降 ， 是 阳离子 淀 粉／ 但 硼 改性 硅溶胶 微粒助 留体 系的助 留效果 比阳离子淀 粉一元助 留体 系的助 留效果 好 。 由此 可见 ， 阳离子 淀 粉／ 硼改性 硅溶 胶微粒 助 留助滤体 系形 成 的最 终絮 聚体 比一 元助 留体 系具 有较强 的抗 剪切能力 。 ２２ ． ＣＰ ＡＭ 用量 对助 留滤效果 的影响
子 淀 粉或 Ｃ Ａ 组成 不 同助 留滤 体 系 的助 留助 滤效 果 的影 响 ， 时研究 了硫 酸 Ｐ Ｍ 同
铝 用量 、Ｈ 值及 电解 质用量对 阳离子淀 粉／ ｐ 硼改性 硅溶胶微 粒体 系 的助 留助 滤效 果 的影 响 。
１ 原料
硼改性 硅溶胶 ： 实验室 改性 合成 。其制备流程 为 ： 硅酸钠溶 液一 阳离子 交换树 脂 酸化一 碱化一熟 化一 硼盐对 硅溶胶进行 改性 。
止 ， 国造纸行 业 中使 用的微粒 硅溶胶都是从 国外进 口的 。 我 微粒 硅溶胶 的制备 原理 是先酸化 硅酸钠 生成新 生态的很 活泼 的二 氧化硅 ， 然 后通过 碱化 、 化使粒子 增长转 变成胶核 （ ｉ 。熟化 后的硅溶 胶表面有大量 的 熟 ＳＯ ） 硅醇基 ， 并与 水分子形 成氢键 ， 使硅溶胶分子 不断聚合在 一起而发 生凝胶 。为了提
阳离 子 淀 粉 Ｃ 取 自 ＡＶＥ Ｅ公 司 Ｓ： Ｂ
Ｃ Ａ ：ｅｃ ｌ ３ 取 自苏州紫兴纸业 集 团公 司 ， 叶浆 ： 叶浆 为 ４ ６ 。 Ｐ Ｍ Ｐ ｒｏ ６ ， 阔 针 ０： Ｏ
填料 ： ａ Ｏ ， Ｃ Ｃ 取于 上海大 恒公司 的研 磨碳酸钙 ， 其用量为 ３ 。 ０
２ 结果 与讨论
（ 京林业大学化学 工程学院 ， 苏南京 ２０３） 南 江 １ ０ ７
摘
要 ： 究 ｌ 切 力 和 Ｃ ＡＭ 、 离 子 淀 粉 、 改 性 硅 溶胶 用 量 对 硼 改 性 溶 胶 与 阳离 子 淀 粉 研 『剪 Ｐ 阳 硼
或 ＣＰ ＡＭ 组 成 不 同 助 留 助 滤 体 系 的 助 留 助 滤 效 果 的 影 响 ； 时 研 究 了 硫 酸 铝 用 量 、 Ｈ 值 及 电解 同 ｐ 质 用 量 对 助 留 助 滤 效 果 的 影 响 。研 究 结 果 发 现 ： 离 子 淀 粉 ／ 改 性 硅 溶 胶 微 粒 助 留 体 系的 抗 剪 切 阳 硼 能 力 优 于 阳 离 子 淀 粉 一 元 助 留 体 系 。 阳 离 子 聚 合 物 ／ 改 性 硅 溶 胶 微 粒 助 留 助 滤 体 系 的 助 留助 滤 硼 效 果 优 于 一 元 助 留滤 体 系 ， 时 大 大 地 改 善 了 纸 页 的 匀 度 。阳 离 子 淀 粉 ／ 改 性 硅 溶 胶 微 粒 助 留 助 同 硼