改性AKD用于胶版印刷纸表面施胶

中性胶AKD使用说明
1、AKD烷基烯酮二聚体，是一种反应型施胶剂。

结构特点是拥
有长碳憎液性能的官能团，既是起施胶作用的基团；拥有能与纤维素键结合的反应基，即羰基或酐基、能与纤维素发生作用，形成酮基，能取得较好施胶效果。

2、AKD虽属于中性施胶剂，但在PH=7.5~8.5时效果最好，
PH值超过8.5施胶效果反而下降,即熟化时间短；碱度对施胶也有较大影响，总碱度在150—250mg/l为佳，可提高施胶效率和熟化速率。

但AKD本身保留率较低，要借助于驻留剂（变性淀粉、阳离子淀粉）。

3、AKD目前所用的固含量为15%，贮存应放于阴凉地方，不
宜太阳直晒，否则会水解，其保存期只有一个月时间。

4、影响AKD施胶效果的添家药品：消泡剂、毛布清洗剂、阴
离子染料等。

明矾和AKD添加点应最好分开并且避免过多加入。

明矾用于碱性施胶目的是中和干扰物质而改变AKD 施胶条件。

5、AKD使用于重施胶的纸，由于AKD需要一定的熟化时
间，特别是下机放置24h效果更佳，一般档案纸及液体包装纸使用AKD施胶，所以不必担心吸水性的变化。

6、AKD的加入量为8~11kg/T纸，但需要较好的保留剂进行
保留，染料使用量会下降，加入太多成纸做成纸箱后会打
滑，所以生产中注意不是加入量越大越好。

7、实验室测试以下机时取样在105℃时烘5-8min，测吸水性
为标准。

AKD文献调研AKD施胶剂最早是由美国Hercules公司于20世纪50年代开发的。

它是一种低熔点（一般在43~55℃之间）的浅黄色蜡状固体，不溶于水。

其研发的初衷是作为一种可以与纤维反应的浆内施胶剂，但由于乳液稳定性较差，胶料留着低，并未获得广泛应用。

随后阳离子AKD 中性施胶剂的开发，由于其发挥了高不透明度、高白度、低成本的沉淀CaCO3填料的优势，许多高档纸开始从传统的酸性抄纸转向中/碱性抄纸，自此，AKD进人了快速发展的时期。

AKD是一不饱和内酯，它的分子中有1个内酯环和2个烷基侧链。

一般认为其内酯环是反应性官能团，可以打开与纤维素表面的羟基发生反应，生成不可逆的β-酮酯，并固着在纤维上，疏水性的烷基朝外，从而使纸页产生抗水性能。

同时AKD还会水解生成施胶效果较差的β-酮酸，并进一步生成双烷基酮而丧失施胶性能[1]。

AKD不溶于水，其作为内施胶添加剂时同其他许多湿部化学品一样，需要将AKD制成能稳定分散在水中的小颗粒。

因为AKD是非离子型的，在水中又较易水解，故应先将AKD用阳离子型稳定剂乳化，使其稳定分散，同时由于乳化剂的保护作用，可降低AKD的水解速度。

形成的AKD乳液胶粒带有正电荷，提供了与带负电荷的纤维产生静电结合的机会，从而使AKD粒子可以靠静电留着机理留着在纤维上，随后通过AKD分子在纤维表面的迁移与定向，使纸张具有整体抗水性。

近些年来，高强瓦楞原纸的需求日益增加，并且向着轻量化、高强度、重施胶的方向发展，带动了表面施胶型AKD乳液的出现，并逐渐成为研究与应用的热点。

另外，也有使用AKD 包覆淀粉淀粉[2]、AKD改性滑石粉/绢云母作为填料的研究[3]，进一步拓宽了AKD在造纸领域的应用。

本次文献调研按照AKD不同的应用方式分类，简要论述了AKD乳化剂的合成以及AKD乳液的制备方法，同时也简单提及AKD在填料领域的应用。

1 AKD作为浆内施胶剂时乳液的制备AKD作为浆内施胶剂应用时，首先要解决的是AKD的乳化问题。

摘要：表面活性剂在造纸中有很大的应用，例如在制浆、湿部、脱墨、涂布加工等方面。

本文主要综述了几种主要的高分子表面活性剂如：阳离子淀粉，AKD 专用高分子表面活性剂，壳聚糖，聚乙烯醇，羧甲基纤维素等在表面施胶中的应用。

关键词：造纸、高分子表面活性剂、表面施胶。

表面施胶也叫纸面施胶，纸页形成后在半干或干燥后的纸页或纸板的表面均匀涂上胶料。

施胶剂分松香型和非松香型两大类，非松香型施胶剂主要用于表面施胶。

常用的表面施胶剂含有疏水基和亲水基，因此广义地说都是表面活性剂。

表面施胶剂主要有变性淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)等。

可根据不同的需要选择不同的表面活性剂，如：提高抗水性，可用AKD、分散松香、石蜡、硬脂酸氯化铬、苯乙烯马来酸酐共聚物及其他合成树脂胶乳等；提高抗油性，可加入有机氟化合物，如全氟烷基丙烯酸酯共聚物，全氟辛酸铬配合物，全氟烷基磷酸盐等；增加防黏性，可加入有机硅树脂；改善印刷性能，主要用变性淀粉、CMC、PVA等[1]；改进干湿强度，可加入PAM、变性淀粉等；改善印刷光泽度和印刷发色性，主要用CMC、海藻酸钠、甲基纤维素、氧化淀粉等。

为了提高表面施胶效果，通常采用两种或几种表面活性剂共用的方法。

1. 淀粉是一种天然高分子化合物，它是一种重要的表面施胶剂和纸张增强剂。

在造纸工业中，薯类淀粉使用效果较好。

天然未改性的淀粉粘度较高，流动性差，容易凝聚，用水稀释后易沉淀，故在表面施胶中常用各种改性淀粉。

改性淀粉在较高浓度时仍有较低的粘度，并保持良好的溶解性、粘着力和成膜性能。

用于表面施胶的改性淀粉主要有氧化淀粉、阳离子淀粉、阳离子型磷酸酯淀粉、羟烷基淀粉、双醛淀粉、乙酸酯淀粉、酸解淀粉。

以下主要介绍阳离子淀粉。

阳离子淀粉通常是指淀粉在一定条件下与阳离子试剂反应制得的产物，阳离子试剂主要有叔胺盐类和季铵盐类阳离子试剂。

阳离子淀粉还可以通过淀粉与阳离子型乙烯基单体通过自由基共聚法制得。

AKD施胶AKD是反应型的施胶剂，下机后不能立刻达到最佳施胶效果，得经过72小时的熟化时间才能完全反应，所以会造成不同时间的施胶度差异。

所以在检测AKD施胶的施胶度时，要在105°C的烘箱里烘10～15分钟，再检测，会比较接近最佳施胶度。

一般来说，系统ph过高，且使用AKD施胶时，腐浆会大大的增多，要注意杀菌或更换生产用水。

1..AKD施胶与PH关系AKD的施胶效果与pH值的关系很大，一般认为只有在中、碱性条件下AKD的内酯环才能打开与纤维素上的羟基反应。

当pH<6时，AKD 几乎不能产生施胶作用；随着pH值增加，AKD的施胶效率会逐渐提高，尤其是pH在6．7～7．5之间时，纸页的施胶度上升最快；但当pH值>8．o时，施胶度的上升速度开始减慢。

可见系统pH值对施胶效果有重要的的影响，pH值太低或太高施胶效果都不理想。

其原因是pH值太低时，施胶剂的化学反应速度比较慢，随着浆料pH值的增加，反应速度随之加快，但同AKD的水解速度也随之加快，施胶效果会因AKD的水解而降低。

因此，生产上pH值一般应控制在7．5～8．5之间，根据实际运行经验，当纸机流送系统pH值在7．8～8．2之间时，AKD的施胶效果最好。

2.AKD施胶剂的假施胶及其防治现在，随着AKD（烷基烯酮二聚体）施胶技术的日益成熟和A K D价格的降低， A K D施胶剂和以AKD为主要成分的中性施胶剂在纸和纸板的抄造中得到广泛应用。

采用中性施胶，可以在保证纸页强度的前提下较大幅度提高纸张灰分，降低抄造成本；可以有效减缓纸张返黄，改善纸张品质；可以保持纸机系统清洁，减少对机械设备的腐蚀；使纸机采用白水封闭循环成为可能，起到了良好的环保效益等。

采用AKD施胶有很多优点，但如果使用不当或系统条件发生变化，在生产率也会出现一些问题，造成产品施胶度不够或AKD施胶剂用量增大而使得成本增加，更有甚者出现“假施胶”现象。

所谓“假施胶”是指刚抄造出来的纸张经测定具有施胶效果，但放置一段时间后达不到预期的施胶效果或完全失去施胶性能。

1、引言造纸工业由酸性抄造转向碱性抄造已成为不可逆转的必然趋势，这一转向最根本的变革，是施胶剂由传统的松香皂胶改变为中碱性施胶剂。

AKD（烷基烯酮二聚体的简称）是中碱性施胶剂中热胶性能最优良的一个品种，它以乳液形式可直接用于纸厂，进行浆内施胶，它能赋予纸张优越的杭水或抗酸、碱溶液渗透能力，也可赋予纸板抗边缘渗透的能力，同时，大大改善纸张的物理性能，全木浆的品种特别是以麦草浆为主的中高档纸种，使用AKD之后，综合成本下降、污水减轻、产品升高为优质档次、社会效益、经济效益等综合提高200一400元/吨。

经好多厂家使用我厂的AKD施胶剂后使产品更上一层楼，并得到广大用户的赞誉，达到了高档纸的质量水平。

自投放市场以来，已先后在江苏、河南、山东、安徽、广东、陕西等地几十家纸厂用于生产静电复印纸、双胶纸、铜版原纸、无碳复写纸、档案纸、照相原纸、水松原纸、邮票原纸、餐饮纸等纸种，得到了用户的好评，宏光牌AKD乳液产品质量及使用效果优于国内同类产品，与国外产品质量相当，完全可以替代进口产品。

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2、产品性能及质量标准2.1 AKD乳液的有效成份为烷基烯酮二聚体，其结构式为（R、R'为C14H29或C16H33）2.2 AKD乳液为水包油型，可以用水稀释而不分层。

2.3 AKD乳液质量标准 2.4 AKD乳液的包装及贮存包装：净重200公斤塑料捅或1000公斤塑料方捅。

贮存：贮存温度以5-25℃为宜，贮存时间为二个月。

3、产品的优越性使用AKD乳液作为施胶剂后，使造纸工艺由酸性造纸转变为技术先进的碱性造纸。

3.1碱性造纸的特点：①施胶剂由松香皂胶改为施胶性能良好的AKD乳液。

②填料由滑石粉改为白度高、光散射性能好、价廉的碳酸钙。

③定着剂由矾土（硫酸铝）改为不用定着剂而用助留剂阳离子淀粉和聚丙烯酞胺（PAM）组成的双元助留系统，使首程留着率提高至75%以上。

苯乙烯-丙烯酸(SAE)聚合物表面施胶剂与AKD表面施胶剂的区别2010年4月19日一、前言:在生产、储存和使用的过程中,纸张纤维都会吸收空气和环境中的水蒸气因而导致纸张水分增加、强度降低,进而影响纸张的使用性能。

尤其是包装纸箱所用的牛皮纸、瓦楞纸和箱板纸,吸潮后会导致纸板、纸箱变软;在贮存、使用和运输过程中,纸箱变形,影响包装箱的外观质量、影响包装物的储存和码垛;甚至还会损坏包装箱内的商品。

为了解决纸张吸水和返潮的问题,通常要在造纸过程中添加抗水性能的化学品,即术语所称“施胶剂”。

最初的施胶工艺,主要是在纸浆的制浆过程中,直接在浆内添加胶体材料,即“浆内施胶”,这样可以提高纸张的抗水性,避免包装纸吸潮后影响其使用性能。

但是,经过多年的实践后发现,“浆内施胶”存在两个问题,一是浆内施胶会影响纸张纤维之间的结合力,会降低包装纸的强度;二是浆内施胶量较大,额外增加了过多的成本。

另外,包装纸在印刷过程中,经常会出现掉粉、掉渣(纤维脱落)以及油墨吸收不均匀和渗透等现象,影响包装纸的印刷质量,浆内施胶无法改善这种现象。

为此,开始尝试在纸张的表面涂覆一层胶体材料,可以起到防止掉粉、掉渣以及提高纸张印刷质量的作用,同时还能阻止水蒸气渗透到纸张内部,起到了浆内施胶的作用,因此,“表面施胶剂”应运而生。

表面施胶剂(简称表胶)是指在纸张表面涂加的旨在增加纸张抗水性的一种化学胶剂,既可以提高纸张的印刷性能,同时还可以防止纸张吸水返潮而导致强度降低。

相对于浆内施胶,表面施胶剂的成本只是浆内施胶的15-30%,具有很好的性价比,自2002年以后,发展迅速。

长期以来,低档包装纸例如普通瓦楞纸、箱板纸均不施胶,随着越来越多的大型纸机投产,产能相对过剩,大型纸机生产的低克重表胶纸能够取代小厂生产的高克重无表胶的普通纸,例如75克表胶高强瓦楞纸可以取代90-100克的无表胶普通瓦楞纸。

因此从金融危机之后,低速纸机生产的未表胶的低档纸正陆续被替代,一些小厂在先进产能淘汰落后产能的客观规律作用下而相继倒闭。

AKD中性施胶剂在胶版纸生产中的应用2007年3月11日AKD中性施胶剂在胶版纸生产中的应用中性施胶剂是指在抄纸工序中，将系统PH值调到7以上的一种施胶工艺。

目的：使纸和纸板具有一定的抗水性，既提高产品的施胶度。

常见的中性施胶剂有ASA、AKD。

中性抄造改进了纸张的强度性质和老化行为。

酸性抄造的纸张大约在50年后降解，而中性抄造的纸张则超过500年。

为了进一步提高纸张质量，增加产品的市场竞争力，我们将传统的酸性抄造改为中性抄造，取得了成功。

本文对AKD中性施胶剂的施胶机理及其生产中的应用特点做一介绍。

1、AKD中性施胶剂的施胶1.1 AKD的结构特点AKD及烷基烯酮二聚体，是一种反应性施胶剂，它的化学结构有两个特点：（1）、拥有长碳憎液性能的官能团，即起施胶作用的基团。

（2）、拥有能与纤维素键合的反应基，即16—18长链烷基羧基，能与纤维素发生作用，形成酮基，能取得较好施胶效果。

但反应基也能与水反应，生成无施胶作用的水解物，影响施胶效果。

R代表烷基，在65℃以上极易水解，内脂1.2 AKD中性施胶剂的施胶机理AKD中性施胶剂的施胶过程包括以下过程：留着、定向、分布、和固着。

（1）、留着——纸机湿部需要加入阳离子助剂和阳离子淀粉助留，提高AKD的留着。

（2）、分布——在干燥过程中，加热使AKD胶料在纤维素表面分布和扩展。

（3）、定向和固着——在纸张的干燥和存放过程中，AKD的四元环基和纤维素羟基发生脂化反应，定向和固着在纤维上，完成施胶作用。

1.3影响AKD中性施胶效果的因素（1）、AKD乳液存放条件及其在浆料悬浮液中的水解AKD乳液可以在室温下贮存2个月，不允许超过30℃或受冻，实践证明，贮存温度超过30℃或受冻，AKD的用量是正常用量的两倍以上，若加水稀释必须在48小时内用完，否则AKD会水解，失去施胶作用。

（2）、纸浆类型使用全化学木浆抄造的纸，施胶效果最好，掺用芦苇浆抄造的纸次之，掺用麦草浆抄造的纸施胶效果最差。

AKD施胶的反应机理丁明曌;刘温霞【摘要】烷基烯酮二聚体(AKD)作为中碱性施胶剂,其应用越来越广泛,进一步研究AKD的施胶特征迫在眉睫.该文介绍了AKD的施胶机理,着重介绍了反应性施胶理论,同时介绍了AKD在施胶过程的铺展迁移现象.【期刊名称】《造纸化学品》【年(卷),期】2011(023)003【总页数】4页(P15-18)【关键词】烷基烯酮二聚体;施胶;机理;铺展迁移【作者】丁明曌;刘温霞【作者单位】山东轻工业学院山东省轻工助剂重点实验室,山东济南,250353;山东轻工业学院山东省轻工助剂重点实验室,山东济南,250353【正文语种】中文【中图分类】TS727+.5烷基烯酮二聚体（AKD）是国内外造纸业公认的效果优良的反应型中/碱性施胶剂，主要应用在证券纸、铜版纸、邮票原纸、照相原纸、复印纸、水松纸、高级文化用纸等生产中。

尽管AKD施胶存在打滑、施胶滞后等缺点，但是，近年来对AKD的研究和使用越来越多。

AKD具有在中性或碱性条件下施胶的显著优势，但其作用机理和特征至今仍然尚存在着争议，未能达成统一。

一般沿用的假说认为，AKD的内酚环为反应官能团，能与纤维表面的烃基反应，打开内酯环，形成β-酮酯，从而固着在纤维上，并在纤维表面定向，产生施胶作用。

即施胶作用主要是由于在纤维表面形成了纤维素的β-酮酯（反应性施胶机理）[1]8。

但许多试验结果的出现[2-3]，使人们对AKD的反应性施胶机理提出了质疑，有人提出了强键-弱键理论[4]111-113。

AKD本身是非离子型的，并且不溶于水，在水中又容易水解。

为了获得较好的施胶效果，并且使AKD不水解，使用阳离子型的分散剂和稳定剂乳化，这样就使AKD粒子带正电荷，通过静电留着机理留着在带负电的纤维上。

AKD乳液粒子留着在纤维上之后，由于颗粒较大，不能与纤维充分接触，此时不会有反应发生。

在反应发生之前，还必须在纤维表面重新分布，即在纤维表面扩展成分子尺寸的薄膜[1]8-10[5]177。

AKD如何施胶剂的技术施胶是造纸的重要工艺过程之一，通过施胶可赋予纸和纸板一定的抗液性，防止或延缓某些液体对纸页纤维的渗透和扩散，以满足人们的加工和使用要求。

随着施胶剂和其应用技术的不断发展，人们在利用化学合成的方法开发新的高效施胶剂上取得了历史性突破，开发出新型施胶剂ＡＫＤ，这种可同纤维素应的施胶剂可在中／碱性条件下施胶，可用ＣａＣＯ３作填料，满足了某些特种纸和高档纸的要求，因而得到了迅速发展。

１ＡＫＤ施胶机理ＡＫＤ是英文ＡｌｋｙｌＫｅｔｅｎｅＤｉｍｅｒ的缩写，其成分为烷基烯酮二聚体，ＡＫＤ和其它施胶剂一样也有疏水和亲水两种基团，在施胶过程中都有留着，均匀分布，转向定位与纤维素成键结合的过程。

不同的是，加到纸料中的ＡＫＤ乳液粒子由于自身带正电荷，并借助阳离子淀粉和ＰＡＭ等助留剂的作用留着在带负电荷的湿纸纤维之间；在纸机的压榨和干燥过程中，这些球状的ＡＫＤ粒子，由于熔点低，很易在纤维表面扩展分布，形成均匀的覆盖膜﹔在随后的纸页进一步干燥和下机贮存的一段时间，ＡＫＤ分子上的活性基（内酯环）在适宜的条件下和纤维素上的羟基发生酯化反应，以牢固的共价键形式结合在纤维素大分子上，疏水的长链烷基转向纸面，从而使纸页获得一定的抗液体渗透和扩散的性能。

作为ＡＫＤ胶乳的使用，要获得满意的施胶效果，使胶料留着在湿纸页中是关键，首程留着率要控制在７５％-８５％以上，其次是要提供使ＡＫＤ与纤维形成共价键结合的条件。

２ＡＫＤ胶乳使用前的检测ＡＫＤ胶乳的质量主要取决于ＡＫＤ蜡的质量，取决于乳化剂，乳化工艺和设备及存放的时间和条件。

为保证抄纸生产的正常进行，在使用前还可用下述简便的方法了解乳液的质量情况。

２.１１０００ｍｌ量桶装满水，滴入一滴ＡＫＤ乳液，观察其在量桶中的分散情况，如液滴在量桶中缓慢下沉并逐渐扩散，最后均匀地分散在水中，说明这种乳液质量较好（分散得越快，质量越好），如果乳液不分散或分散成几块直线下沉至桶底或上浮，表明该乳液已严重变质。