[发明专利]在制浆和造纸过程中有机污染物去粘性的方法及组合物

说明书

技术领域

本发明涉及制浆和造纸工业，尤其涉及一种在制浆和造纸过程中有机污染物去粘性的化学处理方法，以及一种用于在制浆和造纸过程中有机污染物去粘性的组合物。

背景技术

造纸过程中的有机污染物作为一集合术语，是指具有永久或临时物理粘性、并可影响纸机运行能力和造成纸品质量问题的干扰物质。按其来源的不同可分为树脂和胶粘物两大类。树脂是指在制浆过程中产生的疏水性胶体颗粒物，包括由木料游离出的树脂酸、脂肪酸、甘油三酸脂和其不皂化物、固醇酯和蜡类，以及制浆过程引入的消泡剂、松香胶、涂料和碱性施胶剂中的某些成分等。胶粘物指来源于回收纤维的、通常带有负电荷的混合物，一般由纸料中的胶粘剂(压敏胶和热熔胶)、胶乳、油墨粘合剂、湿强树脂、石蜡及其它聚合物组成。

当纸机环境条件发生突变(如pH、温度、水质硬度、系统剪切力有变化)时，这两类具有粘性的有机污染物倾向于以凝聚沉积的方式留在纸机系统中，例如湿部的管/槽壁及成形网、压榨毛毯及压辊、干网及烘缸表面、和压光机表面等地方，影响纸机车速及断纸率的升高、增加停机清洗的时间、和造成织物寿命的下降等。尤其是当形成的沉积物最终以孔洞、脏点、亮斑等纸病形式出现在纸成品中时，会造成纸张品质的下降、和后续涂布或打印等操作问题。

随着目前废纸及高得率机械浆原料使用量的提高、纸机系统封闭性及白水回用次数的上升、和使用造纸化学助剂导致的污染物含量的增加，树脂和胶粘物的危害正变得更加突出。

目前，在制浆和造纸工业中，一般通过化学处理方法，抑制或控制有机污染物沉积，来解决上述问题。通常的化学处理方法包括三种：有机污染物去粘性处理，有机污染物再分散，以及固着有机污染物。

尽管在制浆和造纸过程产生的有机污染物化学组成可能不尽相同，从本质上讲，它们都具有熔点/玻璃化温度较低、表面能较小、疏水性强等共同的物理特性，从而导致它们都趋向于粘附到造纸系统中的金属、塑料和其它合成材料的界面上、并造成凝聚和沉积。

过去，滑石粉、膨润土、硫酸铝等无机吸附剂曾被当作去粘剂，在制浆和造纸过程中被广泛使用。虽然它们具有价格低廉的优点，但通常用量极大，并且它们在水体系中的分散性的差异悬殊限制了其在实际应用中的去粘效果。

目前，常用的去粘剂主要包括一些亲水性强的聚合物，如聚乙烯醇-醋酸乙烯酯(美国专利4871424和4886575)、聚乙二醇及改性物(美国专利中请2008/0029231)、聚环氧乙烷及改性物(欧洲专利申请1993/0568229)、聚丙烯酸盐-苯乙烯(美国专利中请2002/0148576和2003/0150578)等合成产物。常用的去粘剂还包括非离子型纤维素醚(美国专利4698133和5074961)、血清白蛋白及球蛋白(美国专利5885419)等天然产物。

上述文献所公开的去粘剂如果要实现抑制有机污染物沉积的良好效果，所需前提是必须充分地并选择性地物理/化学吸附到各类沉积物的疏水表面上，进而通过提高表面能的方式促使沉积物在水体系中稳定地分散。但是，造纸厂纸浆原料的来源和化学助剂的使用差别巨大，这意味着树脂和胶粘物等沉积物的种类和含量具有特殊性和复杂性，所以单一成分的去粘剂往往并不能高效地解决污染物沉积的问题。

美国专利5540814公开一种使用化学修饰过的高岭土来除去回收废纸中的胶粘物的方法。通过环氧氯丙烷-二甲胺聚合物或聚二烯丙基二甲基氯化铵对阴离子型的高岭土进行阳离子化的表面修饰，可以有效地减少成纸表面的胶粘物类污垢的数目和面积。此外对脱墨过程中油墨的离心筛除也有一定的帮助。

美国专利6977027公开一种通过共混的方式添加滑石粉和叔/季铵化聚胺，来处理旧瓦楞纸板、旧新闻纸、旧杂志纸等回收废纸的工艺。可以有效地抑制胶粘物的形成、并减少回用纤维中的阴离子垃圾含量。

美国专利5292403和5556510分别公开一种使用带电聚合物和带有对应抗衡电荷的表面活性剂的复合去粘剂，来抑制制浆及造纸系统中有机污染物沉积的方法。前者采用阴离子型的羧甲基纤维素、羧甲基化淀粉、或聚丙烯酸等聚合物，和阳离子型的表面活性剂，例如脂肪胺或烷基咪唑啉等；后者采用阳离子淀粉作为聚合物，以及阴离子型的表面活性剂，例如脂肪酸、塔罗油脂肪酸的皂盐等。这两种去粘剂都具有较高的表面活性，可以减少树脂和胶粘物的粘性，从而阻止其在纸机机架等地方的沉积。