造纸行业的发展离不开造纸化学品，造纸化学品同样离不开表面活性剂。造纸化学品的开发与应用是现代造纸行业最重要的高新技术之一，造纸工业在制浆、漂白、打浆、抄造，以及成纸后加工这一工艺全过程中，均离不开各种造纸化学品的应用。造纸化学品的添加量仅占纸张总量的l％～5％，但对纸张的生产和经济效益起决定性的作用，它能使生产过程优化，纸机运行速度提高，能提高纸张质量，节约纤维等原料，尤其是节约木材纤维，能使较差的纤维(如非木材纤维、二次纤维等)生产出高档优质纸；能明显节能降耗，降低生产成本，减轻环境污染。造纸化学品对促进造纸行业的科技进步意义重大，能为造纸行业带来巨大的经济社会效益(见图l)。
(4)降低生产成本，提高经济效益
图l造纸化学品的主要功能作用
在上述几个方面造纸化学品应用中，均离不开表面活性剂，本文将重点阐述表面活性剂在造纸化学品中的一些重要的应用研究进展和所起的重要作用。
2表面活性剂与废纸再生利用
废纸再生是造纸的重要内容。通常会用1t废纸能生产0．8t好纸，节约
废纸再生造纸符合国家“资源高效利用和循环利用”的基本国策，我国已经取得了不少成绩。上海诺斯克泛亚纸业年产l2万t的新闻纸就是全国最早全部用废纸再生制造的，产品质量达到胶印新闻纸的要求，市场优势明显，现正在扩建新的生产线。目前华泰、晨鸣、广纸、南纸、岳纸等大型造纸厂也都建成了再生新闻纸生产线。
废纸再生需要废纸脱墨剂和树脂障碍控制剂，这两个产品主要成分均为表面活性剂。
2．1废纸脱墨剂
废纸脱墨的原理是：借助表面活性剂使纤维与油墨湿润、渗透、膨胀、乳化分散、发泡、絮凝和捕集、洗涤。工艺方法主要有：①洗涤法：突出分散功能，使油墨易于分散形成胶体而脱除；②浮选法：适度起泡，再进行油墨捕集等；③洗涤法和浮选法两者结合。废纸脱墨化学品主要有碱、水玻璃、螫合剂、双氧水、表面活性剂、钙盐等，其中表面活性剂为重要角色。作为废纸脱墨剂的主要表面活性剂有：阴离子型：脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸酯盐、磺基琥珀酸酯；阳离子型：胺盐、季铵盐；两性型：甜菜碱、咪唑林氨基酸盐；非离子型：烷氧基化物、多元醇酯、脂肪酸烷酯、烷醇酰胺、烷基糖苷。选用何种表面活性剂视印刷情况及脱墨工艺而定，因此严格地说，废纸脱墨剂主要是一种表面活性剂系列的复合配方。目前能适用于不同废纸的高效脱墨表面活性剂及其复合配方技术是应用研究开发的重点，表面活性剂与生物酶技术配合应用也已取得良好的效果。在应用工艺中，节水型的工艺如浮选法更受造纸行业欢迎。
2．2树脂障碍控制剂
废纸中的胶粘剂、油墨粘连料、涂布粘合剂等树脂性物质同样会产生树脂障碍影响抄造。近年来由于再生纤维的大量采用，树脂障碍的问题已日趋突出。因此，对树脂障碍控制剂的研究与开发已越来越重要。根据报道，全球造纸树脂及沉积物障碍控制剂的销售额达3．1亿美元。常用的树脂障碍控制剂有无机填料(如滑石粉等)、杀菌剂、表面活性剂、螯合剂、阳离子聚合物、脂肪酶及膜分离剂等。阴离子表面活性剂是目前应用最为广泛的表面活性剂，它有高级醇硫酸盐、烷基苯磺酸及高级醇、磷酸酯等；阳离子表面活性剂主要为烷基胺盐或季铵盐；非离子表面活性剂主要有聚乙二醇型与多元醇等。另外，还有两性表面活性剂，用来控制烘缸与纸页间的黏着力，润滑刮刀、烘缸，控制粘合剂分布等，主要有聚酰胺类聚合物乳液，如聚乙烯醇乳液、矿物油及表面活性剂配合喷涂有机硅乳液和聚胺聚酰胺类阳离子聚合物等。树脂障碍控制剂的应用效果不仅与所采用的表面活性剂的组成有关，还与应用技术密切相关，如不同的添加地点、添加量、添加方式，以及对纸浆pH和Zete电位的控制等都会明显影响应用效果，因此必须注重应用技术的研究。
3表面活性剂与造纸环保治理
我国造纸工业用水量与发达国家比较差距很大，一般纸厂吨纸水耗高达
3．1蒸煮助剂
表面活性剂用作蒸煮助剂，可以促进蒸煮液对纤维原料的渗透，增进蒸煮液对木材或非木材中木质素和树脂的脱除，并起分散树脂的作用。用作树脂脱除剂的阴离子表面活性剂有十二烷基苯磺酸钠、四聚丙烯苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、二甲苯磺酸、缩合萘磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠等：非离子表面活性剂有烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、聚醚等。用非离子表面活性剂脱除树脂时，以壬基酚聚氧乙烯醚最为有效，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复配共用效果更好，既可促进木质素和树脂的脱除，又能提高纸浆得率，例如：添加质量比为l：(1～2)的二甲苯磺酸和缩合萘磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚的复合物，即可获到良好的树脂脱除效果。如河南某公司开发的蒸煮助剂—绿氧，据介绍可以减少漂洗次数及漂液用量l0％～20％，可以减少造纸黑液量10％～20％，在造纸污水源头治理方面效果明显。
3．2造纸污水处理剂
制浆造纸产生的污水量很大，是造纸工业环境保护的重要课题。污水处理方法很多，近年来使用表面活性剂作为絮凝剂取得了明显的效果。常用的絮凝剂有月桂酸钠、硬脂酸钠等阴离子表面活性和十二烷基胺基乙酸、十八烷基三甲基氯化铵等阳离子表面活性剂，各种离子的PAM、变性淀粉及其复配产品也有着引人注目的效果。阳离子表面活性剂在废水处理时，还可起到显著的杀菌作用。
4表面活性剂与造纸新技术应用
4．1中性施胶技术
施胶是造纸的重要技术，其作用是使纸和纸板获得抗水性能。施胶剂主要有松香类施胶剂与合成类施胶剂两类。我国造纸施胶技术较为落后，以前大多采用传统的皂化松香施胶剂和用马来酸酐加成制得的强化松香施胶剂。传统的施胶技术需要大量的明矾作为松香胶的定着剂，造纸体系在酸性条件下进行，即所谓的酸性造纸。酸性造纸由于酸性高，不仅损害了造纸设备，而且有使抄造的纸强度低、保存期短、化学品用量大、成本高等缺点。中性或近中性施胶是现代造纸业发展起来的一项重要的造纸新技术，近年来松香类施胶剂已向分散松香发展，有阴离子分散松香胶、阳离子分散松香胶等。施胶pH从4．5～5．5发展到可以容纳碳酸钙作填料的近中性施胶剂。分散松香胶制备是一物理化学过程，固体松香吸收热量变为液态松香，松香液和水之间存在着极大的界面张力，要降低这一界面张力只有通过加入表面活性剂才能达到。分散松香胶乳化剂和分散剂均为表面活性剂，选择好表面活性剂是制备分散松香胶的关键，常用的有阴离子、阳离子及两性离子等。我国目前用得最多的是阴离子分散松香胶，常用的乳化剂为聚氧乙烯型，如脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、2-对苯二酚-3-(连苯乙烯酚二聚氧乙烯)丙烯磺酸钠、2-羟-3-(壬基苯氧基聚氧乙烯)丙烯磺酸钠等。有的采用阳离子聚丙烯酰胺、聚酰胺聚胺表氯醇、阳离子淀粉等作为阳离子乳化剂制备出阳离子分散松香胶。合成类施胶剂，主要有烷基烯酮二聚体(alkyl ketene dimer)，简称AKD和烯基琥珀酸酐(alkeny1succinic anhydride)，简称ASA。这二类施胶剂由于均含有活性基团，可以与纤维的羟基起反应而保留在纤维上，故也称反应性施胶剂。由于这类施胶剂可容纳较高的pH条件(pH=7．5～8．5)，可以使用廉价的碳酸钙作填料，提高纸张的强度、白度，改善抄造性能而受到造纸行业的欢迎。目前发达国家70％以上的高档纸已实现中、碱性抄造。
我国从l989年开始引进中性抄纸化学品及技术，现已国产化并在中高档纸中迅速普及，普及率达60％左右。AKD、ASA本身不溶于水，采用聚氧乙烯非离子表面活性剂作为乳化剂，可以制得稳定性好的AKD乳液。与AKD比较，ASA更适用于高速纸机和高档文化用纸。近年来ASA发展速度较快，ASA一般采用包括阳离子淀粉在内的阳离子表面活性剂进行现场乳化。
不少造纸用户证明：中性或近中性施胶造纸新技术与传统的酸性施胶比较，不仅能明显提高纸张质量，而且可以使水耗下降25％左右，煤耗下降7％左右，浆耗下降l0％左右，是一项经济、社会效益十分明显的绿色造纸新技术。
4．2纸张表面处理技术
纸张表面处理造纸技术包括表面施胶和涂布技术。表面施胶与涂布都是将化学品作用在纸的表面上，主要用来改善纸的表面性能，提高纸的印刷性能和整体性。但两者间存在许多不同，其主要区别是：表面施胶往往只用变性淀粉作为胶黏剂，而涂布则既用胶粘剂又用颜料等；表面施胶的胶_料是被压榨到纸页内的，而涂布的颜料则是涂在纸的表面。近年来，具有特殊功能的表面施胶剂和涂布配方已在不断地开发出来，出现了一大批纸张表面应用的新技术。
在表面施胶中，具有疏水和亲水功能的表面活性剂可明显提高纸张的功能作用：①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；②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；③增加防黏性，可加入有机硅树脂；④改善印刷性能，主要用变性淀粉、CMC、PVA等；⑤改进干湿强度，可加入PAM、变性淀粉等；⑥提高印刷光泽度，主要用CMC、海藻酸钠等。为了提高表面施胶效果，通常采用2种或几种施胶剂共用的方法，其效果非常显著。
在涂布加工用涂料中，表面活性剂在纸张涂料的调制中起着重要作用。
(1)分散剂：分散剂是涂料制备中最重要的助剂，其性能是①赋予颜料粒子电荷，使其相互产生斥力：②覆盖于颜料粒子表面，起到保护性胶体的作用；③在粒子周围形成高黏度状态，防止多个粒子凝集。最早使用的分散剂为磷酸盐、聚硅酸盐、磷酸氢二铵、苯磺酸与甲醛的缩合物、干酪素、阿拉伯树脂等。六偏磷酸钠、焦磷酸钠、四聚磷酸钠等是低含固量涂料中常用的分散剂。在高含固量的涂料中，通常采用高分子有机分散剂，如聚丙烯酸钠溶液、聚甲基丙烯酸钠及其衍生物，二异丁烯与马来酸酐共聚物的二钠盐溶液，以及烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇基氧乙烯醚等，大多数是表面活性剂。
(2)消泡剂：涂料制备及涂布过程中往往会产生泡沫，需要添加消泡剂。主要有高级醇类、脂肪酸酯类及磷酸三丁酯、磷酸三丙酯等表面活性剂。
(3)润滑剂：为了改进纸张涂料的流动性和润滑性，并增进黏合性，赋予纸张涂层以平滑和光泽，增加可塑性，防止龟裂，改善涂布纸的印刷适性等。目前使用最广泛的润滑剂是以硬脂酸钙为代表的水溶性金属皂类表面活性剂。
(4)防腐剂：在纸张涂料中需要添加防腐剂。常见的是季铵盐类及含氟环状化合物、有机溴及有机硫化合物、N-(2-苯并咪唑基)．氨基甲酸酯(多菌灵)等表面活性剂。
(5)合成胶乳：合成胶乳是重要的涂布胶黏剂，在合成胶乳制备过程中，表面活性剂作为乳化剂、分散剂、稳定剂等起着重要作用，限于篇幅不一一评述。
我国目前的纸和纸板的品种只有600多种，发达国家已达1000余种，其中大多是通过纸张的表面化学处理而得到的。今后我国应大大加强这方面的研发。
4．3用于浆内的功能助剂
(1)消泡剂：在抄纸过程中，往往会出现泡沫，引起断纸或纸上有孔斑等问题，需要加入消泡剂。抄纸用消泡剂的主要活性组分是高碳醇类、聚醚类、脂肪酸酯、有机硅高分子等表面活性剂，一般配成油包水型乳液。
(2)柔软剂：柔软剂主要用于柔软性要求高的纸张，如卫生纸、皱纹纸、卫生巾、手帕、餐巾等，柔软剂就是一种表面活性剂。阴离子表面活性剂中的硫酸酯、磺化蓖麻油等当吸附在纤维表面时会显示其柔软的效果。阳离子表面活性剂中的阳离子基可以直接与带负电荷的纤维结合，疏水基在纤维外侧形成低能表面，其柔软效果特别好，如脂肪酸双酰胺环氧氯丙烷等。两性离子表面活性剂适应范围较广，其阳离子基可与纤维结合，阴离子基则可通过纸浆中的聚电解质或铝离子与纤维结合，同样可使疏水基排列向外，使表面能大大降低，如l-(β-胺乙基)-2-十七烷基咪唑啉羧酸衍生物就是这一类表面活性剂。另外阳离子及两性表面活性剂均具有抑菌性和杀菌能力，可以有效地防止纸的发霉。
有机硅表面活性剂属于特种表面活性剂，作为柔软剂使用的主要是阳离子有机硅季铵盐型。其他柔软剂有硬脂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯、羊毛脂、乳化蜡等品种也不少。
(3)抗静电剂：在特殊加工纸生产中有时会遇到抗静电问题，用表面活性剂处理液可产生亲水性外表面，即作为抗静电剂的表面活性剂在材料表面形成正向吸附，疏水基在材料表面，亲水基伸向空间，纤维的离子导电性和吸湿导电性增加，产生放电现象，使表面电阻下降，从而防止静电积累。作为抗静电剂使用的表面活性剂有较大的疏水基和较强的亲水基。使用量最多、性能最好的是阳离子表面活性剂，其次是两性表面活性剂。
(4)纤维分散剂：纤维分散剂的主要作用是减少纤维絮凝，改进纸料成形。纤维分散剂能使纤维表面形成双分子层结构，外层分散剂极性端与水有较强的亲合力，增加被水润湿的程度，并因静电斥力而远离，达到分散的效果。常用的纤维分散剂有部分水解的聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(PEO)等，PE0具有黏性高、水溶性好、润滑性好等特点，在高档卫生纸中添加0．O5％以下，就能取得良好的分散效果。
5结束语
综上所述，表面活性剂在造纸中有着极其重要的作用。随着我国造纸工业的高速发展，造纸化学品作为精细化工新领域，已列入国家重点发展的高新技术。我国是一个造纸大国，也必将成为造纸强国。作为造纸化学晶的重要组成部分的表面活性剂，在造纸行业中必将发挥越来越重要的作用，我们希望造纸化学品开发研究及推广应用单位能更好地利用表面活性剂，尤其在符合国情的新型专用造纸用表面活性剂的开发、复合配方技术及应用配套技术的研究方面争取有新的突破，为我国造纸化学品和造纸工业的发展作出贡献。
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