定著劑對(duì)熒光增白劑增白效果的影響

劉軍鈦

（深圳市三力星聚合同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司，廣東深圳 518034）

1 前言

在抄紙過程中使用熒光增白劑（FWA）是紙張?jiān)霭椎闹饕侄危S著市場對(duì)高白紙張的需求與日俱增，熒光增白劑的應(yīng)用從紙機(jī)濕部擴(kuò)展到表面施膠，品種從四磺酸擴(kuò)展到二磺酸和六磺酸產(chǎn)品，噸紙用量也不斷增加。

抄紙使用的熒光增白劑為強(qiáng)陰電性產(chǎn)品，在漿內(nèi)加入時(shí)，容易受紙漿中陽電性化學(xué)品的干擾，尤其是定著劑[1]。定著劑不僅具有很強(qiáng)的陽電性，而且通常在增白劑之前加入，因此對(duì)熒光增白劑的影響不容忽視。

本實(shí)驗(yàn)選取6種具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的定著劑，研究了它們對(duì)熒光增白劑增白效果的影響規(guī)律。一方面考察不同定著劑對(duì)增白劑增白效果的影響，另一方面也研究不同熒光增白劑的抗干擾能力。

2 定著劑

定著劑也稱固著劑、陰離子垃圾捕集劑等，是指那些本身具有較強(qiáng)陽電性、可以與紙漿中陰離子雜質(zhì)反應(yīng)，從而消除它們對(duì)抄紙影響的化學(xué)品。定著劑在紙機(jī)上的用途包括助留助濾、控制膠粘物和強(qiáng)化施膠等。定著劑通常為相對(duì)分子質(zhì)量較低、陽電性很強(qiáng)的化學(xué)品，有效用量一般為0.1%～0.5%。

抄紙常用的定著劑有無機(jī)和有機(jī)2類，前者包括明礬和聚合氯化鋁（PAC）；后者則以聚胺（PA）和聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDMDAAC）為主。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)原料

紙漿為漂白化學(xué)木漿，其中闊葉木漿80%，針葉木漿20%。在紙漿中加入滑石粉和AKD施膠劑，用量分別為50 kg/t及15 kg/t；助留劑采用陽離子聚丙烯酰胺（CPAM），用量為200 g/t。

定著劑分別是PDMDAAC、PA、PAC/PA復(fù)配物（質(zhì)量比為 75%∶25%）、PDMDAAC/丙烯酰胺（AM）共聚物，它們的性質(zhì)見表 1。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

取紙漿，加入填料，然后加入定著劑；2 min后再加入FWA，5 min后加入AKD，20 s后加入CPAM，最后用紙樣抄取器抄片，烘干后測定光學(xué)性質(zhì)。測試項(xiàng)目包括L*，a*，b*值、CIE白度、ISO白度和熒光度，同時(shí)測定紙漿的Zeta電位；所有測試采用工業(yè)常規(guī)儀器及方法。

表1 定著劑的性質(zhì)

造紙熒光增白劑有二磺酸、四磺酸和六磺酸3種產(chǎn)品，其中二磺酸和四磺酸主要用于濕部增白。四磺酸分子結(jié)構(gòu)中的磺酸基數(shù)量較多，所以負(fù)電性明顯高于二磺酸[2]。本實(shí)驗(yàn)使用二磺酸和四磺酸這2種產(chǎn)品。

4 結(jié)果與討論

本實(shí)驗(yàn)在熒光增白劑為低（0.25%）、中等（0.75%）和高（1.50%）3種不同用量條件下，考察了定著劑分別對(duì)四磺酸增白劑（結(jié)果見表2～7）和二磺酸熒光增白劑（結(jié)果見表8～13）增白效果的影響。

與一般實(shí)際應(yīng)用相比，本實(shí)驗(yàn)的定著劑用量偏高，這樣做的目的是為了放大實(shí)驗(yàn)結(jié)果及模擬紙機(jī)白水循環(huán)的效應(yīng)。

表2 定著劑1對(duì)四磺酸熒光增白劑的影響

表3 定著劑2對(duì)四磺酸熒光增白劑的影響

表4 定著劑3對(duì)四磺酸熒光增白劑的影響

表5 定著劑4對(duì)四磺酸熒光增白劑的影響

表6 定著劑5對(duì)四磺酸熒光增白劑的影響

表7 定著劑6對(duì)四磺酸熒光增白劑的影響

表8 定著劑1對(duì)二磺酸熒光增白劑的影響

表9 定著劑2對(duì)二磺酸熒光增白劑的影響

表10 定著劑3對(duì)二磺酸熒光增白劑的影響

表11 定著劑4對(duì)二磺酸熒光增白劑的影響

表12 定著劑5對(duì)二磺酸熒光增白劑的影響

表13 定著劑6對(duì)二磺酸熒光增白劑的影響

從表中可以看出：定著劑會(huì)顯著削弱熒光增白劑的增白效果；加大定著劑用量，紙張的ISO白度、CIE白度以及熒光度均明顯下降；紙張的色相會(huì)朝偏綠和偏黃的方向變化，a*變小，b*值變大，導(dǎo)致CIE白度下降的幅度明顯高于ISO白度的下降幅度。

就定著劑而言，相對(duì)分子質(zhì)量的影響很小，但是電荷密度的影響則非常顯著。

定著劑5（PAC/PA復(fù)配物）對(duì)紙張白度和亮度的影響最小，在所測試的6種定著劑產(chǎn)品中，它降低紙漿Zeta電位的作用也最小。而電荷密度最高的定著劑4（PA）對(duì)紙張白度和亮度的影響最大（圖1）。

圖1 不同定著劑對(duì)紙漿電性的影響

將表中各定著劑產(chǎn)品在各用量下的紙漿Zeta電位與紙張白度數(shù)據(jù)制成趨勢(shì)圖，見圖2和圖3。

從圖2和圖3可以看出，熒光增白劑的增白效果與紙漿的電性密切相關(guān)，說明定著劑與熒光增白劑發(fā)生電性反應(yīng)后，紙漿的正電性增加，導(dǎo)致增白劑的增白效果變差。

圖2 四磺酸熒光增白劑的增白效果

圖3 二磺酸熒光增白劑的增白效果

造紙熒光增白劑為雙三嗪氨基二苯乙烯類增白劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)中有1個(gè)含芳環(huán)的連續(xù)共軛體系和多個(gè)取代基。這類增白劑要實(shí)現(xiàn)漿內(nèi)增白離不開2個(gè)過程，首先能夠保留在纖維表面，其次能通過本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)出熒光。熒光增白劑的陰電性主要來自其分子結(jié)構(gòu)上的取代基——磺酸基，磺酸基可以增加增白劑在水中的溶解性。在紙漿里，如果陽離子定著劑與熒光增白劑反應(yīng)，磺酸基被中和，就會(huì)影響增白劑的溶解性，妨礙增白劑與纖維的反應(yīng)，從而影響增白劑在紙張里的保留率，最終降低其增白效果。

就熒光增白劑的抗干擾能力而言，增白劑的用量愈高，定著劑的影響愈小。二磺酸和四磺酸同樣受定著劑的影響，但二磺酸產(chǎn)品增白效果下降較小，說明它具有較高的抗干擾能力。

5 結(jié)語

定著劑會(huì)顯著地干擾熒光增白劑的增白效果，這種干擾主要來自于2種化學(xué)品之間的電性反應(yīng)，其規(guī)律如下：（1）定著劑用量愈大，干擾作用愈強(qiáng)；（2）定著劑的電荷密度愈高，對(duì)增白劑的影響愈大；（3）熒光增白劑的用量愈高，抗干擾能力愈強(qiáng)；（4）二磺酸增白劑抗干擾能力高于四磺酸增白劑。

以上研究結(jié)果對(duì)于抄紙生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。熒光增白劑和定著劑都是常用的濕部助劑，共用時(shí)，相互干擾在所難免。這種相互干擾不僅會(huì)影響這2種助劑的使用效果，而且還會(huì)導(dǎo)致其噸紙用量上升，增加使用成本。

在紙機(jī)濕部應(yīng)用中，為了用好定著劑和熒光增白劑，最大限度地降低2種化學(xué)品之間的相互干擾，需要解決3個(gè)問題：第1，用不用定著劑；第2，用什么定著劑；第3，在哪里加入。造紙企業(yè)可以通過實(shí)驗(yàn)室小試、紙機(jī)中試以及過往的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)等來進(jìn)行判斷。

［1］ 蔡浩華，孫玲玉．熒光增白劑在抄紙過程中影響白度提升率的因素簡析［J］．造紙化學(xué)品，2004，16（2）：38-40．

［2］ 劉軍鈦．熒光增白劑與高白紙張［J］．中華紙業(yè)，2008，29（10）：66-68．