本發明涉及一種用于化學纖維紙的分散劑及其用于制備化學纖維紙的方法,屬于分散劑技術領域。
背景技術:
大部分化學有機合成纖維具有優異的耐高、低溫性能、高強高模、高抗蠕變性、高尺寸穩定性、高電絕緣性、耐輻射、耐化學介質腐蝕等性能,其短切纖維由纖維長絲短切形成,在水等介質中容易纏結,分散極不均勻;同時短切纖維極易纏結在打漿輥上,影響機器運轉,嚴重時損壞機器,增加打漿機的打漿能耗,長時間打漿會造成漿液泡沫量大、纖維被切斷、纖維性能損傷嚴重、細小纖維含量高等問題。目前造紙行業使用的分散劑適用對象多為植物纖維,針對于高性能有機纖維的幾乎沒有,現用較多的分散劑有聚氨酯類樹脂,但聚氨酯類樹脂分散劑不能明顯提高水分散體系的粘度,使纖維無法很好懸浮,分散效果有限;羧甲基纖維素和陰離子聚丙烯酰胺類分散劑,針對于纖維表面有羥基、羧基等活性官能團的纖維,如玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維,分散效果較明顯;聚氧化乙烯分散劑,該分散劑抵抗高速機械剪切力能力有限,分散效果大幅度削弱。另外單一分散劑加入量太多,漿料黏度太高,會延長濾水時間,當濾水時間大于纖維懸浮的時間,纖維也會重新聚集,材料均勻度反而降低。
公開號為CN104446075A的發明專利公開了一種玄武巖短切纖維分散劑及其應用方法。該專利只針對玄武巖無機纖維,適用對象有限,并且分散劑使用時需要添加弱酸調節懸浮液pH,像聚對苯撐苯并雙噁唑纖維這樣的不耐酸纖維就不能使用,酸性條件對纖維質量、紙頁質量將產生不利影響。公開號為CN105315398A的發明專利公開了一種造紙分散劑及其制備方法。該專利中的造紙分散劑水溶性好、溶解速度快,但與傳統的高分子聚合物造紙分散劑相比,其承受高速機械剪切力能力有限,分散效果會大幅度削弱,且制備原料危險性大,燃爆危害、環境危害及健康危害問題不可避免。公開號為CN105367694A的發明專利公開了一種造紙纖維分散劑及其制備方法。該專利中的造紙分散劑適用于常規植物纖維,分子量高、質量穩定且分散效果好,但不能有效去除高性能有機纖維表面油劑、污物等,且只能在造紙機的濕部剪切力較弱的部位添加,并不適用于剪切力較大的部位。
技術實現要素:
本發明一方面為了解決某些化學短切纖維在無法打漿情況下的分散問題,另一方面為了改善某些纖維需要打漿時的打漿機運轉情況,降低打漿能耗,避免纖維被切斷、性能受損傷、泡沫量大、細小纖維含量高等現象,使纖維在水中分散的更均勻,最終提高材料均勻度、綜合性能。
本發明的目的在于提供一種用于化學纖維紙的分散劑及其用于制備化學纖維紙的方法,本發明的分散劑有效促進了化學短切纖維在水中的分散,并有效解決了打漿纖維原料不宜過長、打漿時間過長帶來的纖維被切斷、性能受損傷、泡沫量大、細小纖維含量高等問題,從而獲得分散均勻的纖維漿料懸浮液,纖維滯留在成型網上現象減少,提高了材料均勻度及其性能,并且降低了打漿時間和打漿能耗,改善了機器運轉情況。
按照本發明提供的技術方案,一種用于化學纖維紙的分散劑,包括組分A和組分B,其中組分A由有機溶劑組成,組分B由水溶性高分子聚合物、抗靜電劑、滲透軟化劑、表面活性劑和消泡劑組成。
進一步的,以絕干纖維質量計,組分A中有機溶劑與纖維質量比為100-150:1,組分B中水溶性高分子聚合物0.5%-1.5%、抗靜電劑0.3%-4%、滲透軟化劑0.5%-1%、表面活性劑0.3%-1.5%和消泡劑0.004%-0.01%。
進一步的,所述的化學短切纖維可以是聚酰亞胺纖維、芳綸纖維、密胺纖維、聚乙烯纖維、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維、聚醚醚酮纖維等。
進一步的,所述的組分A的有機溶劑為無水乙醇、石油醚、丙酮中的一種。
進一步的,所述的水溶性高分子聚合物為聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一種。
進一步的,所述的抗靜電劑為銨鹽類抗靜電劑、季銨鹽類抗靜電劑或烷基氨基酸鹽類抗靜電劑中的一種。
進一步的,所述的滲透軟化劑為聚氧乙烯烷基醚、脂肪醇聚氧乙醚、辛基酚聚氧乙烯醚、磺化琥珀酸酯鹽中的一種。
進一步的,所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、仲烷基磺酸鈉中的一種。
進一步的,所述的消泡劑為聚氧乙烯醚類消泡劑、有機硅類消泡劑、酰胺類聚合物消泡劑中的一種。
通過所述分散劑制備化學纖維紙的方法,具體步驟如下:
(1)去污:將化學短切纖維利用組分A有機溶劑回流清洗時間為6-12h,去除表面污物,組分A用量以絕干纖維質量計,其與纖維質量比為100-150:1;然后用水沖洗纖維表面2-3次,于烘箱中70-85℃烘至絕干;
(2)預浸泡:取組分B各組分按照10-80mL/g步驟(1)所得纖維的比例加水溶解,攪拌均勻后,將步驟(1)去污所得的化學短切纖維與組分B混合均勻,在機械力攪拌條件下預浸泡0.5-2.5h;
組分B以絕干纖維質量計,具體為水溶性高分子聚合物0.5%-1.5%、抗靜電劑0.3%-4%、滲透軟化劑0.5%-1%、表面活性劑0.3%-1.5%和消泡劑0.004%-0.01%;
(3)打漿:若有打漿需要,根據設定的打漿濃度0.5%-5%補加水,打漿至所需打漿度即可。
進一步的,步驟(1)中烘干時間為4-8h。
進一步的,所述化學短切纖維為聚酰亞胺纖維、芳綸纖維、密胺纖維、聚乙烯纖維、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維、聚醚醚酮纖維中的一種。
本發明的有益效果:本發明的分散劑在使用過程中能夠較為徹底地去除纖維表面油劑等污物,快速高效賦予纖維表面與分散劑同類型的動電電荷,穩定的吸附在纖維表面從而發生潤滑作用,減少纖維之間摩擦機會,持久提高纖維懸浮液粘度,極大程度限制了纖維在介質中的運動,可以針對于某些不能及不需要打漿的纖維使用,并且打漿過程中產生的泡沫量明顯減少,纖維束在短時間內快速分散且分散均勻的纖維不會再次絮聚交織成團,纖維滯留在成型網的現象減少,提高了材料均勻度及性能,快速有效持久地提高了化學短切纖維在水中的分散,打漿短切纖維原料長度放寬,減少打漿時間和打漿能耗,改善機器運轉情況,減少細小纖維含量,并能保持纖維原來長度、性能不受損傷,具有很好的實際應用價值和前景。
具體實施方式
下面結合實例對本發明做進一步詳細描述:
實施例1
以1500g無水乙醇為組分A對15g絕干聚酰亞胺短切纖維進行清洗,清洗回流時間8h,用蒸餾水沖洗聚酰亞胺短切纖維表面2-3次,洗去多余的組分A,于80℃烘箱條件下烘干4h。絕干纖維15g,聚氧化乙烯用量0.6%、抗靜電劑P(烷基醚磷酸酯銨鹽)用量0.3%、聚氧乙烯烷基醚用量0.5%、十二烷基苯磺酸鈉用量0.3%、消泡劑烷基苯酚聚氧乙烯醚用量0.004%,加200mL水溶解各組分,攪拌均勻后,與聚酰亞胺短切纖維懸浮液(漿濃0.04%)混合均勻,機械力攪拌條件下預浸泡2h,后按照濕法造紙工藝抄取聚酰亞胺纖維紙。
具體參數見表1所示。
實施例2
以2000g丙酮為組分A對20g絕干密胺短切纖維進行清洗,清洗回流時間10h,用蒸餾水沖洗密胺短切纖維表面2-3次,洗去多余的組分A,于70℃烘箱條件下烘干5h。絕干纖維20g,聚乙烯醇用量0.6%、抗靜電劑TM(甲基三羥乙基甲基硫酸銨)用量0.9%、脂肪醇聚氧乙醚用量0.6%、十二烷基硫酸鈉用量0.5%、聚氧乙烯脂肪酸脂類消泡劑用量0.005%,加500mL水溶解各組分,攪拌均勻后,與密胺短切纖維懸浮液(漿濃0.04%)混合均勻,機械力攪拌條件下預浸泡2.5h,后按照濕法造紙工藝抄取密胺纖維紙。
具體參數見表1所示。
實施例3
以36000g石油醚為組分A對360g絕干聚醚醚酮短切纖維進行清洗,清洗回流時間8h,用蒸餾水沖洗聚醚醚酮短切纖維表面2-3次,洗去多余的組分A,于85℃烘箱條件下烘干4h。絕干纖維360g,聚丙烯酰胺用量0.7%、抗靜電劑SN(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)用量1%、辛基酚聚氧乙烯醚用量0.7%、十二烷基苯磺酸鈉用量0.7%、聚氧乙烯脂肪胺類消泡劑用量0.006%,加10000mL水溶解各組分,攪拌均勻后,與聚醚醚酮短切纖維混合均勻,機械力攪拌條件下預浸泡1.5h。根據設定的打漿濃度1.57%補加水13000mL,打漿至40°SR,后按照濕法造紙工藝抄取聚醚醚酮纖維紙。
具體參數見表1所示。
實施例4
以27000g異丙醇為組分A對180g絕干聚對苯撐苯并雙噁唑短切纖維進行清洗,清洗回流時間8h,用蒸餾水沖洗聚對苯撐苯并雙噁唑短切纖維表面2-3次,洗去多余的組分A,于85℃烘箱條件下烘干4h。絕干纖維180g,將聚甲基丙烯酸用量0.8%、抗靜電劑SN(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)用量2%、磺化琥珀酸酯鹽用量0.8%、十二烷基苯磺酸鈉用量0.9%、有機硅乳液消泡劑用量0.0065%,加7500mL水溶解各組分,攪拌均勻后,與聚對苯撐苯并雙噁唑短切纖維混合均勻,機械力攪拌條件下預浸泡2h。根據設定的打漿濃度0.5%補加水28500mL,打漿至40°SR,后按照濕法造紙工藝抄取苯撐苯并雙噁唑纖維紙。
具體參數見表1所示。
實施例5
以18000g無水乙醇為組分A對180g絕干聚乙烯短切纖維進行清洗,清洗回流時間6h,用蒸餾水沖洗聚乙烯短切纖維表面2-3次,洗去多余的組分A,75℃烘箱條件下烘干5h。絕干纖維180g,聚氧化乙烯用量1%、甜菜堿抗靜電劑用量3%、脂肪醇聚氧乙醚用量1%、十二烷基硫酸鈉用量0.5%、酰胺類聚合物消泡劑用量0.01%,加10000mL水溶解各組分,攪拌均勻后,與聚乙烯短切纖維混合均勻,機械力攪拌條件下預浸泡2.5h。根據設定的打漿濃度1%補加水8000mL,打漿至40°SR,后按照濕法造紙工藝抄取聚乙烯纖維紙。
具體參數見表1所示。
表1
表1為打漿度40°SR,使用分散劑前后各方面指標變化(聚酰亞胺纖維、密胺纖維未打漿,紙頁均勻度可用孔徑分布表征,相應的孔徑分布百分比越大,紙頁越均勻)。