LIP和AI-T-IA两种表面活性剂的制备及其在废纸脱墨中的应用

发布时间：2020-11-02 21:40

　　 利用废纸进行制浆造纸具有相对成本较低、节约原生纤维资源、简化造纸工艺流程、减少环境污染、有利于保护环境等优点,因此得到世界各国的普遍重视。废纸脱墨是利用废纸进行制浆造纸过程中的关键环节,废纸脱墨剂又是废纸脱墨环节中最重要的化学助剂。目前的国产废纸脱墨剂品种较少,且多为利用现有的市售小分子表面活性剂进行复配所得的复配物,国产废纸脱墨剂脱墨效果相对较差,还不能满足制备较高档再生纸的要求。所以,研发新型高效的废纸脱墨剂是提高废纸脱墨水平的重点工作之一。本文以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要实验原料,采用亲核加成法制备了LIP型和AI-T-IA型两种较高分子量的新型表面活性剂,对其合成工艺条件及废纸脱墨性能进行了研究,具体研究内容及结果如下：(1)以月桂酸二乙醇酰胺(LDEA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)为原料制备了一系列LIP型非离子表面活性剂。对所有制备产物在废旧期刊纸的浮选法脱墨中的脱墨效果进行了对比研究,以脱墨效果为评判标准,考察了其最佳合成工艺条件及复配条件,并将其与市售脱墨剂进行了脱墨效果的对比,通过SEM对脱墨后再生纸纤维表面的残余固体物以及纤维交联程度进行了分析；最后对产物进行了结构表征和物理化学性能检测。脱墨效果的对比结果表明：当反应温度为55℃,反应时间为2h,催化剂用量为单体LDEA的1.0%,n(LDEA): n(IPDI):n(PEG)=1.0:2.0:2.0,并且PEG相对分子量为600时,制备的LIP-600产物具有较好的脱墨效果,其再生纸的白度可达71.2%ISO,残余油墨量为52.5 mm2.m-2,其脱墨效果优于市售脱墨剂；当按照m(LIP-600):m(AEO-9):m(AES)=2:1:1进行复配脱墨时,再生纸的白度较LIP-600单独使用提高了1.1%ISO,残余油墨量下降了1.1 mm2.m-2; SEM分析结果表明：脱墨后纤维表面固体物明显减少,表面更为平整光滑,纤维之间分散良好。物理化学性能检测结果表明：产物LIP-600的最低表面张力为34.48 mN·m-1, CMC值为1.36×10-5 mol·L-1,浊点为53℃,HLB值为13.33,起泡比为80.5%,分水时间法测得乳化力为589s。(2)以月桂醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和酒石酸(TA)为原料制备了一种AI-T-IA表面活性剂。对该AI-T-IA表面活性剂在废旧期刊纸的浮选法脱墨中的脱墨效果进行了对比研究,以脱墨效果为评判标准,考察了其最佳合成工艺条件及复配条件,并将其与市售废纸脱墨剂进行了脱墨效果的对比,通过SEM对脱墨后再生纸纤维表面的残余固体物以及纤维交联程度进行了分析；最后对产物进行了结构表征和物理化学性能检测。脱墨效果的对比结果表明：当反应温度105℃,反应时间3.5 h,催化剂用量1.0%, n(AEO-9):n(IPDI):n(TA)=2.0:2.2:1.0时,制备产物具有较好的浮选脱墨效果,再生纸的白度可达69.5%ISO,残余油墨量为57.8 mm2·m-2,其脱墨效果优于市售脱墨剂；当按照m(AI-T-IA):m(AEO-9):m(AES)=1:2:1进行复配脱墨时,再生纸的白度较AI-T-IA单独使用提高了1.3%ISO,残余油墨量下降了3.3mm2·m-2; SEM分析结果表明：脱墨后纤维表面固体物明显减少,表面更为平整光滑,纤维之间分散良好；物理化学性能检测结果表明：产物AI-T-IA的最低表面张力为35.96 mN·m-1, CMC值为0.52mmol·L-1.酸值为43.81 mgKOH·g-1,起泡比为69.8%,分水时间法测得乳化力为416s。(3)以脱墨效果为评判标准,以LIP-600非离子表面活性剂为脱墨剂,对涂布期刊废纸采用浮选法脱墨的最佳工艺条件进行了优化研究,并对废旧书本纸采用浮选法和洗涤法脱墨的脱墨效果进行了对比研究。脱墨效果的对比结果表明：碎浆温度为50℃、碎浆时间为30 min、熟化温度为55℃、熟化时间为30 min、浮选温度为45℃、浮选时间为8 min、LIP-600非离子表面活性剂加入量为0.3%、Na2SiO3用量为3%、NaOH用量为1%,采用先加入脱墨药品,后加入废纸的加料顺序,在此条件下对涂布期刊废纸进行浮选法脱墨,其再生纸的白度最高可达73.2%ISO,残余墨量为46.6 mm2·m-2,较工艺优化前的白度提高了2.0%ISO,残余墨量降低了6.1 mm2·m-2,同时对废旧书本纸宜采用洗涤法进行脱墨,当LIP-600的用量为0.3%时,其再生纸白度可达64.1%ISO。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TQ423
【部分图文】：

（１）红外表征ＦＴ化??采用涂膜法，将最佳反应条件下合成的待测样品（ＬＩＰ－６００非离子表面活性剂）钻稠??液体均匀的涂膜于ＫＢｒ片表面，再进行ＩＲ检测，其化图见图２－１。??３３沿２９２５?Ｕ中间体?巧??Ｉ?２冷?＾２２６７?｜！（口…６??Ｗ９?１７１２?１１０８??■?Ｉ?■?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ?＊）??困２－１?ＬＩＰ－６００非离子表巧活性刑的紅外光详图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｉｎｆｒａｒｅｄ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ?ｏｆ?ＬＩＰ－６００?ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ??由图２－１可知，ＬＤＥＡ的红外光谱图中，３３９２ｃｍ－ｉ为ＬＤＥＡ末端的－ＯＨ的伸缩振动??２３??

（３）反应体系中－ＮＣＯ含量的影响因素??在反应温度分别为４５°Ｃ、５５°Ｃ及６５°Ｃ时，反应体系中－ＮＣＯ的含量随反应时间的??延长而逐渐下降，反应体系中－ＮＣＯ的含量随反应时间、温度的变化关系见图２－３。??６．０?＼?＼?—４５Ｘ；??．＼?＼?－?？巧?ＴＣ??口＼＼?Ｘ?冬的??２．０??Ｉ?Ｉ??￣￣?￣￣￣??１．０?２．０?么５?主０??反应时间（ｂ）??图２－３－ＮＣＯ含量与反应时间、温度的关系曲线??Ｆ＂ｉｇ．?２－３?Ｔｈｅ?ｉｍｐａｃｔ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?化ｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｔｉｍｅ?ｏｎ?－ＮＣＯ?ｃｏｎｔｅｎｔ??由图２－３可知，温度对－ＮＣＯ含量影响较大，当反应时间相同，温度越高，反应体??系中的－ＮＣＯ含量越低。这可能是因ＩＰＤＩ分子中含有两个－ＮＣ０基团，低温下，两个－ＮＣ０??反应活性差别较大，仲－ＮＣ０更加活泼，可与－ＯＨ先进斤反应，而伯－ＮＣＯ基被Ｐ－甲基、??六元环、邻位的甲基基团所屏蔽，从而影响其反应活性ＩＷ，但随温度升商，这种差别变??小，两个－ＮＣ０都能发生反应，一定时间－ＮＣＯ的含量降低的较多，因此，在ＬＩＰ型非??离子表面活性剂的制备中要求ＬＤＥＡ先与一个－ＮＣ０反应，固反应温度不能太高，减少??环或交联腺副产物的生成，有利生成目标产物结构，但反应温度也不能太低，达到反应??所需结构的反应时间较长

（１）反应温度对脱墨效果的影响??在内（ＡＥ０－９）：ｗ（ＩＰＤＩ）：内（ＴＡ）＝２．０：２．０：１．０，催化剂用量！．０〇／〇，反应时间为３ｈ，脱墨工??艺相同的条件下，不同反应温度的产物对脱墨效果的影响见图３－１。??Ｉ??６６．０??助－４?－?Ｖ?＾??？?＼?／?＼?－。＇。蓋??受肝－８?■?Ｖ?＊?？??塞?八?？??巧?＊＇?＼?－Ｉ??祖《＾５－?—＿／?＼?■?？一??／?＼???１?１?ｉ?１?１?１?５８．５??９０?９５?１００?１０５?＂０??祕思度ＯＣ）??图３－１反应温度对脱墨效果的影响??Ｆｉｇ．?３－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｄｅｉｎｋｉｎｇ??由图３－１可知，随反应温度的升高，合成产物用于废纸脱墨后再生纸白度先增大后??减小，残余油墨量先减小后增大，反应温度为１０５°Ｃ时，合成产物的脱墨效果最好。这??可能是因温度过低，反应速度慢，一定反应时间内达到预期产物结构，温度过高，－ＮＣＯ??基活性增大，可与氨基甲酸醋基中的Ｎ－Ｈ反应，生成少量腺基交联副产物，这种网状??结构可能对油墨的捕集、剥离和分散有影响，使得脱墨效果下降。??口）反应时间的对脱墨效果的影响??在?ｎ（ＡＥＯ－９）：ｎ（ＩＰＤＩ）：ｎ（ＴＡ）＝２．０：２．０：１．０，催化剂用量为?１．０％，反应温度为?１０５°Ｃ，??脱墨工艺相同的条件下，不同反应时间的产物对脱墨效果的影响见图３－２。??由图３－２可知
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李荣刚;陈克复;李擘;陈奇峰;李军;;实验室浮选脱墨设备的设计及其脱墨效果[J];中国造纸;2007年08期

2 李向华;;进口废纸及其存储期对脱墨效果影响的研究[J];化学工程与装备;2009年02期

3 张素风;张美云;王世海;;金属离子含量对酶脱墨效果的影响[J];中国造纸;2007年01期

4 张素风;王世海;赵锦良;;金属离子对酶脱墨效果的激活和抑制作用[J];纸和造纸;2007年S1期

5 杨造豪;工艺流程设计对浮选脱墨效果的影响[J];纸和造纸;1990年03期

6 姚光裕;用过氧酸预处理废纸能改进脱墨效果和提高废纸纤维的可漂白性[J];造纸信息;2001年05期

7 吴敏仪,陈坤亭;废纸的贮存对脱墨效果的影响[J];造纸科学与技术;2002年06期

8 郝妮;采用阳离子表面活性剂改善高级涂布纸的脱墨效果[J];国际造纸;2005年02期

9 任淑华;王志敏;;旧杂志废纸的化学法和酶法脱墨效果的探讨[J];黑龙江造纸;2010年04期

10 武书彬,梁文芷,陈港,谢国辉,杨春玲;影响酶法脱墨效果的主要因素[J];纤维素科学与技术;2000年02期

相关硕士学位论文 前2条

1 韩文会;LIP和AI-T-IA两种表面活性剂的制备及其在废纸脱墨中的应用[D];陕西科技大学;2016年

2 杨锋伟;PAMST无皂乳液及其改性产物在造纸中的应用研究[D];福建师范大学;2011年

本文编号：2867603