氟表面活性劑在造紙中的應(yīng)用

   能使溶劑的表面張力降低的性質(zhì)稱為表面活性,而能以極低的濃度就能顯著地降低溶劑的表面張力的一類物質(zhì)稱為表面活性劑。氟表面活性劑是特種表面活性劑的一類。碳?xì)滏I中的氫原子被氟原子取代后稱為碳氟鏈,具有碳氟鏈憎水基的表面活性劑叫作氟表面活性劑,也稱含氟表面活性劑。碳?xì)滏I中的氫原子可被氟全部取代,稱為全氟代;也可以部分被氟取代,稱為部分氟代。用于造紙工業(yè)的氟表面活性劑一類為碳酸鹽型氟表面活性劑,多是由含氟醇與三氯氧磷(ＰＯＣｌ3)反應(yīng)生成。另一類為聚合物型,通常是以全氟烷基丙烯酸酯與氟乙烯單體的共聚物為主。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,對紙和紙板的質(zhì)量和品種要求越來越高,對紙張進(jìn)行涂布加工是提高其適印性、強度和耐水耐油性能,賦予紙張照相顯影、記錄模寫、防銹防蝕、抗靜電、導(dǎo)電和裝飾等性能的重要手段。紙張涂布過程中要使用各種表面活性劑。氟表面活性劑就是一種重要的表面活性劑,在紙張涂料調(diào)制中起重要作用。   
     (1)做分散劑。分散劑是在紙張涂料中重要的助劑,其機能為:①賦予顏料粒子以電荷,使之相互間產(chǎn)生斥力;②覆蓋于各個顏料粒子表面,起著保護性膠體作用;③在顏料粒子周圍形成高粘度狀態(tài),防止粒子相互聚集,以保證顏料不發(fā)生絮聚和沉降現(xiàn)象;并使涂料粘度保持盡可能低,從而具有良好的流動性和涂布適應(yīng)性;提高膠粘劑與顏料的混合性以達(dá)到提高涂布紙的表面強度和印刷適應(yīng)性的效果。隨著刮刀和刮棒涂布機的使用,為提高車速和節(jié)能,需使用高固含量的涂料,為滿足上述要求,用表面活性劑作為分散劑是較理想的選擇。
    (2)做消泡劑。在紙張的涂料制備之后,在經(jīng)過泵、篩和涂布的過程中,尤其是氣刀涂布時,往往會產(chǎn)生泡沫,引起涂料增稠并使涂布面上產(chǎn)生針孔、斑點,從而降低紙張的質(zhì)量。因此,當(dāng)起泡嚴(yán)重時必須加入防泡劑、消泡劑。通常加入高級脂肪醇、磷酸鹽或聚醚型有機硅氧烷類消泡劑,而使用氟表面活性劑作消泡劑,由于其有良好降低表面張力的能力,消泡作用更佳。
    (3)做潤滑劑。涂布過程中輥與紙面間存在摩擦力,因此要加入表面活性劑做潤滑劑,特別是在熱感記錄紙、傳真紙的涂布過程中加入氟表面活性劑做潤滑劑,可提高運行適應(yīng)性,減輕過程中的糊頭現(xiàn)象。用在有磁性記錄紙卡片上,可大大減少信號干擾,提高使用效果。而氟表面活性劑是做潤滑劑的理想材料。
     在特種紙方面,由于氟表面活性劑既耐水又憎油,近年來被大量使用在憎油處理劑上,使紙張具有耐水、耐油和耐污染的性能,特別是用于食品包裝紙、快餐包裝盒及耐油容器包裝方面,也適于非包裝紙的生產(chǎn)如標(biāo)簽、無碳復(fù)寫紙等。用硅表面活性劑處理的紙,只能防水不能防油。而氟表面活性劑是較理想的紙張防油整理劑。對紙張進(jìn)行防油處理的方式有三種:一為外添加型,將含有氟表面活性劑的防油整理劑直接敷于紙張表面,進(jìn)行表面施膠。二為內(nèi)添加型,即進(jìn)行內(nèi)部施膠,將氟表面活性劑加入紙漿中,再加工成型。三是加在紙張的涂料中,用于涂布配料,即在紙張上色處理前,將氟表面活性劑加在涂料中,與涂料一起施于紙張表面,借涂料中粘合劑的作用與紙張形成較牢固的結(jié)合,不僅使紙張有防油防水功能,而且也使涂料獲得較亮澤的理想外觀,增強其防污能力。還可以與聚合物淋膜技術(shù)一起應(yīng)用。但氟表面活性劑做施膠劑使用是依靠肉眼看不見的分子“隔絕層”來實現(xiàn)抗油性能,而聚合物淋膜則依靠形成可見的薄膜,這種類別給氟表面活性劑的應(yīng)用帶來許多方便。
     在環(huán)保方面,聚合物涂布的紙制品,特別是聚乙烯、聚丙烯淋膜,其塑料雜質(zhì)給纖維的回收再用造成一定的困難,氟化合物施膠的紙制品不會給二次纖維帶來任何麻煩。另一方面,聚合物淋膜的紙制品的生物降解性很低,使用后的包裝扔在野外對環(huán)境造成污染。氟化合物膠料與含氯氟烴等是完全不同的化合物。氟化合物既不含氯離子也不含溴離子,因此不會對臭氧層產(chǎn)生破壞。