我國造紙化學品發(fā)展狀況與未來展望
2005-11-22 10:04 來源：慧聰網(wǎng) 責編：wq
| 80年代初,我國造紙化學品還幾乎是空白,但隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們對紙張的質(zhì)量要求越來越高,需求量越來越大,使中國造紙工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展。因為造紙化學品可以促進造紙行業(yè)的科技進步,為造紙行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟社會效益,所以引起了國家有關(guān)部門及大專院校、科研院所的高度重視。初步調(diào)查分析,“九五”末我國造紙化學品實際銷量約30萬t,到“十五”末有可能達到60萬t。因此中國造紙化學品行業(yè)是一個很有發(fā)展前景的朝陽行業(yè)。 1 造紙化學品的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 造紙化學品有不同的分類方法。現(xiàn)就中國造紙化學品工業(yè)協(xié)會劃分的5個專門化學品——變性淀粉、施膠劑、水溶性高分子聚合物、特種造紙化學品以及填料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢作扼要說明。 1 1 變性淀粉由于淀粉的分子結(jié)構(gòu)與纖維相近,親合性能好,效果明顯,且來自天然資源,價格便宜,深受造紙行業(yè)的歡迎,是最重要的造紙化學品,其用量約占造紙精細化學品總量的80%以上。發(fā)達國家變性淀粉的用量約占紙和紙板產(chǎn)量的2%,有的紙種甚至高達5%～6%,主要用于濕部添加、層間噴霧、表面施膠和涂布粘合。據(jù)報道,美國年用各種變性淀粉130多萬t,日本達50多萬t,中國起步較晚,但近年來發(fā)展迅速,現(xiàn)年用量已達15萬t以上。造紙用變性淀粉品種很多,主要有酶轉(zhuǎn)化、氧化、陽離子化、磷酸酯化、羥烷基、羧甲基、醋酸酯等品種系列,其中陽離子淀粉仍是主流產(chǎn)品。 新世紀紙用變性淀粉主要的發(fā)展趨勢: (1)更加重視環(huán)境保護,發(fā)展高留著型產(chǎn)品。以表面施膠淀粉為例,高留著型表面施膠淀粉將大量取代氧化淀粉,主要是因為氧化淀粉在纖維上留著率低(約40%),在再制漿時很容易造成環(huán)境污染,在歐洲已有幾家紙廠就是因為沒有采用高留著型淀粉而被政府關(guān)閉。 (2)更加重視發(fā)展專用性強的產(chǎn)品。新型專用型的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),如兩性、多元變性、網(wǎng)絡(luò)功能等產(chǎn)品的開發(fā)成功,傳統(tǒng)的變性淀粉在技術(shù)上跨越了一個新的臺階。專用的增強劑、助留助濾劑等產(chǎn)品更容易被紙廠接受,從而可以以更低的成本,獲得更好的效益。 (3)更加重視應(yīng)用技術(shù)的研究。變性淀粉在紙上的應(yīng)用技術(shù)已從單一品種的應(yīng)用發(fā)展成為多品種協(xié)調(diào)應(yīng)用和優(yōu)化紙機生產(chǎn)工藝的綜合應(yīng)用,同時加強對有關(guān)應(yīng)用理論和機理的研究,如濕部化學應(yīng)用理論和機理等的研究將更加透徹和完善。通過對應(yīng)用機理和理論的研究反過來指導實際應(yīng)用,使造紙化學品取得最佳的應(yīng)用效果,使造紙企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟效益。 1 2 施膠劑這里所指的施膠劑主要是指給紙和紙板提供抗水性的化學品,主要有2類: (1)天然類,主要以松香為原料。早期應(yīng)用的皂化松香膠已逐步為分散松香膠所取代。在分散松香膠中,按離子特性分為陰離子和陽離子2類,陰離子仍是目前的主要產(chǎn)品,陽離子產(chǎn)品由于本身定著性能具有一定的優(yōu)越性,在松香分子中直接接上陽離子取代基的新型產(chǎn)品也已有開發(fā)報道。在松香系列施膠劑中,關(guān)鍵性的技術(shù)指標是對紙漿PH的適應(yīng)性,PH值在4.5～5.5的酸性松香施膠劑仍是當前的主流產(chǎn)品。PH值在5.5～7.0的近中性施膠劑正在迅速發(fā)展,能容納碳酸鈣作為填料的中性施膠劑也在開發(fā)之中。 (2)合成類,主要有烷基烯酮二聚體(AKD)和鏈烯基琥珀酸酐(ASA)2種。AKD已在我國高檔文化用紙中大量使用,但AKD施膠的滯后性和易打滑性,并不適用于機內(nèi)涂布的產(chǎn)品和高速紙機。ASA正是可以彌補AKD的不足,因此ASA在我國也一定能逐步得到推廣,當然新型的AKD系列和ASA系列產(chǎn)品仍在開發(fā)過程中。 除漿內(nèi)應(yīng)用的產(chǎn)品外,通過表面施膠提高抗水性的產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)研究已逐步得到重視。苯乙烯馬來酸酐共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚物等合成高分子表面施膠劑,可以與變性淀粉共用表面施膠,在提高紙張表面強度的同時,還可以改善抗水性,這對于漿內(nèi)弱施膠的紙種和AKD內(nèi)施膠的紙種更為有效和受歡迎。 1 3 水溶性高分子聚合物 這類產(chǎn)品應(yīng)用也非常廣泛,如聚丙烯酰胺(PAM),有陰離子、非離子、兩性離子以及各種相對分子質(zhì)量、聚合度的產(chǎn)品。在濕部應(yīng)用時,可作為增強劑、助留助濾劑等。但因PAM固體顆粒的溶解有一定困難,而液體產(chǎn)品存在運輸和保存問題,故目前紙廠應(yīng)用普及還不夠。其新的趨勢是與變性淀粉共用,可以取得比單獨應(yīng)用更好的效果,且有利于添加成本的降低,在中性抄紙中,由特殊的陽離子淀粉和一定相對分子質(zhì)量的PAM組成的雙元助留體系已普遍為紙廠所接受。聚乙烯亞胺(PEI)是良好的助留、助濾劑和水處理劑,聚氧化乙烯(PEO)是優(yōu)秀的纖維分散劑,在與變性淀粉、尿醛樹脂(ＵＦ)等配套時也具有良好的助留助濾作用。聚乙烯醇(PVA)更是常見的表面施膠劑,另外作為涂布粘合劑的合成膠乳等也屬這類產(chǎn)品。由于水溶性高分子聚合物的相對分子質(zhì)量可調(diào)及多離子特征,新的產(chǎn)品仍不斷涌現(xiàn),其專用性產(chǎn)品受到紙廠歡迎。水溶性高分子聚合物的應(yīng)用技術(shù)研究更為迫切,專用設(shè)備、合成技術(shù)及復配應(yīng)用技術(shù)的研究,仍是化工與造紙行業(yè)科研開發(fā)的重要內(nèi)容。這類產(chǎn)品在造紙廢水處理過程中也有著重要用途,但我國在這方面的研究有待深入。 1 4 特種造紙化學品 這類產(chǎn)品主要是指在某方面具有特殊功能的產(chǎn)品,其特點是品種繁多,但市場容量不大,也有人稱這類產(chǎn)品為功能性化學品。如能賦予紙張濕強的濕強劑,目前主要的品種為聚胺聚酰胺表氯醇樹脂(PPE),及其改性產(chǎn)品,暫時性的濕強劑仍在開發(fā)中;又如廢紙脫墨劑,主要為表面活性劑的復合配方產(chǎn)品,根據(jù)不同的紙種的油墨其脫墨方法有不同的工藝配方,通過生物酶技術(shù)脫墨的產(chǎn)品也已有成功的報道;增白劑也是一類重要產(chǎn)品,目前仍以VBL型為主,但新產(chǎn)品已有不少報道。其他如剝離劑、樹脂障礙控制劑、殺菌防腐劑、消泡劑、柔軟劑,還有各種染料產(chǎn)品,可謂豐富多彩。在新的世紀里,隨著造紙新產(chǎn)品新工藝的發(fā)展需要,特種造紙化學品將不斷涌現(xiàn)。 1 5 填料 填料在造紙上應(yīng)用十分廣泛,應(yīng)用歷史已很長,常見的有碳酸鈣、滑石粉、二氧化鈦及一些復合填料等。由于碳酸鈣價格低,性能好,隨著中性抄紙技術(shù)的普及用量在迅速增長。填料的發(fā)展主要是微�；Ｒ蕴妓徕}為例,超微碳酸鈣和納米碳酸鈣正受到造紙行業(yè)的重視。人工合成的填料已有不少報道,智能化的人工填料可以開發(fā)出新型的紙張,同樣具有美好的開發(fā)前景。填料的應(yīng)用過程中存在的最大問題是留著問題,助留劑的應(yīng)用使填料的留著率大大提高,但是仍有許多不理想之處,新型的填料經(jīng)過特殊的表面處理,有助于填料本身的留著,這將是一個新的研究方向。據(jù)報道,1998年全球造紙精細化學品銷售額達85億美元,其中美國為19億美元,歐洲為14億美元,日本為12億美元。我國紙和紙板產(chǎn)量已接近日本,但據(jù)統(tǒng)計,全國目前造紙精細化學品的銷售額約15億人民幣,與日本對比差距近7倍,可見我國造紙化學品尚處于開發(fā)應(yīng)用階段,還需要造紙與化工行業(yè)緊密配合、共同努力,才能趕上發(fā)達國家水平。 2 中國造紙化學品應(yīng)走中國特色的道路 由于中國造紙行業(yè)與歐美等發(fā)達國家有很大的不同,故中國造紙化學品應(yīng)走中國特色的道路。 2 1 加快開發(fā)適應(yīng)中國國情的專用化學品 2 1 1 表面專用化學品相對于濕部化學品而言,我國對表面化學品的研究開發(fā)比較落后。在發(fā)達國家表面化學品的用量遠遠超過濕部化學品,新的品種系列也在不斷涌現(xiàn)。我國的紙和紙板由于纖維原料差等原因,表面強度、整飾性、印刷適性等指標普遍達不到要求,因此加強表面化學品的開發(fā)非常重要。新型表面施膠劑是研究開發(fā)的主要內(nèi)容,如:具有環(huán)保特征、性能優(yōu)異的高留著型表面施膠淀粉,目前已由杭州紙友科技有限公司開發(fā)成功。其他還有能賦予紙張?zhí)厥獗砻嫘阅艿谋砻媸┠z劑,如復合抗水型、防油抗熱型、增白調(diào)色型等產(chǎn)品還有待于科研工作者繼續(xù)努力。新型涂布化學品也是一個熱門的課題,隨著現(xiàn)代印刷技術(shù)的飛速發(fā)展,涂布化學品的功能、特性急需提高。例如,隨著彩色噴墨打印技術(shù)的發(fā)展,數(shù)碼照相機的商業(yè)化生產(chǎn),對彩色噴墨打印紙?zhí)岢隽诵碌囊?故用于彩色噴墨打印紙的涂布化學品成為必需。 2 1 2 特殊專用化學品社會經(jīng)濟文化的發(fā)展同樣也促進了特種紙的發(fā)展。我國在特種紙發(fā)展方面十分落后。如水果包裝紙,可以使水果變得更鮮艷可口;現(xiàn)代住房安全裝飾,要求開發(fā)阻燃紙;另外還有熱敏紙、抗靜電紙、導電紙、防偽紙等,都需要各種特殊的專用化學品。隨著生活水平的提高,人們對生活用紙的品種、質(zhì)量要求迅速提高。開發(fā)衛(wèi)生、優(yōu)質(zhì)、舒適的生活用紙,需要專用化學品:提高勻度需要分散劑;提高白度需要增白、助白劑;提高柔軟性需要柔軟劑;婦女衛(wèi)生巾和小孩的尿不濕需要高吸水性樹脂等等。而且,由于生活用紙直接與人體接觸,所有這些化學品都應(yīng)具有安全性能要求,更是非專用化不可。隨著塑料快餐盒的禁止生產(chǎn)銷售,造紙行業(yè)開發(fā)了一次性可回收紙杯和快餐盒,這些產(chǎn)品更需要安全可靠的防油、抗水、粘合、抗熱等特殊性能的專用化學品。 2 1 3 造紙環(huán)保專用化學品中國造紙行業(yè)的環(huán)保問題十分嚴峻,造紙廢水排放量占全國各行業(yè)總和的1/6,有機污染物占1/4,名列第3污染行業(yè)。21世紀,要求造紙企業(yè)從制漿到造紙全過程都要做到清潔生產(chǎn)或稱為綠色工藝生產(chǎn),這就要求采取一系列的環(huán)保措施,其中離不開環(huán)保專用化學品。如采用化學技術(shù)減少制漿蒸煮時間以及堿的用量;對造紙黑液進行分離、回收木質(zhì)素等有機高分子;對造紙白水進行化學處理做到清潔排放,以及開發(fā)安全高效新型的漂白劑等。 2 2 向規(guī)�；Ｓ没�、系列化方向發(fā)展中國造紙行業(yè)正進入快速發(fā)展時期,造紙化學品的研究開發(fā)要緊跟造紙工業(yè)的發(fā)展。目前我國紙和紙板的產(chǎn)量已居世界第3位,但人均消耗紙量遠低于世界平均水平。2001年我國紙和紙板產(chǎn)量為3200多萬t,進口紙和紙板、紙漿和紙制品總量是1719萬t,消費量是3683萬t,我國紙和紙板消費量已超過日本,居世界第2位。最近國家有關(guān)權(quán)威部門提出,2010年建議生產(chǎn)量是6000萬t。因此,我國造紙行業(yè)還必將高速發(fā)展。但是我國造紙化學品目前剛剛進入發(fā)展初期,產(chǎn)量低、質(zhì)量不穩(wěn)定、品種少、專用性差等問題普遍存在。為了適應(yīng)造紙行業(yè)高速發(fā)展的需要,必須從目前小規(guī)模、品種單一的格局,向大型化、專用化、系列化方向發(fā)展。 2 3 重視應(yīng)用技術(shù)及專用設(shè)備的研究與開發(fā)從某種意義上說,造紙化學品的應(yīng)用技術(shù)比合成技術(shù)更加重要,中國的造紙原料、紙機工藝與發(fā)達國家有著很大的差別。例如草漿中的雜化學物質(zhì)會嚴重地干擾化學品的正常應(yīng)用,相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)不解決將難以達到理想的效果。我們不僅要對紙漿的電位、化學組份及化學品的配伍等進行深入的研究,還要選擇一些典型的紙機、紙種和企業(yè)進行推廣,同時還要加強技術(shù)咨詢和服務(wù)工作,使造紙企業(yè)真正取得效益。另一方面我們還要加強符合國情的造紙化學品專用設(shè)備的研究。發(fā)達國家的造紙工藝與設(shè)備十分先進,已越來越趨向于高度自動化、大型化和高速度化。從紙漿的制備、化學品的添加到表面施膠和涂布,都是在一條生產(chǎn)線上完成。紙幅寬達10ｍ以上,車速達1000ｍ ｍｉｎ以上,甚至高達2000ｍ。而我國紙廠的工藝與設(shè)備大多處于國外20世紀60～70年代前后的水平,產(chǎn)量低、速度慢、自動化程度低。造紙化學品的添加工藝設(shè)備也十分落后,間歇式為主,人工操作為主,極不適應(yīng)當前對紙張質(zhì)量的要求。因此,對造紙化學品應(yīng)用工藝設(shè)備的研究也應(yīng)該是今后的重要課題。 2 4 加強國內(nèi)外的合作與交流造紙化學品的開發(fā)研究要重視與國外先進技術(shù)的交流與合作。早在60年代前后,發(fā)達國家已進行大量的造紙化學品的研究。變性淀粉、中性施膠劑、PAM等先后應(yīng)用于造紙行業(yè)并已逐步發(fā)展成系列產(chǎn)品。而我國目前研究力量分散,尚未形成大型的研究開發(fā)公司,加上資金短缺等原因,我國的造紙化學品研究開發(fā)的總體水平還較低,當面對與國外大型先進紙機配套應(yīng)用時,無論從產(chǎn)量、質(zhì)量、服務(wù)、技術(shù)諸方面都還存在一定的差距,故我們應(yīng)高度重視與國外同行的交流與合作。 目前杭州、上海等地已建立幾個合資企業(yè),要認真總結(jié)經(jīng)驗,加快合作深度與廣度,最大程度地加快我國造紙化學品行業(yè)的發(fā)展。另一方面,造紙化學品的開發(fā)還要重視與國內(nèi)造紙企業(yè)的合作。化工部造紙化學品技術(shù)開發(fā)中心成立以來已開發(fā)了40多個牌號的造紙化學品,取得了20多項科研成果和專利技術(shù),多數(shù)是在造紙企業(yè)的合作下開發(fā)成功的。同時要重視發(fā)揮中國造紙學會、造紙協(xié)會的作用。 3 結(jié)語 造紙化學品是很有發(fā)展前景的朝陽產(chǎn)業(yè),作為精細化工新領(lǐng)域,已列入國家重點發(fā)展的高新技術(shù)。我國是一個造紙大國,時代呼喚著造紙化學品迅速發(fā)展壯大,應(yīng)根據(jù)中國國情,加快造紙專用化學品的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)的研究,使我國的紙張質(zhì)量檔次有明顯的提高,重振造紙發(fā)明國的雄風。 |
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