造紙工業(yè)是我國污染較為嚴重的行業(yè)之一。造紙化學(xué)品是造紙工業(yè)轉型升級、節能減排最為重要的功能性材料之一,也呈現出規?;?、專(zhuān)用化、系列化的突出特點(diǎn)。造紙化學(xué)品大多已經(jīng)有幾十年的應用歷史。目前我國主要造紙化學(xué)品的發(fā)展態(tài)勢怎樣?未來(lái)前景如何?
認清差距,瞄準關(guān)鍵技術(shù)
制漿脫墨化學(xué)品
制漿脫墨化學(xué)品主要指廢紙脫墨劑,早期所使用的廢紙脫墨劑主要是以石油化工路線(xiàn)合成的非離子型、陰離子型表面活性劑及其復配產(chǎn)品為主。隨著(zhù)生物科技的不斷發(fā)展,生物酶復合制劑由于具有良好的使用性能,成本也較低,在當前的造紙行業(yè)得到了快速的發(fā)展。但是生物酶脫墨劑的穩定性和環(huán)境適應性較差,在環(huán)境相對復雜的廢紙脫墨體系中酶的活性不容易控制,從而限制了酶法脫墨技術(shù)的大規模推廣。因此,業(yè)內應開(kāi)發(fā)適用范圍廣、活性高、工藝簡(jiǎn)單的生物酶脫墨劑,并研制與酶具有良好協(xié)同效應的表面活性劑及其復配物,以提高生物酶脫墨效率,使生物酶脫墨技術(shù)逐漸代替傳統的化學(xué)品脫墨技術(shù)。
增干強劑
增干強劑的應用主要是為了提高紙張的強度。目前,我國在造紙行業(yè)應用較多的增干強劑主要是淀粉類(lèi)物質(zhì)以及聚丙烯酰胺(PAM)等。同時(shí),改性殼聚糖、改性瓜爾膠、改性羧甲基纖維素作增干強劑也有大量的應用研究。近年來(lái),國內外對增干強劑的研究主要集中在新工藝、新產(chǎn)品的應用開(kāi)發(fā)上。新工藝主要是將增干強劑由傳統的漿內添加改為紙頁(yè)外部添加,即浸漬法。新產(chǎn)品主要有聚乙烯胺類(lèi)、陽(yáng)離子改性聚乙烯醇類(lèi)以及超支化聚合物等。
我國目前對紙張增干強劑已進(jìn)行了相當深入的研究,且成功開(kāi)發(fā)了不少品種,研究和生產(chǎn)水平均有了很大進(jìn)步,但與國外相比還有一定差距,新產(chǎn)品推廣普及還有待進(jìn)一步提高。今后,應針對我國的造紙纖維原料以草漿和回收紙漿為主的特點(diǎn),自主研發(fā)新技術(shù)并合理引進(jìn)或利用國外的先進(jìn)技術(shù),生產(chǎn)開(kāi)發(fā)出適應我國國情的高性能、低成本的造紙增干強劑。
施膠劑
施膠劑在造紙工業(yè)生產(chǎn)主要是用來(lái)提高紙以及紙板的抗水性。目前,應用較為廣泛的施膠劑主要有兩類(lèi),即天然類(lèi)和合成類(lèi)。天然類(lèi)主要有松香膠和淀粉。合成類(lèi)目前應用最多的主要是烷基烯酮二聚體(AKD)和鏈烯基琥珀酸酐(ASA)兩種。AKD具有施膠滯后和易水解的缺點(diǎn),因而其快速熟化技術(shù)得到了長(cháng)足的發(fā)展。ASA是一種中堿性造紙施膠劑,最顯著(zhù)的特征在于其高反應性,施膠熟化快,無(wú)施膠滯后現象,但其在水中的穩定性較AKD更差,因此如何提高ASA乳液的穩定性成為研究熱點(diǎn)。
助留助濾劑
隨著(zhù)造紙工業(yè)的發(fā)展,造紙濕部的助留助濾技術(shù)經(jīng)歷了單元助留助濾體系、雙元助留助濾體系、微粒助留助濾體系及網(wǎng)絡(luò )助留助濾體系的發(fā)展過(guò)程。目前應用最為廣泛的助留助濾劑主要是淀粉、PAM以及微粒助留體系等。其中研究較多的微粒助留體系包括陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)/改性膨潤土體系和陽(yáng)離子淀粉/膠體二氧化硅體系。當前微粒助留助濾體系的應用成本仍高于單元、雙元助留助濾體系,也是造紙企業(yè)在選擇最佳助留助濾技術(shù)時(shí)需要兼顧的因素。
未來(lái)的助留助濾技術(shù)不得不面臨著(zhù)諸如車(chē)速提高、抄寬增加、夾網(wǎng)成形、稀釋水的流漿箱、封閉循環(huán)、高灰分、新型填料、低成本及提高紙機效率等方方面面的壓力。依托于高分子科學(xué)的迅猛發(fā)展,合成新型、多功能的高度支化聚合物,開(kāi)發(fā)其在造紙工業(yè)中的應用將成為研究的熱點(diǎn)。
二、認清局勢,突破難題
造紙化學(xué)品是造紙工業(yè)轉型升級、節能減排最為重要的功能性材料之一。針對我國造紙化學(xué)品領(lǐng)域當前存在的問(wèn)題,工程中心制定了主要研發(fā)方向并取得了多項突破。
改性淀粉粉體連續流態(tài)化清潔生產(chǎn)新工藝
工程中心承擔了國家重大產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)技術(shù)專(zhuān)項“改性淀粉連續流態(tài)化反應關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)”項目,并在大量淀粉粉體與微量反應試劑的高效均勻混合技術(shù)、淀粉粉體流態(tài)化技術(shù)、高效快速催化技術(shù)等方面取得重大突破,并形成了高效的集成技術(shù),建成改性淀粉粉體連續流態(tài)化反應關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)線(xiàn),適用于現代大型紙機。
與傳統改性淀粉制備工藝相比,該生產(chǎn)線(xiàn)投資成本節省90% 以上,且反應時(shí)間大大縮短,能耗降低75%,反應效率提高15%,生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢水排放,徹底解決了大型高速紙機高性能、高穩定性改性淀粉開(kāi)發(fā)的技術(shù)難題,改變了我國高質(zhì)量改性淀粉長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口的現狀。項目產(chǎn)品完全可以在世界最先進(jìn)的紙機、最高檔的紙種中應用。同時(shí),項目產(chǎn)品可提高紙張質(zhì)量,減少木漿纖維用量(5% ~ 30%),降低造紙廢水污染(可使白水濃度降低30%)
廢水綜合治理關(guān)鍵技術(shù)集成
針對造紙廢水污染問(wèn)題,工程中心采用源頭治理和末端治理相結合的方式,建成了成套廢水綜合治理專(zhuān)用關(guān)鍵化學(xué)品應用技術(shù)示范裝置。針對中水回用比例增加,開(kāi)發(fā)出抗干擾型纖維助留助濾化學(xué)品,并成功應用;針對污泥中漿渣等成分回用比例增加而導致的陰離子垃圾增多等問(wèn)題,開(kāi)發(fā)出抗干擾型再生紙專(zhuān)用增強劑以及新型表面施膠技術(shù);開(kāi)發(fā)的耐鹽型有機絮凝劑可對白水體系中的細小纖維進(jìn)行浮選再利用等,降低了造紙廢水污染物排放總量。
三、認清前景,加速行業(yè)創(chuàng )新
造紙化學(xué)品具有廣闊的發(fā)展空間和光明的前景。今后,造紙化學(xué)品行業(yè)需要進(jìn)一步加強技術(shù)創(chuàng )新能力建設,發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù),促進(jìn)產(chǎn)品升級換代,向規?;?、綠色化、專(zhuān)用化、系列化方向發(fā)展。
廢紙再生纖維專(zhuān)用化學(xué)品
廢紙造紙可以節約大量的木材資源、能源,還有利于保護生態(tài)環(huán)境。廢紙漿的大量使用對廢紙再生纖維專(zhuān)用化學(xué)品的需求更為迫切,需要專(zhuān)用的脫墨化學(xué)品、增強劑、助留助濾劑和樹(shù)脂障礙控制劑等。我國此方面的研發(fā)產(chǎn)品和技術(shù)與美、歐、日等國尚有較大的差距,有待重視和加強。
填料類(lèi)專(zhuān)用化學(xué)品的開(kāi)發(fā)與應用
除纖維原料外,無(wú)機填料的使用量居造紙原料的第二位。無(wú)機填料不僅可以提高紙張不透明度和平滑度等質(zhì)量指標,而且可以大量節約纖維原料。然而,無(wú)機填料與纖維缺乏親合性,一方面填料不容易在紙上留著(zhù);另一方面隨著(zhù)填料應用比例的提高,纖維間的結合力隨之下降,影響紙張的內結合強度和表面強度。發(fā)達國家文化用紙中,灰分比例已達30%,而我國同類(lèi)紙的灰分含量仍很低,急需加大開(kāi)發(fā)力度。
節能減排專(zhuān)用化學(xué)品的開(kāi)發(fā)與應用
經(jīng)過(guò)造紙工業(yè)艱苦的努力,雖然目前環(huán)境保護工作已取得突出的進(jìn)步,但壓力依然十分巨大,應加快節能減排專(zhuān)用化學(xué)品的開(kāi)發(fā)與應用。
加快高檔紙和特種紙的功能性化學(xué)品開(kāi)發(fā)
隨著(zhù)造紙新產(chǎn)品、新工藝的發(fā)展需要,高檔紙和特種紙專(zhuān)用化學(xué)品不斷涌現。對化學(xué)品依賴(lài)度大的高檔紙和特種紙,在國內是緊銷(xiāo)產(chǎn)品,也是造紙行業(yè)的高利潤區。目前我國還不能完全滿(mǎn)足造紙工業(yè)的發(fā)展需要,市場(chǎng)缺口需要進(jìn)口產(chǎn)品滿(mǎn)足。高檔文化用紙除增強、助留、助濾等濕部化學(xué)品外,對功能性表面化學(xué)品尤為需要。我國功能性表面專(zhuān)用化學(xué)品研發(fā)還相對比較落后,這主要歸因于我國紙和紙板纖維原料差,表面強度、整飾性、印刷適性等指標普遍達不到要求,因此加強功能性表面化學(xué)品的開(kāi)發(fā)更加重要。特種紙和紙板化學(xué)品更是我國的緊缺產(chǎn)品,如水果包裝紙、除甲醛紙、熱敏紙、抗靜電紙、導電紙、防偽紙等所需要的專(zhuān)用化學(xué)品亟待開(kāi)發(fā)。
我國造紙行業(yè)正在跳出傳統思維進(jìn)行綠色轉型升級,技術(shù)創(chuàng )新是引領(lǐng)造紙化學(xué)品公司不斷發(fā)展的核心力量。造紙行業(yè)在不斷革新,要求化學(xué)品公司也要與時(shí)俱進(jìn),關(guān)注市場(chǎng)需求,具備扎實(shí)的研發(fā)能力,不斷提升自身的核心競爭力,最終才能夠可持續發(fā)展。