紙張柔軟劑

紙張柔軟劑曾主要用於紙及其製品的柔軟劑加工。如在玻璃紙生產中加入的甘油、防水紙中加入的防水劑,也起到了柔軟劑的作用。

定義

柔軟劑是一類分子結構中一端含有長鏈烴基,另一端含有可與纖維結合的極性或反應性基團的化合物。柔軟劑分子可在纖維表面形成疏水基向外的吸附,從而降低纖維物質的動、靜摩擦因數,獲得平滑柔軟的手感。對柔軟性要求較高的紙張有衛生紙、皺紋紙、手帕紙、餐巾紙等,其他紙種如加工紙對柔軟性能的要求亦愈來愈高,故柔軟劑在造紙中的套用愈來愈引起重視。

柔軟劑的作用大體可分兩個方面:一是改善纖維間的滑動及平滑性,增加其光滑、濕潤、滑膩的手感。二是作為可塑劑,即固定紙頁組織、提高強度及塗布用膠粘劑、填充劑和樹脂等的可.塑性。前者主要是紡織業中柔軟劑的用法,可根據纖維的種類、紗的規格、編織方法、用途、流行樣式等不同,使用多種多樣的柔軟劑。當前由於紙的加工法也有了很大發展,這樣更便於採用柔軟劑來處理紙張,所以,造紙工業套用柔軟劑也廣泛了。而後者主要是根據加工樹脂來選擇的柔軟劑,它不僅能使紙的手感柔軟化,而且往往能使纖維間容易滑動性,柔軟而有彈性,以及增強撕裂強度等特性。有時也要求柔軟劑兼有防水性、疏水性或疏油性、防靜電性、去污性等特性。

大部分柔軟劑都是具有l2~18(一般l6~18)個碳的長鏈的烷基有機化合物,其申表面活性劑占有很大的比例。柔軟劑分子中能產生柔軟性主要是長鏈烷基,可溶性基的主要作用是使其在水介質中溶解以及與纖維產生結合作用,可使烷基在纖維表面或周圍產生取向作用。

一般如十五烷基和十七烷基這些飽和脂肪基可賦於紙以平滑性及豐滿的手感。十七碳烯基的不飽和脂肪基,可給予較強的柔軟、彈性以及發暖的手感。對柔軟劑能起輔助作用的親水基有硫酸基、磺酸基、羧基、磷酸基、氨基磺酸基、季銨離子、多元醇、環氧乙烯基等多種。

作用機理

纖維柔軟平滑問題也是纖維間的摩擦問題,纖維的摩擦主要通過摩擦因數來評價。摩擦因數是表現摩擦體表面性能的一個參數。不同類表面活性劑對纖維摩擦因數有影響,其中對於降低纖維表面的靜摩擦因數,其作用大小為:陽離子表面活性劑>多元醇型非離子表面活性劑>陰離子表面活性劑>聚乙二醇型非離子表面活性劑>礦物油。對於同類表面活性劑則由於表面活性劑的化學結構不同,對纖維的摩擦因數也不同。

1.陰離子表面活性劑對纖維表面摩擦因數的影響

此類表面活性劑主要品種有烷基磷酸酯或鹽、烷基硫酸酯或鹽、烷基磺酸鹽等。烷基的碳鏈越長,平滑性能越好、摩擦因數越小。對於磷酸酯類平滑性,則有三烷基磷酸酯>雙烷基磷酸酯>單烷基磷酸酯>聚氧乙烯醚磷酸酪。

2.陽離子表面活性劑對纖維摩擦因數的影響

陽離子表面活性劑除了有較好的抗靜電性之外,還有較好的柔軟平滑性,故廣泛用於柔軟劑,以降低纖維間的靜摩擦因數。季銨鹽和胺鹽類表面活性劑對纖維的動、靜摩擦因數均有效。

3.非離子表面活性劑對纖維摩擦因數的影響

關於非離子表面活性劑對纖維摩擦的影響研究發現烷基越長,可使纖維間的摩擦因數越小。

根據以上分析,柔軟劑分子結構一端具備烴基以降低纖維鏈間的摩擦,另一端則具有離子性或反應性,能使柔軟劑分子固定在纖維間;由於各種表面活性劑的離子性不同,使其在纖維間的定向產生很大差異,從而使獲得的柔軟性變化非常大。纖維素分子中由於含有少量羧基,一般在水中電離會帶有一定的負電性,即具有負的Zeta電位。帶負電荷的陰離子表面活性劑的膠體接近纖維時,將與纖維發生排斥作用,吸附在纖維素上較為困難。所以,造紙過程中柔軟劑分子在纖維間的留著僅僅靠分子間作用和機械作用附著柔軟劑,這樣陰離子表面活性劑的疏水部分,在纖維周圍成了一層油狀膜,而親水性基向外側排列。因此,陰離子表面活性劑可賦予柔軟感,但不具有表面平滑的手感。為了克服這一缺點,即在陰離子表面活性劑中可配人一定量的油脂類物質如羊毛脂等。

套用

一次性生活用紙如紙手帕、衛生紙、餐巾紙及尿布紙等的消費日趨增大,同時對紙質量的要求也越來越高,尤其對紙張柔軟性提出了更高的要求,所以紙用柔軟劑越來越受到重視。使用紙張柔軟劑的目的在於:①降低纖維之間的結合力,使紙張剛性下降,減少紙張對皮膚的摩擦力;②具有濕潤纖維的作用,改善纖維的平滑性,增加紙張光滑、細膩的感覺;③使紙張具有可塑作用。總之柔軟劑可在纖維表面形成疏水基向外的反向吸附,降低纖維物質的動、靜摩擦因數,從而獲得平滑柔軟的手感。實際上柔軟劑除具有柔軟作用外,有時還兼有防水、防再污染、抗靜電等效果。

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