脫墨劑中表面活性劑的選擇
脫墨劑中表面活性劑的選擇
可用于脫墨的表面活性劑，分類見表1，性能比較見表2。
表1 脫墨劑常用表面活性劑的種類
|
類 型 |
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) |
典型代表物 |
|
|
陰 離 子 型
|
羧酸鹽塑： 硫酸鹽型： 硫酸化油 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽 磺酸鹽型。 磺化琥珀酸醇鹽．
烷基磺酸鹽 烷基苯磺酸鹽 磷酸酯鹽型：
|
RC00M ROS03M RCH(0S03M)R2COOR3 RO(CH2CH20)nS03M
ROCOCH2CH (S03M) COOH RS03M R-C6H4-SO3M ROP03Na2
|
油酸鹽 十二烷基硫酸鈉 硫酸化蓖麻油 AES
滲透劑T
石油磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉等 十二烷基苯磺酸鈉 十二烷基磷酸醇二鈉鹽CAP) |
|
非 離 子 型 |
醚型： 聚氧乙烯烷基醚 聚氧乙烯烷基苯醚 聚氧乙烯聚氧丙烯醚 |
RO[CH2CH20]nH RC6H40[CH2CH20]nH H[CH2CH20]n-[-CH2CH(CH3]nH |
JEC、AE0-9 0P一10、TX一10
|
|
類 型 |
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) |
典型代表物 |
|
|
非 離 子 型
|
醣型： 聚氧乙烯烷基酯山梨 醇脂肪酸醣(span系列) 聚氧乙烯多元醇酯(tween系列) 烷醇酰胺 |
RCON(CH2CH20H)2 |
Span-20,60,80
Tween-20,60,80 6501 |
|
兩 性 離 子 型 |
氨基酸型 季鉸鹽型 羧酸內(nèi)鹽 磺酸內(nèi)鹽 硫酸內(nèi)鹽 咪唑啉型 |
RNHCH2CH2COOH
RN+H(CH3)CH2C00- RN+R1R2(CH2)SO3-
|
BS-12
|
|
陽 離 子 型
|
季銨鹽型
咪唑啉型
氧化胺
|
[NR1R2R3R4]+X-
RC(CH3)2→O |
1831、1227
季銨化硬脂酰胺咪唑啉 十二烷墓二甲基氧化胺 |
表2 脫墨用主要表面活性劑的性能
|
脫墨方式 |
||||||
|
表面活性劑 |
洗滌力
|
分散力
|
起泡力
|
捕集力
|
洗滌法 |
浮選法 |
|
烷基苯磺酸鹽 |
良 |
良 |
優(yōu) |
差 |
良 |
差 |
|
硫酸烷基醇 |
優(yōu) |
優(yōu) |
優(yōu) |
差 |
優(yōu) |
良 |
|
α一烯基磺酸鹽 |
優(yōu) |
優(yōu) |
優(yōu) |
差 |
優(yōu) |
良 |
|
肥皂 |
差 |
差 |
差 |
優(yōu) |
差 |
優(yōu) |
|
聚氧乙烯烷基苯醚 |
優(yōu) |
優(yōu) |
優(yōu) |
良 |
優(yōu) |
優(yōu) |
|
脫墨方式 |
||||||
|
表面活性劑
|
洗滌力
|
分散力
|
起泡力
|
捕集力
|
洗滌法 |
浮選法 |
|
聚氧乙烯烷基醚 |
優(yōu) |
優(yōu) |
優(yōu) |
良 |
優(yōu) |
優(yōu) |
|
聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物 |
良 |
良 |
差 |
良
|
優(yōu)
|
差
|
|
硬脂酸聚氧乙烯酯 |
良 |
良 |
良 |
良 |
良 |
良 |
浮選法脫墨時，油墨凝聚成大的絮凝物時，應(yīng)盡可能附著于泡沫表面，漂浮在上邊。因此，起泡性好、對油墨分散效果好的表面活性劑如高碳醇聚氧乙烯醚(從E012～14、HLB9～12)。但這類非離子表面活性劑在高PH值下易降解，活性有所降低，另外對油墨及雜質(zhì)的捕集絮凝能力有限。脂肪酸鹽(如油酸鈉、硬脂酸鈉等)則對于金屬離子有很好的螯合能力，并且能夠通過靜電吸引對油墨進(jìn)行有效地捕集和浮選。脂肪酸聚氧乙烯酯和脂肪酸皂復(fù)配得到的脫墨劑，一般有強(qiáng)的浮選和絮凝能力。兩性離子和陽離子表面活性劑的乳化、分散、滲透和捕集油墨粒子的能力較陰離子表面活性劑差，所以在脫墨劑中一般很少應(yīng)用。
洗滌法脫墨劑多以非離子表面活性劑為主，要求在脫墨過程中產(chǎn)生的泡沫較少。常用的有AE0-9、OP-10、JFC、Tween-80以及磷酸雙酯等，都有很好的脫墨效果。亦可以在其中加入有機(jī)溶劑(如甲苯等)形成細(xì)微乳液，使油墨中的樹脂更快溶解、乳化和分散。陰離子表面活性劑在洗滌過程中有高的起泡性，將會降低洗滌效率，所以陰離子表面活性劑單獨(dú)用作脫墨劑效果并不理想，必須和非離子表面活性劑復(fù)配才能達(dá)到最佳洗滌效果。浮選法脫墨劑要求有強(qiáng)的發(fā)泡能力，使油墨粒子能很快地漂浮到表面。在諸多陰離子表面活性劑中，磷酸單酯型表面活性劑效果也較為突出。
廢紙脫墨是使紙纖維與油墨分離的過程。印刷油墨的主要成分是顏料、染料、油、瀝青等物質(zhì)組成的混合物。這些物質(zhì)與紙纖維牢固地粘結(jié)一起。把油墨從紙纖維上脫除下來是一個非自發(fā)過程，必須靠化學(xué)試劑、熱能、機(jī)械能幾方面的作用才能完成。脫墨效果的好壞，關(guān)鍵之一在于脫墨過程中所選用的脫墨劑。
在篩選適宜表面活性劑作為脫墨劑時，首先應(yīng)該對各種類型表面活性劑進(jìn)行分析。陽離子表面活性劑在水溶液中通常呈弱酸性或中性，常用作殺菌劑、柔軟劑、抗靜電劑、助染劑等，但洗滌性能較差，價格也很貴。H．蓋斯勒通過一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析證明，使用陽離子表面活性劑脫效果是很差的。加入量很少就有大量氣泡，而紙的白度仍然較低，墨跡多。因此，可以排除用陽離子表面活性劑作為脫墨劑。陰離子表面活性劑有很好去除油污性能，價格也較低廉，因此可以考慮用陰離表面活性劑。非離子表面活性劑一般能夠在比陰離子表面活性劑低的濃度下就有很好的乳化分散作用，臨界膠束濃度也比較低的優(yōu)點(diǎn)，所以，脫墨劑采用陰離子和非離子表面活性劑復(fù)配配方比較科學(xué)。
脫墨過程中形成的體系是一種水包油型膠體分散體系。根據(jù)柯恩經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，在水包油(0／W)的分散體系中，非離子表面活性劑的作用會使膠體粒子帶負(fù)電荷，與此同時，一些油墨會吸附陰離子表面活性劑，也使膠體粒子帶負(fù)電，這樣，當(dāng)陰離子和非離子表面活性劑配合使用時，都使膠粒帶負(fù)電，同電相斥，可以形成較穩(wěn)定的分散體系，有利于紙纖維與油墨分離而除去。否則會發(fā)生電性中和，而使膠體粒子聚集變大，又沉積在纖維上，不’易洗去。因此，脫墨劑一般選都用陰離子一非離子表面活性劑復(fù)配物。
按照各種表面活性劑的親水親油平衡值HLB值與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系規(guī)律，凡是HLB值為8～18或大于18范圍的表面活性劑適于做0／W型分散體系的乳化劑；HLB在3～6范圍表面活性劑適于作W／O型分散體系的乳化劑，而脫墨體系一般是0／W型分散體系。為此，應(yīng)該選HLB值在8～18或大于18范圍的表面活性劑作乳化劑?？梢酝ㄟ^查化學(xué)手冊以及用基團(tuán)數(shù)法和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)法計算，找出種種活性劑的HLB值，從中找出更適宜的表面活性劑。脫墨劑配方中的陰離子、非離子表面活性劑的HLB值都大于8，適于在紙漿中進(jìn)行脫墨。在選擇表面活性劑以及復(fù)配表面活性劑時，可間接地通過測定表面活性劑對各種油墨或顏料的潤濕角來判斷。其次應(yīng)考察表面活性劑及復(fù)配物的起泡沫性。脫墨劑要求泡沫低，利于生產(chǎn)操作。在抄紙生產(chǎn)過程中不能粘毛布、粘烘缸或脫缸現(xiàn)象。張昌輝等采用浮選一洗滌法研究了81種表面活性劑對進(jìn)口舊雜志廢紙樣的脫墨效果，得出以下有意義的結(jié)論，脫墨劑HLB值與脫墨效率的關(guān)系見表3；各種表面活性劑用于浮選一洗滌法脫墨效果見表4—7～表4。表5為各種表面活性劑對靜電復(fù)印廢紙的脫墨作用。
表3 脫墨劑HLB值與脫墨效率的關(guān)系
|
HLB |
R①％ |
白度／％ |
殘墨量／mm2·m-2 |
|
1.8 |
0.2 |
75.5 |
448.0 |
|
3 |
0.4 |
76.9 |
400.0 |
|
5 |
1.5 |
76.6 |
385.0 |
|
7 |
1.6 |
77.2 |
370.0 |
|
9 |
2.2 |
77.5 |
310.0 |
|
1l |
4.8 |
78.0 |
250.0 |
|
12 |
7.5 |
78.6 |
124.0 |
|
13 |
10．O |
78.9 |
102.0 |
|
14 |
11．O |
78.7 |
110．O |
|
15 |
13.5 |
78.2 |
138. 0 |
|
16.7 |
14.0 |
78．O |
150.0 |
①指浮選時泡沫帶出液體量占總液體的百分?jǐn)?shù)。
表4 陰離子表面活性劑用于浮選一洗滌法脫墨效果
|
表面活性劑 |
R／％ |
白度／％ |
殘墨量／mm2·m-2 |
|
ABS |
43.3 |
76.9 |
221.9 |
|
AS |
28.0 |
77.0 |
365.8 |
|
AOS |
42.0 |
74.5 |
308.8 |
|
8084 |
41.0 |
77．O |
254.5 |
|
AES |
40．O |
77.4 |
211.5 |
表5 非離子表面活性劑用于浮選一洗滌法脫墨效果
|
表面活性劑 |
R／％ |
白度／％ |
殘墨量／mm2·m-2 |
|
Span一85 |
0.1 |
76.0 |
462. 9 |
|
Span-80 |
0.2 |
76.5 |
428.6 |
|
Span一60 |
0.3 |
75.8 |
428.6 |
|
Span-40 |
0.3 |
76.1 |
405.8 |
|
Span-20 |
0.8 |
76.7 |
408.8 |
|
Tween-85 |
1.3 |
76.4 |
400.0 |
|
Tween一80 |
8．O |
76.8 |
168.6 |
|
Tween一60 |
10.0 |
78.0 |
170.0 |
|
Tween一40 |
10．O |
77.6 |
184.0 |
|
Tween-20 |
12．0 |
77.9 |
190.6 |
|
AP0 |
27．O |
78.3 |
128.0 |
|
OP一10 |
29．O |
77.1 |
171.5 |
|
AE0 |
14．O |
77.9 |
210.5 |
|
AE0—9 |
24.0 |
79.1 |
125.7 |
|
0S-15 |
18．O |
77.3 |
170.8 |
|
JFC |
13．O |
79.5 |
128．0 |
|
Ninol |
34．O |
79.6 |
118.9 |
表6 陽離子表面活性劑用于浮選一洗滌法脫墨效果
|
表面活性劑 |
R／％ |
白度／％ |
殘墨量／mm2·m-2 |
|
1831 |
17 |
75.4 |
384.8 |
|
631 |
18 |
76.0 |
351.5 |
|
1227 |
16 |
76.9 |
294.3 |
|
BS一12 |
20 |
77.6 |
351.5 |
|
OB-2 |
25 |
77.0 |
328.6 |
|
2HT |
8 |
75.5 |
397.2 |
表7 表面活性劑對靜電復(fù)印廢紙脫墨的影響
|
表面活性劑 |
加入量／％ |
成紙白度／％ |
殘墨量/個·g-2 |
得率／％ |
|
純廢紙 |
O |
64.5 |
無數(shù) |
93.8 |
|
不加表面活性劑 |
0 |
72.2 |
2448 |
81.2 |
|
ABS |
0.5 |
73．O |
700 |
73.5 |
|
AES |
0.5 |
75 |
516 |
72.8 |
|
十二烷基硫酸鈉
|
0.5 |
76.2 |
957 |
70.8 |
|
8084 |
0.5 |
76.0 |
1412 |
77.3 |
|
EL一40、 |
0.5 |
77.6 |
678 |
74.8 |
|
JFC |
0.5 |
76.1 |
463 |
79.6 |
|
OP-15 |
0.5 |
76.3 |
443 |
81.4 |
|
OP-10 |
0.5 |
76.6 |
381 |
78.6 |
|
平平加O-15 |
0.5 |
76.2 |
366 |
78.8 |
|
平平加0-20 |
0.5 |
75.8 |
450 |
180.3 |
|
Tween-80 |
0.5 |
74.3 |
651 |
76.8 |
|
Tween．60 |
0.5 |
77.4 |
659 |
79.6 |
|
油酸 |
0.5 |
76.4 |
176 |
81.4 |
|
硬脂酸： |
0.5 |
77.6 |
196 |
78.7 |
陰離子和非離子表面活性劑配合使用，由于協(xié)同效應(yīng)，有很好的潤濕、起泡、乳化的性能，并且還具有防止油墨再被吸附的作用、很好的分散作用。
無機(jī)鹽助劑的選擇
脫墨劑中加入少量無機(jī)鹽是為了增加表面活性劑的活性及降低成本。由實(shí)驗(yàn)及理論證明，在離子型表面活性劑的溶液中如果加入一定量的無機(jī)鹽可以降低表面張力和降低CMC。有些鹽類能使某種表面活性劑的CMC可降低到十幾分之一、Corrin和Havkins最早由實(shí)驗(yàn)得出離子型表面活性劑的CMC與所加入無機(jī)鹽濃度之間的定量關(guān)系為IgCMC=A-kglogc1。，式中C1為反離子的總濃度(包括表面活性劑濃度和加入的無機(jī)鹽濃度)，A和kg是常數(shù)，由表面活性離子及反離子的性質(zhì)所決定；應(yīng)用膠束化作用的質(zhì)量作用模型可導(dǎo)出此式，并表明直線斜率kg的意義是反離子在膠束上的結(jié)合度。對于表面活性離子為一價，反離子為一價，反離子為二價的情形，后者為前者的一半。例如有人曾測得C12H25S04Na和(C12H25S04)2Ca的logCMC-logcl斜率分別為0．503和0．286。以上關(guān)系適用于電解質(zhì)濃度不大的情形，若電解質(zhì)濃度過大時，lgCMC與logc則表現(xiàn)為非線性關(guān)系。
若從雙電層理論分析，對離子型表面活性劑來說，加入無機(jī)電解質(zhì)，由于離子間的電性相互作用，壓縮了表面活性劑的雙電層的厚度，減少了它們之間的排斥作用，使膠團(tuán)易于形成，從而能降低CMC。有人曾用相同濃度的NaCl作試驗(yàn)，證明金屬離子價數(shù)愈多高，會使表面張力降低得愈多，CMC也降低得愈多。而少量的無機(jī)鹽對非離子表面活性劑的表面活性影響不大
下一篇標(biāo)題：金屬光亮劑配方
上一篇標(biāo)題：浸漬性金屬清洗劑配方