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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,P,o,w,e,r,B,a,r,中國專業(yè)PPT設(shè)計(jì)交流論壇,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第一章 紙料的流體和造紙濕部化學(xué)特性,第一節(jié) 紙料的組成與特性,一、紙料的組成,紙料懸浮液體系是由固、液、氣三相組成的簡(jiǎn)潔分散體系。,固：主要是纖維、細(xì)小纖維，其次是膠料、填料、非纖維添加物,液：主要成分是水，此外還有助留劑、助濾劑等,氣：主要是空氣,二、組成紙料各組分性質(zhì),一水,1.水是紙料懸浮液的介質(zhì),是紙料的重要組分,濕法抄造都借助水作為懸浮液介質(zhì)，水還會(huì)

2、造成抄造環(huán)境，如抄造的酸堿性,2.水具有較高的外表張力,水具有比一般液體都高的外表張力，抄造過程中，濕紙幅形成強(qiáng)度、泡沫的形成與破滅，紙幅內(nèi)施膠等造紙現(xiàn)象都受到外表張力的影響,3.水使纖維產(chǎn)生潤(rùn)漲纖維間結(jié)合力增加松軟性和可塑性，為打漿時(shí)的細(xì)纖維化制造了條件，并最終作為紙頁纖維間結(jié)合的“粘合劑”。,一些液體的外表張力,二纖維與細(xì)小纖維,一般認(rèn)為通過75m200目的粒子構(gòu)成細(xì)小纖維,不能通過的粒子是纖維局部。,通過200目的篩子不僅僅是細(xì)小纖維，還包括礦物填料，因此統(tǒng)稱為細(xì)料固體粒子,1.細(xì)料固體中的細(xì)小纖維與纖維的不同特性,1細(xì)小纖維具有大的比外表積,2細(xì)小纖維對(duì)造紙濕部添加劑有猛烈的吸附力氣,

3、2.細(xì)小纖維和纖維外表帶有負(fù)電荷,由于與半纖維素、氧化纖維素、氧化木素相關(guān)的外表基團(tuán)的電離作用，纖維和細(xì)小纖維總是帶負(fù)電荷,3.纖維和細(xì)小纖維的離子交換行為,纖維的離子交換力氣來源于自然的酸性半纖維素纖維對(duì)各種無機(jī)離子吸附力氣由強(qiáng)到弱的挨次為：,N(CH3)3+Li+Na+K+Ag+Ca2+Mg2+Ba2+Al3+,三功能性添加劑,轉(zhuǎn)變紙頁中的一個(gè)成分而轉(zhuǎn)變紙頁的性能，如著色劑、施膠劑、濕強(qiáng)劑等,四把握性添加劑,轉(zhuǎn)變濕部紙料的性能，如助留劑、消泡劑、防腐劑樹、脂把握劑等。,三、紙料的特性,一紙料分散體系具有絮集的性質(zhì),臨界濃度0.05%,二紙料分散體系還具有膠體的特性,打漿纖維外表細(xì)纖維化整體

4、來看它具有膠體大小尺寸。,配料中含有溶解的無機(jī)鹽及聚電解質(zhì)、外表活性劑、膠料、填料等。,紙料顆粒外表還帶有電荷，為負(fù)電荷。其相斥性使膠體顆粒具有確定分散穩(wěn)定性。,三紙料分散體的外表動(dòng)電現(xiàn)象,分散在水里的紙料膠體顆粒，有離子性及極性選擇性地吸附離子具有了確定的電位動(dòng)電行為。,思考題,1 什么叫紙料、合格紙料？與紙漿和漿料有什么區(qū)分？2 什么是紙料制備？紙料制備包括哪幾局部？3 紙料是由哪幾局部所組成？各組成的性質(zhì)是怎樣的？,4 紙料有什么特性？,THE END,其次節(jié) 紙料懸浮液的流體力學(xué)性質(zhì),一、紙料懸浮液的流淌狀態(tài)和流淌特性曲線,一紙料懸浮液的流淌狀態(tài),流淌狀態(tài)可分為,塞流、混流和湍流,紙漿

5、懸浮液的流動(dòng)特性曲線,二紙料懸浮液的流淌特性曲線,二、影響紙料懸浮液流淌狀態(tài)和流淌曲線的主要因素,一懸浮液流淌速度的影響,當(dāng)紙料濃度確定時(shí)在臨界濃度上流淌速度提高，對(duì)管道內(nèi)紙料纖維施加的剪切力加強(qiáng)，纖維網(wǎng)絡(luò)塞體瓦解直至完全分散，進(jìn)入湍流狀態(tài)。,二紙料濃度的影響,對(duì)流淌過程中壓頭損失具有顯著的影響。,三纖維的物理構(gòu)造和化學(xué)性質(zhì)的影響,較長(zhǎng)纖維和外表粗糙及較松軟的纖維，能夠增加纖的機(jī)械纏結(jié)，進(jìn)而增加纖維網(wǎng)絡(luò)和絮聚的強(qiáng)度。,硫酸鹽木漿的流淌特性曲線,管道：76.2mm直徑的銅管,直管打漿度：15.5,。,SR,漿溫19,漿料：未漂硫酸鹽木漿,三、紙料懸浮液的流淌特性,一紙料懸浮液流淌過程中的湍動(dòng),1

6、.湍動(dòng)的概念,當(dāng)流體的雷諾數(shù)超過確定數(shù)值時(shí)，流體就處于湍動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)管道內(nèi)的每一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)章的、在速度大小和方向都發(fā)生變化的脈動(dòng)，流體這種不規(guī)章的脈動(dòng)在工程常稱為湍動(dòng)。,2.湍動(dòng)的表示方法,湍動(dòng)尺度和湍動(dòng)強(qiáng)度,湍動(dòng)尺度是指在湍動(dòng)力場(chǎng)中，發(fā)生速度波動(dòng)的平均距離大小的量，即指湍動(dòng)規(guī)模大小。,湍動(dòng)強(qiáng)度指在湍動(dòng)場(chǎng)中，發(fā)生速度變化大小的量即湍動(dòng)時(shí)產(chǎn)生剪切力的大小和湍動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)度。,3.湍動(dòng)的類型,1低強(qiáng)微湍動(dòng) 不能分散網(wǎng)絡(luò),2高強(qiáng)大湍動(dòng) 剪切力不能作用于單根纖上，不能分散纖維網(wǎng)絡(luò),3高強(qiáng)微湍動(dòng) 強(qiáng)度很高而且尺度很小的湍動(dòng)，強(qiáng)大的剪切力可以作用于每根纖維，從而破壞纖維絮聚物內(nèi)在的強(qiáng)度，到達(dá)分散目的

7、，所希望的湍動(dòng)。,4.湍動(dòng)的特點(diǎn),生存期短，具有兩重性，即分散纖維又給纖維制造碰撞交纏的時(shí)機(jī)。,二紙料懸浮液的纖維絮聚,1.纖維絮聚緣由,纖維與纖維之間相互發(fā)生碰撞產(chǎn)生氣械交纏而連接起來的結(jié)果。,絮凝緣由：,一是纖維幾何尺寸以及纖維本身的模量等相關(guān)物理性能導(dǎo)致的纖維之間的相互纏繞。,二是纖維之間電荷吸引力以及其它吸引力使纖維聚攏,將長(zhǎng)纖維打漿切短、添加短纖維、降低抄造濃度、改善漿料揣動(dòng)效果等措施均可改善紙張勻度。,合成聚合物電解質(zhì)、淀粉、樹膠和其它化學(xué)助劑對(duì)勻度可起有利或不利的影響,2.湍動(dòng)和纖維絮聚的關(guān)系,湍動(dòng)的強(qiáng)度低，缺乏以將絮聚物分散，湍動(dòng)的尺度很大時(shí)，絮聚物可完整的存在于大渦懸中，也不

8、能分散絮聚物。高強(qiáng)度微湍動(dòng)能分散絮聚物，但過強(qiáng)的湍動(dòng)給消能造成困難。,思考題,1 紙料懸浮液的流淌狀態(tài)和流淌特性曲線是怎樣的？,2 影響紙料懸浮液的流淌狀態(tài)和流淌特性曲線主要因素有哪些？,THE END,第三節(jié) 造紙的紙料的濕部化學(xué)特性,一、造紙濕部紙料配料組分的膠體化學(xué)特性,一造紙濕部紙料配料組分的膠體化學(xué)特性,可分為親水體系和疏水體系,疏液膠體的特性：,微粒呈懸浮狀，非溶液狀態(tài),溶劑和微粒之間有微小作用力或親和力,在形成集聚方面具有熱不穩(wěn)定性,微粒與四周介質(zhì)之間的界面影響系統(tǒng)性能。,親液膠體的特性：,小分子聚攏體或高分子的真正溶液,溶劑和微粒之間有猛烈的吸引力,微粒和四周介質(zhì)之間沒有真正的

9、界面,親水體系是大分子溶液，屬于一種穩(wěn)定體系，而疏,水體系是一個(gè)高度分散的多相體系，有很大的比表,面積和很高的比外表自由能。,造紙過程中疏水膠體體系：,全部都分散在水中的填料,分散在水中的細(xì)小纖維,松香膠,造紙過程中親水膠體體系：,溶解在水中的淀粉,溶解在水中的樹膠,溶解在水中的半纖維素,溶解在水中的外表活性劑、分散劑、增濕劑,溶解在水中的助留劑、助濾劑、勻度助劑,二造紙濕局部子間力,主要有分子間的電性排斥力和吸引力及分子間結(jié)合力,1.分子間電性排斥力和吸引力,紙料中的纖維素和半纖維素的羧基糖醛酸，木素中含有的酸基以及來自制漿過程中的磺酸基，這些組分在水中產(chǎn)生電離，將某種離子送到水中，而配料組

10、分粒子本身則帶有與之相反的電荷。,2.分子間的結(jié)合力,加添物與纖維某些集團(tuán)發(fā)生反響,三親水系統(tǒng)和疏水系統(tǒng),親水系統(tǒng),該系統(tǒng)一般指高分子局部，即分散相與水具有強(qiáng)親和力的系統(tǒng)。如配料中溶于水的淀粉、半纖維素及溶于水的外表活性劑、分散劑、潮濕劑和溶于水的助留劑、助濾劑、成形助劑等。,疏水系統(tǒng),指分散相與水沒有親和力或只有很弱的親和力的系統(tǒng)。其性質(zhì)較為穩(wěn)定，必需含有穩(wěn)定劑才能較好生存，如分散在水中的填料、顏料、細(xì)小纖維及分散的松香膠液和水中的松香顆粒。,疏水系統(tǒng)膠粒外表布滿著同符號(hào)的電荷，來源：,一方面是吸附；,一方面是外表上的分子產(chǎn)生電離。,四雙電層,影響造紙纖維懸浮液中離子的分布，離子外表帶有同符

11、號(hào)的離子，而反離子分布在它的四周。,雙電層包括吸附層和集中層。,與微粒外表電荷相對(duì)的離子，成為平衡離子，它被靠近外表的靜電作用力和范德華力緊緊地吸附住。,在該區(qū)域內(nèi)電位可快速減弱?？梢宰钃跤捎跓徇\(yùn)動(dòng)使離子脫離固體外表。,實(shí)際所測(cè)得的Zeta電位是指流體滑移面的電位，而不是真正的外表電荷。整個(gè)體系被稱為雙電層。,雙電層,五分散、絮聚和穩(wěn)定性,膠體分子的聚攏分兩種：分散與絮聚。,分散作用是指造紙濕部配料中很多細(xì)料固體顆粒形成叢狀、串狀的聚攏體，在這種聚攏中細(xì)料固體顆粒仍保持其個(gè)體身份，但在動(dòng)力性質(zhì)上失去了獨(dú)立性，整個(gè)分散體作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)單元。,絮凝作用是指兩個(gè)或多個(gè)細(xì)料固體顆粒聚攏后，融合成一個(gè)新的

12、大細(xì)料顆粒，比外表積削減，體系的比外表自由能有明顯降低。,二、絮聚和分散的相互作用,分散表示細(xì)小聚攏體的歷程，可借助猛烈的攪拌增加細(xì)料固體粒子碰撞次數(shù)和碰撞力而增加動(dòng)能，使相近的固體細(xì)料粒子足以抑制雙電層排斥力，粒子得以結(jié)合。,絮凝作用是長(zhǎng)鏈分子的聚合物電解質(zhì)陰離子、陽離子、非離子和兩性離子、吸附到纖維或細(xì)料固體粒子外表上，通過橋聯(lián)和嵌鑲兩種機(jī)理而發(fā)生聚攏。,三、電解質(zhì)的聚攏與吸附,電解質(zhì),無機(jī)鹽 明礬等,聚合類,非離子,陽離子 將銨基引入聚合物鏈,陰離子 將羧基引入,兩性離子,四、與外表羧基的反響,纖維外表上的羧基反映了其電離力氣，平衡式如下：,纖維外表羧基等基團(tuán)的存在，纖維外表帶負(fù)電荷。,

13、參與聚電解質(zhì)可以降低纖維外表的羧基電荷，產(chǎn)生電荷中和作用。,五、溶解物與抄紙懸浮液組成的離子反響,一造紙濕部紙料懸浮液中參與電解質(zhì)的反響,1Al(H2O)63+和RCOO-生成松香酸鋁，松香酸鋁與纖維外表羧基起絡(luò)合反響構(gòu)成配位鍵。,2染色中參與礬土液作為媒染劑，使帶負(fù)電荷的,酸性染料轉(zhuǎn)變電性，更好地吸附纖維等固體上。,3瓷土粒子外表吸附Ca2+Mg2+等陽離子轉(zhuǎn)變自身電性，更簡(jiǎn)潔吸附到纖維外表上。,4排解紙料懸浮液中的干擾物質(zhì)。,配料中參與礬土、聚合氯化鋁、低分子量高電荷密度陽離子聚合物等中和劑來處理。,二參與增加劑的反響,增加劑主要有聚丙烯酰胺、聚胺、聚酰胺型陽離子聚合物及陽離子淀粉。,聚丙

14、烯酰胺：酰胺基中的氫與纖維中羥基結(jié)合，加強(qiáng)了氫鍵的結(jié)合強(qiáng)度，使紙干強(qiáng)度增加。,三聚氰胺甲醛樹脂：樹脂粒子帶正電荷，被帶負(fù)電的纖維吸附，削減了膨脹，增加了濕強(qiáng)度。,三參與助留劑的反響,1.中和反響,被強(qiáng)力吸附的平衡離子與聚合離子的集中區(qū)使懸 浮水溶液中的微粒外表產(chǎn)生雙電層。該電層在確定條件下有確定厚度。當(dāng)電解質(zhì)參與到懸浮液中，由于平衡離子數(shù)量和利用率的增加，雙電層厚度減小。從而降低了微粒外表Zeta電位，降低了排斥力組分和凈作用電位。,微粒更易于彼此接近，并更有可能絮聚。這種由于參與過量平衡離子而使靜電位移向零點(diǎn)荷狀態(tài)的絮凝作用，稱之為電荷中和作用。,存在一個(gè)臨界鹽濃度，在該濃度下雙電層充分壓縮

15、而使絮凝得以連續(xù)進(jìn)展，通常稱為臨界絮凝濃度?；蟽r(jià)越高，離子降低外表電荷的效率越高，例如在離子化合價(jià)為+1，+2和+3時(shí)，所需臨界絮凝濃度分別為4000：100：15。,電荷中和反響,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,嵌鑲結(jié)合,2.嵌鑲反響,當(dāng)高電荷密度4毫克當(dāng)量電荷/g、低相對(duì)分子,量100000的陽離子聚合電解質(zhì)與陰離子膠體微?；旌蠒r(shí)，聚合物分子完全被吸附在微粒外表上

16、，并形成局部帶正電荷的補(bǔ)丁。此補(bǔ)丁有效地使該處微粒外表的陰離子變?yōu)殛栯x子，微粒外表的其余局部仍為陰離子。,3.橋聯(lián)結(jié)合,高分子量聚合物具有較長(zhǎng)的分子鏈段，聚合物是通過其一系列伸展到液相中的環(huán)狀和尾狀物而被吸附到微,粒外表上的。這些環(huán)狀和尾狀物完全伸展出了雙電層。通過伸出來的環(huán)狀和尾狀物，吸附到其次微粒的負(fù)極外表上，就發(fā)生了絮凝作用。,橋聯(lián)結(jié)合,4.助濾劑參與的作用,當(dāng)將聚合物電解質(zhì)或陽離子參與到纖維懸浮液中時(shí)，使產(chǎn)生纖維外表上微纖絲裂潰的外表電荷削減，從而削減了流體動(dòng)力學(xué)比外表積。其結(jié)果是使流體從成型網(wǎng)絡(luò)層流出的阻力削減。,助劑使纖維內(nèi)部以及外部的空隙區(qū)削減，削減了與纖維結(jié)合的水量。,聚合物電解質(zhì)使細(xì)小物質(zhì)和纖維絮聚，使造紙配料的有效比外表積削減，使流體阻力減小。,六、泡沫,1 泡沫,泡沫是一兩相體系，由氣相分散于液相中構(gòu)成。,泡沫的構(gòu)造：內(nèi)部為空氣，外部為液膜泡壁。,紙料中空氣的存在形式:游離態(tài) 結(jié)合態(tài),2 影響：,造成流漿箱漿料濃度波動(dòng)，使紙料流淌狀態(tài)不穩(wěn)定。,封閉濕紙幅的微孔，造紙網(wǎng)部脫水困難。,形成浮漿，使紙料上網(wǎng)消逝漿塊，造成斷頭。,降低紙板層間結(jié)合強(qiáng)度。,產(chǎn)生泡沫孔、泡沫斑