造纸染料在造纸工业中的应用(共3876字).doc
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1、造纸染料在造纸工业中的应用(共3876字)0前言染料,具有悠久的历史。从考古资料显示,染色技术在印度和中东已有超过五千年历史。当时的染料是从动植物或矿物质而来,很少经过处理。1856年Perkin发明第一个合成染料苯胺紫,使有机化学分出了一门新学科染料化学。20世纪50年代,Pattee和Stephen发现含二氯均三嗪基团的染料在碱性条件下与纤维上的羟基发生键合,标志着染料使纤维着色从物理过程发展到化学过程,开创了活性染料的合成应用时期。如今,染料已不只限于纺织物的染色和印花,在油漆、塑料、皮革、光电通信、食品等许多部门都得以应用。在造纸工业中,为了得到所需颜色的纸张,通常将某种色料加入纸浆中
2、或是涂布在纸张的表面,使其有选择性的吸收可见光中的某部分光,未被吸收而被反射出来的光,即为所需要的颜色。这一过程称为染色和调色。随着人类生活水平的提高及电子商务的发展,例如对装修所用的墙纸、奢侈品的包装纸及电子商务运输用的箱板纸的需求量都在大幅地提升。造纸用的色料分为颜料和染料两大类。前者主要用于纸张的涂布,而后者主要用于湿部中浆内的染色。1造纸染料的种类及特性染料的种类繁多,分类方法也不同,而在造纸工业中应用的染料,通常以染料性质分类。(1)直接染料(DirectDyes)。它是造纸染料中较为重要的一种染料,其染色方便、色谱齐全、价格低廉。化学分子结构为:直接染料大多数是芳香族化合物的磺酸钠
3、盐,也有一部分是羧酸的钠盐,染料结构以偶氮或三偶氮为主。这类染料具有直线、长链、同平面和贯通的共轭体系,因而能跟具有直线、长链型的纤维素大分子互相靠近,依靠分子间引力而产生较强的结合。此外,由于染料结构中还含有羟基、氨基或羧基,能与纤维素大分子上的羟基形成氢键,从而对纤维素纤维具有较强的直染性和亲合性(直染性是指染料在水溶液介质中被纤维素纤维吸附的性质,而亲合性则表示染料与纤维结合的能力)。(2)基本染料(BasicDyes)。化学分子结构为:1856年H.W.Perkin合成了世界上第一个合成染料苯胺紫,即属基本染料。其化学结构类型有二芳甲烷、三芳甲烷、偶氮型及含氮杂环化合物(如氧杂蒽、噁嗪
4、和噻嗪等)。基本染料,是芳香碱与酸(有机酸、无机酸)所生成的盐,即有色的有机碱的盐类。其碱性基一般为氨基,成盐后为NH2 HCl盐基团,其在水溶液中离解为色素阳离子和酸根阴离子,因而呈阳离子性,且有较强的醋酸味。它的特点是色泽鲜艳,而且着色力很强,用很少量的染料即可得到深而浓艳的色泽,但色牢度及耐光性相对较差。由于基本染料的化学结构,导致其没有与纤维结合的氢键,因此多用于染色木质素含量较高的机械浆、化机浆、本色浆等。(3)酸性染料(AcidDyes)。它的结构上一般都含有磺酸基、羧基和羟基等可溶性基团,可溶于水,多在酸性介质中染色,故称酸性染料。其色泽鲜艳、色谱齐全。化学分子结构为:与直接染料
5、相比,酸性染料结构简单,缺乏较长的共辄双键和同平面性结构,所以对纤维素纤维一般无着色力,不适合直接用于纤维素纤维的染色,需要通过添加铝离子或阳离子固色剂来帮助其截留在纤维的网面上。因此,其浸水牢度也相对较差,回水颜色较深,且颜色相对容易迁移到毛毯中,其染色效果远不及直接染料和基本染料。由于上述的特性,酸性染料一般用于酸性施胶的系统中,或用于表面应用。(4)颜料(Pigments)。它是一种有色的细颗粒粉状物质,一般不溶于水、油、溶剂和树脂等介质中,而能分散于各种介质中。颜料从化学组成来分,可分为无机颜料和有机颜料两大类,就其来源又可分为天然颜料和合成颜料。颜料对纤维素纤维没有亲合性,多用于纸张
6、的涂布。其具有很强的光牢度性,色彩鲜艳,色谱齐全。2造纸染料的基础应用规则在造纸的染色过程中,染料作用的对象是纸纤维。染料与不同浆料的作用机理不同,如碱性染料对含木素较多的浆料有较强的亲合力,适宜于染色木素含量高的浆;而对纤维具有较少亲和力的酸性染料,则需要借助固色剂或定着剂产生的沉积效应,定着于纤维上。造纸工业对于染料的要求,除了与染料的化学结构有关外,还依赖于纸张的最后用途。用于包装的纸或纸板,其耐晒性能要求不高或是不需要,所以可以选用基本染料进行染色,而高档书写纸或者卫生用纸需要耐光性好的染料,特殊场合使用的纸张,如装饰纸原纸,则可以用颜料进行染色。在造纸湿部中,有很多因素对染色过程或染
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