造紙染料

造紙的染色過程中，染料作用的對象是紙纖維。染料與不同紙漿的作用機理不同，如鹼性染料對木素有很大的親合力，適宜於染木素含量高的紙漿； 紙漿表面帶有強負電性，則對直接染料的負離子幾乎不吸附，隨實在表面電荷的減少，染料接近纖維表面而被固著。這種吸附是非靜電力造成的， 鋁釩是造紙中常用的染料留著劑，因大多數造紙染料是陰離子性的，陽離子鋁化合物可和陰離子染料形成陽離子沉澱並吸附在纖維表面而被留住，這種機理在pH值4.0-5.2時發生，此時鋁離子的電荷密度高，電荷作用強。

基本介紹

• 中文名：造紙染料
• 對象：紙纖維
• 影響因素：視染料分子的結構而定
• 主要染料：造紙染料主要有鹼性嫩黃

主要影響因素

每種染料都有優點和缺點,水溶性直接染料在造紙工業中已得到普遍的套用.而顏料常用於有色塗布紙中,染料與紙纖維以共價鍵、離子鍵、配合鍵、氫鍵及分子間力結合,其染色牢度主要取決於結合力的強弱,究竟以何種結合為主,視染料分子的結構而定.

打漿度

只在纖維充分分散時,才能有更多的活性基與染料作用;細小纖維較之長纖維對染料有更多的吸附.Hinton等人發現,細小纖維的吸附量(Df)和長纖維的吸附量(Dl)有很大差異.如果這種差異只是由表面積造成的,那么Df/Dl應該一定,而與染料的種類無關.但實際上的細小纖維和長纖維之間,存在著化學性質上的差異.根據Hinton等人的電滲測定證明,在電解質濃度為3.45×10-2mol/L、溫度25℃時,細小纖維的電位為mV,而長纖維的電位僅為mV.

在染料染色過程中,細小纖維對於所有的染料的吸附較強;同時其對染料的吸附,又因染料種類不同而變化.直接染料與纖維的親合性很強,因此受電位的影響較小;而本性染料及鹼性染料的吸附,對電位有重要影響,這一點很早就為Neale等人的證明.只有在電位基本為零時,染料的吸附量達到最大.

與媒染劑配合

酸性染料必須在加入明礬及其他陽離子媒染劑後才有明顯的染色效果.而在加入脲醛樹脂或陽離子PEI作為媒染劑後,其對於含有陽離子基的直接染料有排斥作用,故使直接染料難以和用明礬時有更好的效果,如紙能夠保持其特殊的強度、透氣性和柔軟性等,色調則由於PEL等用量的增多而變深.

填料的影響

許多填料與染料有較強的親合力,從而對含有填料的紅漿進行染色時,由於部分染料被填料所吸收,使得成紙的色澤要淺一些,並且顏色也不均一.因此一些薄型彩色紙的加工中一般不加填料.為了減少填料對染色的不良影響,在染色過程中,可先加染料再加松香膠和明礬,先將染料固著在纖維上,最後再加填料.

染料的留著

染料的留著與細小纖維和填料的留著有著密切的關係,添加劑傾向於依照相應的表面面積大小吸附在各組分上.所以染料的吸附是其留著的關鍵.而由於大部分染料是陰離子性的,與負電荷的纖維合力差,在紙料中留著較低,一般可套用染料助留劑或使染料本身進行陽離子化,從而增加對纖維的吸附,提高其留著.

直接染料的溶解性低,只能與纖維有少量的結合,但當明礬加到染料的漿中後,通過明礬與染料的反應,可賦予直接染料正電荷,這樣就增加了染料對纖維的吸附.

纖維表面的羥基可參與氫鍵的形成而增加其與染料的結合力,在染料分子與纖維表面的結合中,分子間力也起著非常重要的作用.

酸性染料分子中有大量的可溶性基團影響染料分子和纖維表面的進一步結合.染料分子上的負電荷與纖維上的負電荷間有一定的排斥力,所以,酸性染料一般也要使用陽離子助留劑來增加其留著.

鹼性染料帶有正電荷,與纖維有靜電吸附引力,陽離子基團可與未漂化學漿和機械漿中的任何負電荷基團作用,但是,由於某種原因漂白漿的負電荷基團少,對染料的吸引了小.必須運用其他方法增加其留著.

染色時,當染料加到漿料中後,在懸浮纖維、細小纖維和水之間建立吸附平衡,如果紙料的顏色變淡,說明吸附平衡移動使得染料吸附在纖維上;如果紙料顏色變深,則必須加入如明礬和施膠劑使吸附平衡向纖維吸附染料方向移動來提高染料的留著.

提高染料留著的其他方法還有加熱漿料或者加鹽以及染料助留劑等.

染料助留劑在市場上作為一種專門產品出售,通常是低分子量高電荷密度的陽離子聚合物,濕強樹脂和陽離子澱粉也可賦予染料分子正電荷以改善其留著.

對其他添加劑的影響

染料一般都是帶電荷的物質,可與其他帶電添加發生反應.造紙用染料主要是帶有陰離子電荷的酸性染料和直接性染料,應儘可能不要將帶負電荷的染料在靠近陽離子添加劑的地方加入

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鞭炮紙專用染料大紅粉

鞭炮紙專用染料大紅粉、特紅粉是由直接染料直接大紅4BE、直接大紅4BS和鹼性染料鹼性玫瑰精;酸性染料酸性大紅GR、酸性紅A、酸性橙II等染料按一定比例混合而成的新一代造紙染料。產品主要用於大地紅鞭炮炮筒紙的原料紙製造和鞭炮外包裝紙的加工和生產。這種混合染料經過湖南瀏陽、廣西玉林等多家鞭炮紙廠家的試用，普遍反映上色鮮艷，放置後不變色，造出的鞭炮爆炸後像多束盛開的玫瑰花一樣一片紅，成為真正的大地紅產品。國內生產鞭炮紙專用染料大紅粉的主要廠家是邢台澤明化工。

用於造紙的主要染料

造紙染料主要有鹼性嫩黃O(造紙專用嫩黃,火紙染色,牛皮紙染色)，直接大紅4BE(鞭炮紙著色),鹼性玫瑰精(文化用紙染色,刷紙著色)，酸性大紅GR(刷紙對聯紅),直接黃棕MD(黃板紙著色),直接深棕MM(茶板紙染色),鹼性品藍(新聞紙染色,刷紙染色)，鹼性品綠(文化紙品加色,刷紙著色)，鹼性品紅，直接耐曬黑，直接湖藍5B(紙板染色)，鹼性紫5BN(文化紙,刷紙專用)，螢光增白劑VBL(衛生紙增白)，直接凍黃G(衛生紙著色,白板紙著色),鹼性橙塊(牛皮紙染色)。

造紙染料留著劑

鋁礬

硫酸鋁與+1價金屬的硫酸鹽形成的水合復鹽。通式為MAl（SO4）2·12H2O或M2SO4·Al2（SO4）3·24H2O，式中的M可以是鋰、鈉、鉀、銣、銫、銀、鉈（I）、銨等。最早發現的礬是硫酸鉀和硫酸鋁形成的復鹽（K2SO4·Al2SO4·24H2O），學名二十四水合硫酸鋁鉀，俗稱明礬 ，是一種天然礦物。鋁礬可用作淨水劑，這是由於它水解後生成氫氧化鋁，能吸附水中雜質。還可用作媒染劑。與碳酸氫鈉混合，可作發酵粉和滅火劑。

鋁礬在水中的溶解度一般隨+1價金屬離子半徑的增加而減小。例如,15℃時100克水中可溶解鋁銫礬0.35克，鋁鉀礬9.59克，鋁鈉礬51克(16℃)。由於水解作用，它們的水溶液呈酸性。

鋁礬組成成分分析

硫酸鋁

化學性質：極易溶於水，硫酸鋁在純硫酸中不能溶解（只是共存），在硫酸溶液中與硫酸共同溶解於水，所以 硫酸鋁在硫酸中溶解度就是硫酸鋁在水中的溶解度。常溫析出含有18分子結晶水，為18水硫酸鋁，工業上生產多為18水硫酸鋁。含無水硫酸鋁51.3%，即使100℃也不會自溶（溶於自身結晶水）。不易風化而失去結晶水，比較穩定，加熱會失水，高溫會分解為氧化鋁和硫的氧化物。加熱至770℃開始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。溶於水、酸和鹼，不溶於乙醇。水溶液呈酸性。水解後生成氫氧化鋁。水溶液長時間沸騰可生成鹼式硫酸鋁。工業品為灰白色片狀、粒狀或塊狀，因含低鐵鹽而帶淡綠色，又因低價鐵鹽被氧化而使表面發黃。粗品為灰白色細晶結構多孔狀物。無毒，粉塵能刺激眼睛。

硫酸鹽

硫酸鹽，是由硫酸根離子（SO4）與其他金屬離子組成的化合物，都是電解質，且大多數溶於水。硫酸鹽礦物是金屬元素陽離子（包括銨根）和硫酸根相化合而成的鹽類。由於硫是一種變價元素，在自然界它可以呈不同的價態形成不同的礦物。當它以最高的價態S6+與四個O2-結合成SO42-，再與金屬元素陽離子即形成硫酸鹽。在硫酸鹽礦物中，與硫酸根化合的金屬陽離子有二十餘種。