能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性,而能以极低的浓度就能显著地降低溶剂的表面张力的一类物质称为表面活性剂。氟表面活性剂是特种表面活性剂的一类。碳氢键中的氢原子被氟原子取代后称为碳氟链,具有碳氟链憎水基的表面活性剂叫作氟表面活性剂,也称含氟表面活性剂。碳氢键中的氢原子可被氟全部取代,称为全氟代;也可以部分被氟取代,称为部分氟代。用于造纸工业的氟表面活性剂一类为碳酸盐型氟表面活性剂,多是由含氟醇与三氯氧磷(ＰＯＣｌ3)反应生成。另一类为聚合物型,通常是以全氟烷基丙烯酸酯与氟乙烯单体的共聚物为主。随着现代工业的飞速发展,对纸和纸板的质量和品种要求越来越高,对纸张进行涂布加工是提高其适印性、强度和耐水耐油性能,赋予纸张照相显影、记录模写、防锈防蚀、抗静电、导电和装饰等性能的重要手段。纸张涂布过程中要使用各种表面活性剂。氟表面活性剂就是一种重要的表面活性剂,在纸张涂料调制中起重要作用。
(1)做分散剂。分散剂是在纸张涂料中最重要的助剂,其机能为:①赋予颜料粒子以电荷,使之相互间产生斥力;②覆盖于各个颜料粒子表面,起着保护性胶体作用;③在颜料粒子周围形成高粘度状态,防止粒子相互聚集,以保证颜料不发生絮聚和沉降现象;并使涂料粘度保持尽可能低,从而具有良好的流动性和涂布适应性;提高胶粘剂与颜料的混合性以达到提高涂布纸的表面强度和印刷适应性的效果。随着刮刀和刮棒涂布机的使用,为提高车速和节能,需使用高固含量的涂料,为满足上述要求,用表面活性剂作为分散剂是较理想的选择。
(2)做消泡剂。在纸张的涂料制备之后,在经过泵、筛和涂布的过程中,尤其是气刀涂布时,往往会产生泡沫,引起涂料增稠并使涂布面上产生针孔、斑点,从而降低纸张的质量。因此,当起泡严重时必须加入防泡剂、消泡剂。通常加入高级脂肪醇、磷酸盐或聚醚型有机硅氧烷类消泡剂,而使用氟表面活性剂作消泡剂,由于其有良好降低表面张力的能力,消泡作用更佳。
(3)做润滑剂。涂布过程中辊与纸面间存在摩擦力,因此要加入表面活性剂做润滑剂,特别是在热感记录纸、传真纸的涂布过程中加入氟表面活性剂做润滑剂,可提高运行适应性,减轻过程中的糊头现象。用在有磁性记录纸卡片上,可大大减少信号干扰,提高使用效果。而氟表面活性剂是做润滑剂的理想材料。
在特种纸方面,由于氟表面活性剂既耐水又憎油,近年来被大量使用在憎油处理剂上,使纸张具有耐水、耐油和耐污染的性能,特别是用于食品包装纸、快餐包装盒及耐油容器包装方面,也适于非包装纸的生产如标签、无碳复写纸等。用硅表面活性剂处理的纸,只能防水不能防油。而氟表面活性剂是较理想的纸张防油整理剂。对纸张进行防油处理的方式有三种:一为外添加型,将含有氟表面活性剂的防油整理剂直接敷于纸张表面,进行表面施胶。二为内添加型,即进行内部施胶,将氟表面活性剂加入纸浆中,再加工成型。三是加在纸张的涂料中,用于涂布配料,即在纸张上色处理前,将氟表面活性剂加在涂料中,与涂料一起施于纸张表面,借涂料中粘合剂的作用与纸张形成较牢固的结合,不仅使纸张有防油防水功能,而且也使涂料获得较亮泽的理想外观,增强其防污能力。还可以与聚合物淋膜技术一起应用。但氟表面活性剂做施胶剂使用是依靠肉眼看不见的分子“隔绝层”来实现抗油性能,而聚合物淋膜则依靠形成可见的薄膜,这种类别给氟表面活性剂的应用带来许多方便。
在环保方面,聚合物涂布的纸制品,特别是聚乙烯、聚丙烯淋膜,其塑料杂质给纤维的回收再用造成一定的困难,氟化合物施胶的纸制品不会给二次纤维带来任何麻烦。另一方面,聚合物淋膜的纸制品的生物降解性很低,使用后的包装扔在野外对环境造成污染。氟化合物胶料与含氯氟烃等是完全不同的化合物。氟化合物既不含氯离子也不含溴离子,因此不会对臭氧层产生破坏。
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