纸用柔软剂的柔软机理及研究上浴用具

纸用柔软剂的柔软机理及研究(上)

摘要　本文综合介绍了当前国内外纸用柔软剂的发展动向,重点介绍了可降解季铵盐,有机硅类柔软剂的进展与使用情况

关键词　可降解季铵盐;有机聚硅氧烷—聚醚胶乳;曲面印刷施加

随着人类生活水平的不断提高,人们对各种生活用纸的需求越来越广,如毛巾纸、棉巾纸、餐巾纸、手帕纸、美容纸、妇女卫生巾、小孩尿布纸、便纸等。作为一次性消费用品,其用量越来越大,对其各种性能要求也越来越高。长久以来,人们已认识到以下几种属性对生活用纸的重要性:纸的强度;柔软度;吸收性,特别是对水溶剂类液相的吸收;抗掉毛掉粉性,特别是纸在吸湿后的掉毛掉粉性。这几种性质对生活用纸是缺一不可,人们在使用卫生纸时不但要求有蓬松、丰满、柔润肌肤的触感,也要求有一定的撕裂、耐破强度,既要能快速吸收水分及其他液体,又不能有细小纤维、粉尘等其他杂质残留在皮肤上,因此,如何同时达到这些要求,或更好地平衡这些属性在卫生纸上的体现,以满足人们的消费要求,是当前的发展方向。

近年来,由于人类对环保的要求越来越高,生活用纸等一次性消费品的用量也不断扩大,大量的纸若不能迅速降解,必污染环境,虽然纸中纤维易于降解,但若纸中化学品不能降解或降解缓慢,其对环境的污染也是惊人的。因此在开发化学品时既要考虑生活要求,又要考虑环保要求。现在国内外的造纸工作者在柔软剂的开发上也遵循这些要求,从柔软剂的开发与使用入手,使抄出的生活用纸适应各方面的要求。

1　柔软剂的柔软机理及分类

1.1　柔软机理:纸是一种纤维状的多孔材料,其主要成分是纤维素、半纤维素和木素。从分子结构角度来看,它们都是多羟基的多糖化合物。纤维素的结构是一种交错的羟基氢键键合的螺旋纤维状的结构。纤维之间这种广泛的氢键缔合,以及链间很强的分子间力,具有较高的结晶度,属于刚性链,赋予纸张强度和刚性。适当地限制或减少这种分子间氢键,就可以使纸变得更柔软。加入柔软剂后,柔软剂在纤维之间形成非极性隔离膜,这样分子链易在应力下发生相互滑移和运动,降低纤维之间或纤维与人体之间的摩擦阻力,使人获得平滑、柔软的手感;或附着在纤维的表面上,可形成包裹纤维的疏水膜,使纤维表面张力下降,纤维变得易于扩张表面,伸展其长度,使纸页变得蓬松,丰满,产生柔软手感。

1.2　柔软剂的分类:纸张柔软剂一般要求色浅、无臭、无毒、挥发性小、化学稳定性好等特点。一般按其极性或离子状态分为两类,一类为表面活性剂,有以下四种:

(1)非离子型柔软剂,如聚乙二醇酯类、硬脂酸酰胺类等;

(2)阴离子型柔软剂,如脂肪醇硫酸酯类,土耳其红油类;

(3)阳离子型柔软剂,如咪唑啉季铵盐类,二烷基二甲基季铵盐类;

(4)两性型柔软剂,如甜菜碱型类,咪唑啉类;

另一类为非表面活性剂,主要有以下两种:

(1)天然油脂,石蜡类柔软剂:是以天然油脂和石蜡为原料,在乳化剂作用下配制成的乳液;

(2)高分子聚合乳液柔软剂类:是聚乙烯、聚丙烯、有机硅,聚胺脂树脂等高分子聚合物制成的乳液。

2　柔软剂的最新进展

当前柔软剂的开发主要集中在带有酰胺键、多羟基、烷氧基或其他亲水基团的具有脂功能可降解季铵盐化合物,以硅氧键为骨架的有机硅类柔软剂等。

2.1　可降解季铵盐化合物

由于生活用纸是一次性使用,要求纸中纤维及其他组分在使用后能快速分解或转化成其他物质,不致于污染环境,适应环保要求,所用化学助剂能在使用后自行降解,现在开发的季铵盐类柔软剂就适应这一要求,既能大大改善纸页的柔软性,又能适应环保要求。典型的结构如下:

其中ｙ为—Ｏ—(Ｏ)Ｃ—,—Ｃ(Ｏ)—Ｏ—,—ＮＨ—Ｃ(Ｏ)—,或—Ｃ(Ｏ)—ＮＨ—;ｍ=1,2,3;ｎ=0,1,2,3,4;ｐ=0,1;ｑ=0,1,2,3,4;ｒ=0,1;ｑ>=ｐ,ｎ>=ｒ;

Ｒ是含有1至6个碳原子的烷基,苯基等;Ｒ2是含有13至23个碳的烃基等;

Ｘ-是可相容于柔软剂的阴离子。

上式中的脂键[—Ｏ—Ｃ(Ｏ)—],酰胺键[—ＮＨ—Ｃ(Ｏ)—]部分具有可降解性,使这些化合物比其它柔软剂有更优良的降解性。同时,文献发现,Ｒ,Ｒ2若为饱和酰基,该化合物具有优良的柔软性(去键剂),但是,若一部分为不饱和酰基的取代物,特别是从植物油(橄榄油,红花油,葵花油等)提炼出来的,又兼有其他性能:如更好的流动性,能使该柔软剂更好地分散到浆中,所形成的纸页有更好的柔软性和吸水性;另外植物油有很好的氧化和水解性,能使废弃的纸页快速降解。文献还介绍,当ｍ=2,ｐ=1,ｑ=2时,该化合物在纤维表面的沉积较其他要好得多,也就是,上述柔软剂起作用的物质更多,有更佳的柔软效果,是当前用得广泛的可降解季铵类柔软剂,结构如下:

(待续)

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