引言:  在制浆造纸工业（简称造纸工业）中,泡沫处理是生产中的棘手问题。从蒸球出料后的制浆单元操作一直到涂布工序（洗涤、滤浆、漂白、脱水、抄纸、施胶、涂布等）,均有不同程度的泡沫存在,泡沫严重地影响着正常生产以及纸张质量［１］。因此,人们采取许多方法来消除纸浆体系的泡沫,如化学法、物理法、机械法等等［２］,其中化学法在造纸工业中应用最为广泛,此法的工作原理是:在生产过程中加入一类特殊的表面活性剂-消泡剂控制泡沫,这类物质具有较强的表面活性,可以置换或破坏生产系统内的起泡剂,降低表面张力,使其无法形成坚固的泡膜,从而导致泡沫破裂［３］。

迄今为止,造纸化学品工作者已经研制了矿物油、植物油、醇、聚醚、有机硅、脂肪酸酰胺及其酯等许多类消泡剂,以解决泡沫造成的纸张生产障碍。近２０ａ来,随着世界经济的迅速发展,人类对纸张的需求无论在数量上还是在质量上均急速增长,造纸工业日新月异。在此形势下,传统的矿物油、磺化植物油、醇类等消泡剂品种表面活性差,消泡效率低,适用面窄,无法满足用户的要求。为了顺应市场的变化,８０年代中期国内造纸业出现了脂肪酸酰胺、聚醚、有机硅三类通用性强、效率高、配伍性好、市场潜力大的广谱型消泡剂,本文将简要介绍这三类消泡剂的概况以及造纸消泡剂的发展趋势。

１脂肪酸酰胺消泡剂

１.１脂肪酸酰胺消泡剂简况脂肪酸酰胺消泡剂属于油基产品,将表面活性剂脂肪酸酰胺和二元醇单酯均匀分散于矿物油体系中即为成品［４］。其中脂肪酸酰胺是主活性组分,常为二硬脂酰乙二胺、二棕榈酰乙二胺或油酰二乙烯三胺;二元醇单酯作为分散剂,可以是一缩二乙二醇油酸单酯或一缩二乙二醇硬脂酸单酯。在特殊场合下,如欲提高消泡剂的消泡抑泡效率,尚可辅以改性二氧化硅等无机活性组分。脂肪酸酰胺类合成消泡剂无毒、流动性好、使用方便、价格便宜,主要用于造纸工业的碱法制浆和抄纸工段［５］。

１.２脂肪酸酰胺消泡剂在造纸工业中的应用在碱法制浆工段,由于添加了烧碱、硫化碱等化学药剂,蒸解后的浆料中含有皂化物、残碱和碱木素等起泡物质,再加上浆料流送产生的位差,使得体系内混入了大量空气,形成了大量泡沫,从而造成洗涤、输送操作困难以及浆池浮浆,最终将影响浆料洗涤和漂白的质量。此外,在抄纸工段,若操作系统中产生泡沫或混入气泡,对成纸质量也会有严重影响,例如,泡沫可以使施胶度差、横幅定量均一性差、纸面出现斑点或透光点等［４,６］。因此,上述两个工段只有配套相应的消泡剂,其正常的生产操作才有保障。近年的工业实践表明,在碱法制浆和抄纸工艺中,脂肪酸酰胺消泡剂的消泡抑制效果好、操作简便、纸浆产量和质量水平高,优于聚醚、有机硅等其它类型的消泡剂。目前,市场上的油基脂肪酸酰胺消泡剂产品有ＯＴＤ、ＣＪＣ—１及ＺＤＪ—１等品牌,主要产地分布在山东、江苏、安徽、河南４个省份,全国年需求量大约２万ｔ。一些科研工作者正在研制水基脂肪酸酰胺类消泡剂,以期降低成本,并拓宽应用领域,但是水基产品的消泡效率还有待于进一步提高。

２聚醚消泡剂

２.１聚醚消泡剂概况聚醚消泡剂的主活性组分是环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物,分子量一般大于３０００。１９５４年,该类消泡剂首先由美国Ｗａｇｎｄｏｔｔ公司投产,此后得到了迅速发展［２］。特别是本世纪６０年代,西方国家基本上完成了环氧乙烷、环氧丙烷合成原料路线的转变,为制取环氧乙烷和环氧丙烷提供了大量的廉价原料,大大促进了聚醚产业的发展。我国聚醚消泡剂的生产起始于１９６９年,率先应用于抗生素发酵工业。８０年代中期,聚醚消泡剂开始在造纸工业投入使用,这使得铜版纸生产厂家受益匪浅。此类消泡剂的性能特点是:无毒、使用方便、分散性、热稳定性和化学稳定性好,不仅具有优良的消泡性能,而且具有稳定的抑泡能力［７］。聚醚消泡剂根据应用体系的具体环境可以制成油基或水基产品,同时聚醚也可与脂肪酸酰胺、有机硅等复配成消泡功能更强的复合消泡剂。

２.２聚醚消泡剂在造纸工业中的应用在涂布纸涂料配制工艺中,由于颜料、碱等起泡物质的存在,机械搅拌向体系的微环境内引入了空气,增加了微环境的相界面,形成由液膜、固体微粒和气相结合的三相泡沫,从而在纸张表面上产生了白点［２］。为了消除白点,并使纸质均匀、纸面洁白光滑、涂层坚固均一及印刷时的图样精致清晰,在涂布纸生产过程中必须加入适量的消泡剂。涂布纸消泡剂与制浆消泡剂有所不同,后者加入的消泡剂在洗涤工序即脱离纸浆,而前者则保留在纸品中,对纸张质量影响很大。涂布纸在技术上要求:任何造纸助剂的加入均对涂料的粘结性、分散性和印刷适应性无任何副作用,而且高质量的助剂品种还可以提高纸张的光泽度、拉毛速度及润滑性能。事实上,涂布纸消泡剂往往同时具有消泡、抑泡、上光、润滑等多种功能。涂布纸消泡剂品种繁多,不同的涂料配方须有不同的消泡剂配伍。例如,作为一种普通的涂布纸,铜版纸生产所需消泡剂的商品型号就有ＮＯＰＣＯ、ＳＮ和ＦＢＸ等多种品牌。但是,目前国内外涂布纸消泡剂的主活性组分一般均为聚醚,因为聚醚消泡剂的消泡、抑泡功能都很强,非常适于涂料配制工艺。众所周知,聚醚消泡剂的应用范围极广,它不仅是造纸工业不可或缺的助剂品种,而且在日用化学、纺织、石油、食品、橡胶等许多工业中都有重要的应用。

３有机硅消泡剂关于有机硅消泡剂早有许多文献研究,其国内外商品型号不下几十种,并且大多数都已被用户认可,但是它在造纸工业上的应用却是近几年的事情。有机硅消泡剂通常包括硅油（或硅膏）与乳化剂两个组分,两者缺一不可。所用硅油一般是二甲基硅油,而硅膏则由二甲基硅油和改性二氧化硅制备;乳化剂可以是Ｓｐａｎ、Ｔｗｅｅｎ或其它非离子表面活性剂,要求其ＨＬＢ值在８～１２范围内,自身不起泡或低泡,用量一般是硅油（或硅膏）的５%～５０%。此外,复合乳化剂比单一乳化剂的乳化效率高［８］。有机硅消泡剂的组成决定了它具有下列特征:（１）在化学结构上同其它有机消泡剂不同,活性基团近似非极性,与水、含有烃基或极性基团的物质均不发生缔合作用。（２）比其它有机消泡剂的消泡能力强,通常只需加入体系的质量分数１×１０-６～７５×１０-６,即可取得良好的消泡效果。（３）在化学性质上对于一般的物质呈惰性,不会同起泡物质发生化学反应。（４）有机硅耐热性、耐高低温性能好。硅油粘度在２００℃以上才逐渐上升,而其硅氧键却不分解。（５）硅油的柔性、润滑性良好,因此有机硅消泡剂有利于改善涂布纸的质量。（６）有机硅无毒、无污染、具有生理惰性,是一种时髦的环境友好物质。（７）有机硅耐候性、耐久性、耐老化性能突出,在任何环境条件下均能发挥其效能。（８）有机硅材料强度低,这一点对消泡剂产品没有不利影响。（９）有机硅产品价格昂贵,这是限制其发展的障碍,也是有机硅之所以不能象其它有机物那样应用广泛的重要原因。综上所述,有机硅消泡剂具有优良的综合性能,只是成本偏高。它可以应用于造纸工业的每个工序,消泡效率很高,而其抑泡效果有时差强人意。因而,有机硅可以与脂肪酸酰胺、聚醚等其它具有消泡抑泡活性的表面活性剂复配成复合消泡剂,这样既可以提高有机硅消泡剂的抑泡能力,又能降低产品的成本。随着表面活性剂复配技术的进展,有机硅消泡剂显示出广阔的应用前景和巨大的市场潜力。

４造纸工业消泡剂的发展趋势国际上表面活性剂的应用研究正由单一组分型向复合型转头,世界各国均对表面活性剂的复配技术投入了大量人力、物力和财力,取得了许多突破性的成果,表面活性剂的综合功能显著提高。表面活性剂制备技术及其应用呈纵深发展趋势。作为表面活性剂家族的重要一员,造纸消泡剂也具有同样的发展趋势。大家知道,目前以脂肪酸酰胺、聚醚、有机硅为代表的高效造纸消泡剂已经完全取代了传统的矿物油、植物油、醇等低效品种,为造纸工业做出了巨大贡献。展望未来,造纸工业将充分利用脂肪酸酰胺、聚醚、有机硅等活性组分各自的特点,大力发展复配技术,复合型消泡剂必将渗透到造纸工业的各步单元操作。尽管现在有机硅的价格偏高,但随着硅油合成原料价格的逐年降低以及合成路线的优化,配有有机硅组分的复合型造纸消泡剂将在未来的市场上占据主导地位。