ALKYL KETENE DIMER TRONG sản XUẤT GIẤY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM KHOA CƠNG NGHỆ HỐ HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HỐ HỌC TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: ALKYL KETENE DIMER TRONG SẢN XUẤT GIẤY Giảng viên hướng dẫn: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH Sinh viên thực hiện: PHAN THỊ MINH NGUYỆT – DH18HS – 18139122 TP.HCM -01/2022 LỜI MỞ ĐẦU Từ người phát minh ra, giấy chiếm phần quan trọng sống người văn minh nhân loại Ngoài việc giúp người lưu giữ truyền đạt kiến thức, giấy coi loại vật liệu thân thiện với môi trường để sản xuất bao bì, dụng cụ ăn uống, giấy dán tường, … Tuy nhiên, giấy vật liệu bền đặc biệt môi trường ẩm cao Chính vậy, quy trình sản xuất giấy, người ta thêm vào giai đoạn gia keo cho giấy để nâng cao khả kháng ẩm, chống thấm nhằm nâng cao độ bền cho giấy Chất hoạt động bề mặt hoá chất thường sử dụng để gia keo cho giấy Trong đó, chất thường sử dụng để gia keo giấy Alkyl Ketene Dimer hay gọi keo AKD AKD sử dụng nhiều để gia cơng giấy có tính kinh tế cao, sử dụng tốt mơi trường xeo giấy kiềm tính MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU DANH MỤC CÁC HÌNH PHẦN 1: TỔNG QUAN I TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY Nguyên liệu Tạo bột giấy thô Tẩy trắng bột giấy Phân tán nghiền bột giấy Phối trộn 6 Xeo giấy Gia keo II TỔNG QUAN VỀ ALKYL KETENE DIMER (AKD) Công thức hố học, tính chất Tổng hợp .8 Nhũ hoá AKD .8 PHẦN 2: KEO ALKYL KETENE DIMER (AKD) TRONG GIA KEO GIẤY .8 I PHẢN ỨNG CỦA ALKYL KETENE DIMER (AKD) II CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC GIỮA KEO AKD VÀ GIẤY (GIA KEO NỘI BỘ) III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ GIA KEO CỦA AKD 11 Tỷ lệ, nồng độ chất phối trộn: .11 Độ pH môi trường xeo giấy 11 PHẦN 3: KẾT LUẬN 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Máy nghiền bột giấy Hình 2: Hình ảnh máy xeo giấy Hình 3: Cơng thức hố học keo AKD Hình 4: Phản ứng tạo thành AKD Hình 5: Phản ứng giữ AKD Cellolose Hình 6: Phản ứng AKD nước Hình 7: Hình ảnh minh hoạ trình gia keo giấy AKD .10 PHẦN 1: TỔNG QUAN I TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY Nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất giấy cellulose từ gỗ giấy tái chế Những loại gỗ thường dùng để làm giấy chất lượng cao: Gỗ Sồi, gỗ Bạch đàn, gỗ Linh sam, gỗ Vân sam, gỗ Cáng lò, gỗ Thông, gỗ Thông rụng lá, gỗ Dương Tạo bột giấy thô Bột giấy thô sản xuất từ gỗ cách xử lý học xử lý hoá học - Xử lý học: Bột giấy học sử dụng cho giấy in báo, giấy chuyên dụng, khăn giấy, bìa  Bột gỗ mài trắng: mài từ gỗ bóc vỏ máy mài gỗ  Bột gỗ mài nâu: hình thành gỗ thấm ướt trước mài  Bột nhiệt cơ: Được sản xuất từ phế liệu gỗ băm nhỏ vỏ bào xưởng cưa Theo phương thức TMP hay “bột nhiệt cơ”, chúng làm thấm ướt 130 °C Sau nước thêm vào miếng gỗ nghiền máy nghiền - Xử lý hố học: bột giấy hóa học tráng phủ để đảm bảo bề mặt nhẵn để in gọi giấy mịn có tráng (hoặc giấy khơng gỗ) sử dụng sản xuất lịch, tạp chí báo cáo kinh doanh Các mảnh gỗ xử lý hóa học cách nấu Sau nấu 12 đến 15 tiếng sợi tách khỏi thành phần cứng với cellulose Tẩy trắng bột giấy Thực chất giai đoạn trình loại bỏ lignin khỏi hỗn hợp bột giấy Lignin ba thành phần gỗ, nguyên nhân tạo màu vàng cho giấy sản xuất Tác nhân thường sử dụng để tẩy trắng bột giấy Clo Tuy nhiên, phương pháp gây vấn đề lớn ô nhiễm môi trường Từ năm 1990, cơng nghệ ECF (quy trình tẩy trắng giấy không sử dụng nguyên tố Clo, khử ligin oxi-kiềm) triển khai xây dựng phát triển ngày Phân tán nghiền bột giấy Bột giấy nghiền máy nghiền trước đưa qua máy giấy Bên máy nghiền dung dịch bột giấy đậm đặc chảy qua trục lăn có dao dao gắn cố định Sợi cắt hay ép tùy theo điều chỉnh dao Phối trộn Bột giấy sau tẩy trắng đc phối trộn với phụ gia khác để đạt chất lượng mong muốn Một số chất thường phối trộn vào giấy CaCO 3, đất xét,… Xeo giấy Máy nghiền bột giấy Xeo giấy giai đoạn quan trọng định chất lượng giấy có hai phần chính, phần ướt phần khơ Phần ướt giúp hình thành cấu trúc tờ giấy phần khô giúp sấy khô để tăng chất lượng độ nhẵn giấy Gia keo Có hai hình thức gia keo gia keo nội gia keo bề mặt Quá trình gia keo nội diễn trước xeo giấy, hoá chất gia keo thêm vào dung dịch bột giấy trước xeo Quá trình gia keo bề mặt tiến hành sau giấy xeo, hoá chất xeo giấy thêm vào bề mặt giấy sấy tương đối Hình ảnh máy xeo giấy Mục đích gia keo giấy để tăng tính chống thấm, giúp hạn chế tình trạng lem mực in góp phần làm tăng độ bền bục cho giấy Một số phươn pháp thường sử dụng để gia keo giấy là:  Gia keo nhựa thông – Phèn nhôm  Gia keo với Alkenyl Succinic Anhydric (ASA)  Gia keo với Alkyl Ketene Dimer (AKD) Hiện nay, phương pháp gia keo nội phương pháp thường sử dụng II TỔNG QUAN VỀ ALKYL KETENE DIMER (AKD) Cơng thức hố học, tính chất Alkyl ketene dimer keton khơng no có dạng vịng Có thể chia phân tử Alkyl ketene dimer thành hai phần: Phần thứ mạch hydrocacbon có tính kị nước, phần thứ hai vịng lactone có chứa nhóm cacbonyl có khả phản ứng với nhóm OH Cơng thức ởhố học keo màu AKD trắng sữa, hàm lượng rắn Keo AKD thị trường thường dạng lỏng, khoảng 20% Bảo quản pH từ 3-4.5 20 oC tháng, nhũ tương mang điện tích dương Tổng hợp AKD tổng hợp qua giai đoạn: Đầu tiên điều chế axit béo, cho axit thu tác dụng với PCl3 tạo thành axit clorua, sau tiếp tục khử với HCI, dimer dóng vịng phân tử clorua acid Tiếp theo phản ứng ngưng tụ vịng lactone thơng qua tạo axit trung gian phản ứng tách hydrohalogenua dung môi hữu Phản ứng tạo thành AKD Nhũ hoá AKD Keo AKD sử dụng để gia keo giấy phải dạng nhũ tương Q trình nhũ hố AKD thường thực sau:  Phân tán sáp AKD dạng vảy nến dung dịch nước (đã thêm chất ổn định nhủ tương) đun nóng tới nhiệt độ khoảng 75-90 oC  Sau sáp AKD tan hết nén ép dung dịch cho chảy qua màng có lổ thật mịn (khoảng 0,5-2 µm) làm nguội để thu nhũ tương AKD PHẦN 2: KEO ALKYL KETENE DIMER (AKD) TRONG GIA KEO GIẤY I PHẢN ỨNG CỦA ALKYL KETENE DIMER (AKD) AKD có khả tham gia hai phản ứng: - Phản ứng với nhóm OH Cellulose tạo thành este ß-keton: Đổi với phản ứng AKD cellulose, có nhiều ý kiến khác Dù liên kết ester ß-keton khó đạt được, chế hình thành liên kết cộng hóa trị giả thiết thuyết phục Tất khảo sát giả thiết tiến hành phịng thí nghiệm - Alkyl ketene dimer cịn tác dụng với nước để tạo thành axit ß-kento Phản ứng giữ AKD Cellolose khơng bền có khả decacbocyl để tạo kenton tương ứng Phản ứng AKD nước II CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC GIỮA KEO AKD VÀ GIẤY (GIA KEO NỘI BỘ) Tương tác keo AKD giấy gồm giai đoạn: - Giai đoạn 1: Những mũ keo phân tán ổn định điện tích dương trước hết hấp thụ xơ sợi lực hút tĩnh điện Việc bổ sung tinh bột cation giai đoạn nhủ tương để hỗ trợ cho bảo - lưu AKD Giai đoạn 2: Khi băng giấy sấy khô, keo AKD hấp thu nóng chảy nhờ nhiệt độ phận sấy sau dàn bề mặt giấy - tốt Giai đoạn 3: Phản ứng hóa học AKD với nhóm OH Cellulose Phản ứng diễn nhanh phần lớn nước dã bay - nghĩa cuối giai đoạn sấy Giai đoạn 4: Diễn trình định hướng nhanh chóng phân tử AKD cho phần hydrocacbon phần kị nước hướng bê măt tờ giấy, phần nhóm chức tạo thành liên kết với xơ sợi làm cho phân tử AKD định chặt lên bề mặt xơ sợi (giấy) Nhờ định hướng mà độ chống thấm tăng lên Sự định hướng khơng sảy q trình sấy mà tiếp tục diễn khoảng thời gian ngắn sau xeo giấy xong Điều có nghĩa độ chống thấm liên tục tăng trình 10 Hình ảnh minh hoạ trình gia keo giấy AKD III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ GIA KEO CỦA AKD Tỷ lệ, nồng độ chất phối trộn: - Chất độn: Chất độn có khả hấp thụ keo cho nhiều chất - độn làm giảm hiệu keo Tinh bột cation: chất thêm vào keo AKD tạo thành nhủ tương Tinh bột cation giúp tăng độ bám keo AKD vào xơ sợi giai đoạn đầu Việc tăng hàm lượng chất làm tăng hiệu keo AKD Độ pH môi trường xeo giấy Keo AKD hoạt động tốt mơi trường kiềm nhẹ, có pH từ 8-9 Tuy nhiên độ kiềm tính (nồng độ OH-) môi trường cao gây tượng hồi keo  Hiện tượng hồi keo xảy nồng độ OH - cao làm tăng phản ứng thuỷ phân keo AKD, từ làm giảm tính chống thấm giấy 11 PHẦN 3: KẾT LUẬN Mặc dù loại giấy sản xuất cần giai đoạn gia keo Tuy nhiên, loại giấy u cầu tính chống thấm cao giai đoạn gia keo giấy khơng thể thiếu Các hố chất thường sử dụng để gia keo giấy là: Nhựa thông – Phèn nhôm, Alkenyl Succinic Anhydric (ASA), Alkyl Ketene Dimer (AKD) Keo AKD cho hiệu gia keo tốt mơi trường kiềm nhẹ AKD gồm có hai phần: Mạch hydrocacbon có tính kị nước vịng lactone có khả phản ứng với nhóm OH - Cellulose Mặc dù nhiều tranh cãi phản ứng AKD Cellulose, thực tế keo AKD chứng minh lựa chọn cho hiệu gia keo kinh tế cao 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Nguyễn Thu Duyên – 2012 – Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng đến q trình gia keo giấy in ánh tím định lượng 80g/m2 nhà máy giấy Xuân Đức - Tạ Đức Long – 2010 – Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu nâng cao hiệu gia keo AKD sản xuất giấy tổng công ty giấy Việt Nam - Yutaka Yoshida, Laurent Heux, Akira Isogai – 2012 - Heterogeneous reaction between cellulose and alkyl ketene dimer under solvent-free conditions - https://www.sappi.com/how-paper-made - https://vietnamese.alibaba.com/g/alkyl-ketene-dimer-emulsion.html 13 ... AKD .8 PHẦN 2: KEO ALKYL KETENE DIMER (AKD) TRONG GIA KEO GIẤY .8 I PHẢN ỨNG CỦA ALKYL KETENE DIMER (AKD) II CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC GIỮA KEO AKD VÀ GIẤY (GIA KEO NỘI BỘ) III CÁC... gia keo giấy AKD .10 PHẦN 1: TỔNG QUAN I TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY Nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất giấy cellulose từ gỗ giấy tái chế Những loại gỗ thường dùng để làm giấy chất... thường sử dụng II TỔNG QUAN VỀ ALKYL KETENE DIMER (AKD) Cơng thức hố học, tính chất Alkyl ketene dimer keton khơng no có dạng vịng Có thể chia phân tử Alkyl ketene dimer thành hai phần: Phần thứ