　　两种磷酸型氟化物均不溶于水 ,但可完全分散在

水中 ,这对与食物直接接触的包装纸的生产有重要作
用。由于磷酸基的存在使其具有亲水性 ,必须与其他
防水剂一起使用 ,如烷烯酮二聚物 ( A KD) 、

烯基琥珀

酸酐 (ASA) 。

氟类施胶剂根据取代的官能团不同又可分为胺

类、

季胺盐类、

酯类等。根据亲水基类型可分为 :阳离

子、

阴离子、

非离子型以及两性离子等。

2 　氟类化合物的施胶机理

Smoo k 将施胶的纸产品定义为“使它们能抵抗液

体的浸入”。影响液体渗入速率的主要因素是在碰撞
液体和纤维表面之间形成的接触角的大小。施胶剂的
作用是提供给纤维较低的能量 ,促使液体在较大的面
积内移动。施胶现象可以在施胶后纸页的回湿能力和
毛细管渗透动力学的基础上理解。

含氟化合物在化学结构中有氟

2碳联结键 ,可以给

最终产品独特的性能 ,比如较低的表面能量 ,它们也有
内在的亲油性能。较低的表面能量和亲油性能的联合
就使产品具有抗水、

抗油的功能。而且 ,含氟化合物对

化学、

热一般具有稳定性。图 2 显示了在一张基纸上

含氟化合物的分子走向

[ 6 ]

,可见 ,氟类化合物的抗油脂

性能不是一个物理的屏障 ,而是由一个不可见的化学
屏障提供。

图

　含氟化合物的分子走向

2. 1 　润湿

当一滴液体 (例如油) 放在一个固体表面 (如纤维

素纤维) 上会形成一个接触角 ,接触角和不同的表面张
力之间的关系可由下面的杨氏方程得到反映 ,此方程
用于均一、

水平的表面。

co sθ=γ

- γ

(1)

这里θ是液体和固体界面的接触角 ,γ

是液体的

表面张力 ,γ

是固体的表面张力 ,γ

是固体和液体界

面间的张力。润湿反映了纸和液体 (油) 接触的过程 ,
固体 (纤维)

2空气界面被纤维2油的界面所代替。为了

简便 ,仅考虑扩散润湿。当一滴油在纸面上扩散时 ,单
位面积内纤维表面消失 ,一个单位面积的油界面和纤
维

2油界面形成。扩散系数

可以定义为

=γ

- γ

(2)

是纤维

2液体 (油) 界面间的能量 ,γ

是纤维的

表面张力 ,γ

是液体的表面张力。正的扩散系数表示

液体在纤维表面自发地扩散并润湿纤维。定性地讲 ,
如果不希望液体扩散或者润湿 ,那么纤维表面的张力

应该尽可能地小。氟类化合物施胶剂的处理会大

大降低γ

,润湿程度减小 , Y. Liu 的研究结果见表 1 。

表

　氟类化合物处理后纸页的接触角和表面张力

F/ %

水

°θ

碘化物

°γ

/ mJ

・

- 2

/ mJ

・

- 2

/ mJ

・

- 2

油

空白

≈

50 . 6

36 . 2

86 . 8

≈

0 . 062 50 . 2

72 . 5

24 . 4

28 . 6

53 . 1

0 . 093 57 . 3

82 . 4

20 . 0

26 . 9

46 . 9

0 . 116 65 . 9

85 . 7

18 . 6

22 . 4

41 . 1

0 . 176 90 . 8

86 . 8

18 . 2

9 . 5

27 . 7

2. 2 　毛细管透过作用动力学

液体透过像纸这样的多孔性介质是一个复杂的现

象 ,因为对纸页中非均一的孔隙结构建模非常困难。
假定纸页中包含一束一定大小的毛细管 ,可以用 L u

cas - Wa shbur n 公式来理解影响施胶现象的一些关键

参数。

d l

co sθ

4η

(

)

这里

是液体渗透的距离

, R

是毛细管半径 ,γ

是

液体 (油) 的表面张力 ,η是液体的黏度 ,θ是液体在纤
维表面形成的接触角。在这些参数中 ,γ 和η是渗透
液体的性质 ,为了降低渗透 ,可以降低γ

co sθ,增大θ。

氟类化合物的施胶不改变纸页的结构 ,这就意味着

不会改变。比如烹调油在经氟类化学品处理的纸张上
的接触角为 129°(co sθ= - 0. 63) ,

dl / dt

< 0 。显然 ,

这样的接触角可以完全阻止油脂对纸张的润湿和渗
透 ,达到抗油抗脂的目的。不难得出 ,在使用氟类施胶
纸生产防油纸时不需苛求过高的打浆度。

3 　氟类施胶剂的应用

根据添加方式的不同 ,氟类施胶剂在造纸工业中

的使用方法分为内部施胶和表面施胶两种。

3. 1 　内部施胶

内部施胶是将氟类施胶剂添加于纸浆中 (通常是

在压力筛入口) ,从而改变纤维表面的润湿性质。这种
施胶方式对所有纤维都进行了处理 ,通常与助留剂、

防

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　2007 年　第 1 期　　　　　　　　　　

《黑　龙　江　造　纸》　　　　　　　　　　　　　　　　　　