TÌM HIỂU về DIMETHICONE TRONG mỹ PHẨM

TRƢỜNG 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 hƣớng dẫn: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH
Sinh viên thực hiện:
PHAN THỊ MINH NGUYỆT – DH18HS – 18139122

TP.HCM -01/2022
1


LỜI MỞ ĐẦU
Từ khi đƣợc con ngƣời phát minh ra, giấy chiếm một phần quan trọng trong cuộc sống
của con ngƣời và nền văn minh nhân loại. Ngoài việc giúp con ngƣời lƣu giữ và truyền
đạt kiến thức, giấy còn đƣợc coi nhƣ một loại vật liệu thân thiện với mơi trƣờng để sản
xuất bao bì, dụng cụ ăn uống, giấy dán tƣờng, … Tuy nhiên, giấy là một vật liệu khá kém
bền đặc biệt là trong môi trƣờng ẩm cao. Chính vì vậy, trong quy trình sản xuất giấy,
ngƣời ta thêm vào giai đoạn gia keo cho giấy để nâng cao khả năng kháng ẩm, chống
thấm nhằm nâng cao độ bền cho giấy.
Chất hoạt động bề mặt là hoá chất thƣờng đƣợc sử dụng để gia keo cho giấy. Trong đó,
chất thƣờng đƣợc sử dụng để gia keo giấy là Alkyl Ketene Dimer hay còn gọi là keo
AKD. AKD đƣợc sử dụng nhiều để gia cơng giấy vì nó có tính kinh tế cao, sử dụng tốt
trong mơi trƣờng xeo giấy kiềm tính.

2

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 2
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................... 4
PHẦN 1: TỔNG QUAN...................................................................................................... 5
I.

TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY .............................................. 5
1. Nguyên liệu ............................................................................................................ 5
2. Tạo bột giấy thô ..................................................................................................... 5
3. Tẩy trắng bột giấy ..................................................................................................... 5
4. Phân tán và nghiền bột giấy ...................................................................................... 6
5. Phối trộn .................................................................................................................... 6
6. Xeo giấy .................................................................................................................... 6
7. Gia keo ...................................................................................................................... 7

II. TỔNG QUAN VỀ ALKYL KETENE DIMER (AKD)............................................ 7
1. Công thức hố học, tính chất ................................................................................. 7
2. Tổng hợp ................................................................................................................ 8
3. Nhũ hoá AKD ........................................................................................................ 8
PHẦN 2: KEO ALKYL KETENE DIMER (AKD) TRONG GIA KEO GIẤY ................ 8
PHẢN ỨNG CỦA ALKYL KETENE DIMER (AKD) ........................................... 8

I.

II. CƠ CHẾ TƢƠNG TÁC GIỮA KEO AKD VÀ GIẤY (GIA KEO NỘI BỘ) ......... 9
III.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ GIA KEO CỦA AKD .......... 11

1. Tỷ lệ, nồng độ các chất phối trộn:........................................................................ 11

2. Độ pH của môi trƣờng xeo giấy........................................................................... 11
PHẦN 3: KẾT LUẬN ....................................................................................................... 12
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 13

3


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1: Máy nghiền bột giấy ................................................................................. 6
Hình 2: Hình ảnh máy xeo giấy ............................................................................. 6
Hình 3: Cơng thức hố học của keo AKD ............................................................. 7
Hình 4: Phản ứng tạo thành AKD ......................................................................... 8
Hình 5: Phản ứng giữ AKD và Cellolose .............................................................. 9
Hình 6: Phản ứng giữa AKD và nƣớc ................................................................... 9
Hình 7: Hình ảnh minh hoạ quá trình gia keo giấy của AKD ............................. 10

4


PHẦN 1: TỔNG QUAN
I. TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY
1. Nguyên liệu
Nguyên liệu chính để sản xuất giấy là cellulose từ gỗ hoặc giấy tái chế.
Những loại gỗ dƣới đây thƣờng đƣợc dùng để làm giấy chất lƣợng cao:
Gỗ Sồi, gỗ Bạch đàn, gỗ Linh sam, gỗ Vân sam, gỗ Cáng lị, gỗ Thơng,
gỗ Thơng rụng lá, gỗ Dƣơng.

2. Tạo bột giấy thô
Bột giấy thô đƣợc sản xuất từ gỗ bằng 2 cách chính đó là xử lý cơ học và xử
lý hoá học.

-

Xử lý cơ học: Bột giấy cơ học đƣợc sử dụng cho giấy in báo, giấy chuyên
dụng, khăn giấy, bìa
 Bột gỗ mài trắng: đƣợc mài từ gỗ đã đƣợc bóc vỏ trong các máy mài
gỗ.
 Bột gỗ mài nâu: hình thành khi các cây gỗ đƣợc thấm ƣớt trƣớc khi
đƣợc mài.
 Bột nhiệt cơ: Đƣợc sản xuất từ phế liệu gỗ đƣợc băm nhỏ hoặc vỏ bào
của các xƣởng cƣa. Theo phƣơng thức TMP hay “bột nhiệt cơ”, chúng
đƣợc làm thấm ƣớt ở 130 °C. Sau đó nƣớc đƣợc thêm vào và các
miếng gỗ này đƣợc nghiền trong các máy nghiền.
- Xử lý hoá học: bột giấy hóa học đƣợc tráng phủ để đảm bảo bề mặt nhẵn
để in đƣợc gọi là giấy mịn có tráng (hoặc giấy khơng gỗ) và đƣợc sử
dụng trong sản xuất lịch, tạp chí và báo cáo kinh doanh. Các mảnh gỗ
đƣợc xử lý hóa học bằng cách nấu. Sau khi nấu 12 đến 15 tiếng các sợi
sẽ đƣợc tách ra khỏi các thành phần cứng đi cùng với cellulose.

3. Tẩy trắng bột giấy
Thực chất của giai đoạn này là quá trình loại bỏ lignin khỏi hỗn hợp bột
giấy. Lignin là một trong ba thành phần chính của gỗ, cũng là nguyên nhân
5


tạo màu vàng cho giấy khi sản xuất. Tác nhân thƣờng đƣợc sử dụng để tẩy
trắng bột giấy là Clo. Tuy nhiên, phƣơng pháp này gây ra vấn đề lớn về ô
nhiễm môi trƣờng. Từ năm 1990, công nghệ ECF (quy trình tẩy trắng giấy
khơng sử dụng ngun tố Clo, khử ligin bằng oxi-kiềm) đƣợc triển khai xây
dựng và phát triển cho đến ngày nay.

4. Phân tán và nghiền bột giấy
Bột giấy đƣợc nghiền trong các máy nghiền trƣớc khi đƣa qua máy
giấy. Bên trong máy nghiền dung dịch bột giấy đậm đặc chảy qua giữa một
trục lăn có dao và các dao gắn cố định. Sợi sẽ đƣợc cắt hay ép tùy theo các
điều chỉnh dao.

1. Máy nghiền bột giấy

5. Phối trộn
Bột giấy sau khi đƣợc tẩy trắng sẽ đc phối trộn với các phụ gia khác để đạt chất
lƣợng nhƣ mong muốn. Một số chất thƣờng đƣợc phối trộn vào giấy là CaCO3, đất
xét,…

6. Xeo giấy
Xeo giấy là một trong những giai đoạn quan trọng nhất quyết định chất lƣợng giấy
và nó có hai phần chính, đó là phần ƣớt và phần khơ. Phần ƣớt giúp hình thành cấu
trúc chính của tờ giấy và phần khơ giúp sấy khô để tăng chất lƣợng cũng nhƣ độ
nhẵn của giấy.

6
2. Hình ảnh máy xeo giấy


7. Gia keo
Có hai hình thức gia keo là gia keo nội bộ và gia keo bề mặt. Quá trình gia keo
nội bộ sẽ diễn ra trƣớc khi xeo giấy, các hoá chất gia keo sẽ đƣợc thêm vào dung
dịch bột giấy trƣớc khi xeo. Quá trình gia keo bề mặt sẽ đƣợc tiến hành sau khi
giấy đã đƣợc xeo, các hoá chất xeo giấy sẽ đƣợc thêm vào bề mặt của giấy đã
đƣợc sấy tƣơng đối.
Mục đích của gia keo giấy là để tăng tính chống thấm, giúp hạn chế tình trạng lem

mực khi in và góp phần làm tăng độ bền bục cho giấy. Một số phƣơn pháp thƣờng
đƣợc sử dụng để gia keo giấy là:
 Gia keo bằng nhựa thông – Phèn nhôm
 Gia keo với Alkenyl Succinic Anhydric (ASA)
 Gia keo với Alkyl Ketene Dimer (AKD)
Hiện nay, phƣơng pháp gia keo nội bộ là phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng.

II. TỔNG QUAN VỀ ALKYL KETENE DIMER (AKD)
1. Cơng thức hố học, tính chất
Alkyl ketene dimer là một keton khơng no có dạng vịng 4. Có thể chia phân tử
Alkyl ketene dimer thành hai phần: Phần thứ nhất là mạch hydrocacbon có tính kị
nƣớc, phần thứ hai là vịng lactone có chứa nhóm cacbonyl có khả năng phản ứng
với nhóm OH.

3. Cơng thức hố học của keo AKD

Keo AKD trên thị trƣờng thƣờng ở dạng lỏng, màu trắng sữa, hàm lƣợng rắn
khoảng 20%. Bảo quản ở pH từ 3-4.5 và 20oC đƣợc một tháng, nhũ tƣơng mang
điện tích dƣơng.

7


2. Tổng hợp
AKD đƣợc tổng hợp qua các giai đoạn: Đầu tiên là điều chế axit béo, tiếp theo cho
axit thu đƣợc tác dụng với PCl3 tạo thành axit clorua, sau đó tiếp tục khử với HCI,
dimer dóng vịng của 2 phân tử clorua acid. Tiếp theo là phản ứng ngƣng tụ vịng
lactone thơng qua sự tạo một axit trung gian bằng phản ứng tách hydrohalogenua
trong dung môi hữu cơ.

4. Phản ứng tạo thành AKD

3. Nhũ hoá AKD
Keo AKD sử dụng để gia keo giấy phải ở dạng nhũ tƣơng. Q trình nhũ hố
AKD thƣờng đƣợc thực hiện nhƣ sau:
 Phân tán sáp AKD dạng vảy nến trong dung dịch nƣớc (đã đƣợc thêm các
chất ổn định nhủ tƣơng) đun nóng tới nhiệt độ khoảng 75-90 oC.
 Sau khi sáp AKD tan hết thì nén ép dung dịch này cho chảy qua màng có lổ
thật mịn (khoảng 0,5-2 µm) rồi làm nguội để thu đƣợc nhũ tƣơng AKD.

PHẦN 2: KEO ALKYL KETENE DIMER (AKD) TRONG
GIA KEO GIẤY
I.

PHẢN ỨNG CỦA ALKYL KETENE DIMER (AKD)
AKD có khả năng tham gia hai phản ứng:
-

Phản ứng với nhóm OH của Cellulose tạo thành este ß-keton:

8


Đổi với phản ứng giữa AKD và cellulose, cũng có nhiều ý kiến khác nhau. Dù
liên kết ester ß-keton khó đạt đƣợc, cơ chế hình thành liên kết cộng hóa trị là
giả thiết thuyết phục. Tất cả các khảo sát và giả thiết đều tiến hành trong phịng
thí nghiệm.

5. Phản ứng giữ AKD và Cellolose

-

Alkyl ketene dimer cịn có thể tác dụng với nƣớc để tạo thành axit ß-kento
khơng bền và có khả năng decacbocyl để tạo ra các kenton tƣơng ứng.

6. Phản ứng giữa AKD và nước

II.

CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC GIỮA KEO AKD VÀ GIẤY (GIA
KEO NỘI BỘ)
Tƣơng tác giữa keo AKD và giấy gồm 4 giai đoạn:
-

Giai đoạn 1: Những chiếc mũ keo phân tán đƣợc ổn định bằng điện tích
dƣơng trƣớc hết đƣợc hấp thụ trên xơ sợi bằng lực hút tĩnh điện. Việc
bổ sung tinh bột cation ở giai đoạn nhủ tƣơng chính là để hỗ trợ cho sự
bảo lƣu AKD.

9


-

Giai đoạn 2: Khi băng giấy đƣợc sấy khô, keo AKD đƣợc hấp thu sẽ
nóng chảy nhờ nhiệt độ ở bộ phận sấy và sau dàn đều trên bề mặt giấy
tốt hơn.

-

Giai đoạn 3: Phản ứng hóa học giữa AKD với nhóm OH của Cellulose.
Phản ứng này diễn ra rất nhanh khi phần lớn nƣớc dã đƣợc bay hơi
nghĩa là ở cuối giai đoạn sấy.

-

Giai đoạn 4: Diễn ra quá trình định hƣớng nhanh chóng của các phân tử
AKD sao cho phần hydrocacbon là phần kị nƣớc hƣớng ra ngoài bê măt
tờ giấy, phần nhóm chức tạo thành liên kết với xơ sợi làm cho các phân
tử AKD định chặt lên bề mặt xơ sợi (giấy). Nhờ sự định hƣớng này mà
độ chống thấm tăng lên. Sự định hƣớng này khơng chỉ sảy ra trong q
trình sấy mà cịn tiếp tục diễn ra trong khoảng thời gian ngắn sau khi
xeo giấy xong. Điều này có nghĩa là độ chống thấm liên tục tăng trong
quá trình.

7. Hình ảnh minh hoạ quá trình gia keo giấy của AKD

10


III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ GIA KEO
CỦA AKD
1. Tỷ lệ, nồng độ các chất phối trộn:
-

Chất độn: Chất độn có khả năng hấp thụ keo vì vậy khi cho nhiều chất
độn sẽ làm giảm hiệu quả của keo

-

Tinh bột cation: đây là chất đƣợc thêm vào keo AKD khi tạo thành nhủ
tƣơng. Tinh bột cation giúp tăng độ bám keo AKD vào xơ sợi ở giai
đoạn đầu. Việc tăng hàm lƣợng của chất này sẽ làm tăng hiệu quả của
keo AKD.

2. Độ pH của môi trường xeo giấy
Keo AKD hoạt động tốt ở môi trƣờng kiềm nhẹ, có pH từ 8-9. Tuy
nhiên khi độ kiềm tính (nồng độ OH-) của môi trƣờng quá cao sẽ gây ra
hiện tƣợng hồi keo.
 Hiện tƣợng hồi keo xảy ra khi nồng độ OH- cao làm tăng phản ứng thuỷ
phân của keo AKD, từ đó làm giảm tính chống thấm của giấy.

11


PHẦN 3: KẾT LUẬN
Mặc dù không phải loại giấy nào khi sản xuất cũng cần giai đoạn gia keo. Tuy nhiên, đối
với những loại giấy yêu cầu tính chống thấm cao thì giai đoạn gia keo giấy là khơng thể
thiếu. Các hoá chất thƣờng sử dụng để gia keo giấy là: Nhựa thông – Phèn nhôm,
Alkenyl Succinic Anhydric (ASA), Alkyl Ketene Dimer (AKD). Keo AKD cho hiệu quả
gia keo tốt ở mơi trƣờng kiềm nhẹ. AKD gồm có hai phần: Mạch hydrocacbon có tính kị
nƣớc và vịng lactone có khả năng phản ứng với nhóm OH- của Cellulose. Mặc dù vẫn
còn nhiều tranh cãi về phản ứng giữa AKD và Cellulose, trong thực tế keo AKD đã
chứng minh rằng nó là một trong những lựa chọn cho hiệu quả gia keo và kinh tế cao.

12


TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Nguyễn Thu Duyên – 2012 – Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu các yếu tố ảnh hƣởng

đến q trình gia keo giấy in ánh tím định lƣợng 80g/m2 tại nhà máy giấy Xuân Đức.
- Tạ Đức Long – 2010 – Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia keo
AKD trong sản xuất giấy tại 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.
- />- />
13