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聚丙烯酰胺在造纸干强剂中的应用

发布时间:2014-3-15 来源:华康水处理
 
聚丙烯酰胺在造纸干强剂中的应用

造纸干强剂广泛应用于包装用纸(瓦楞纸、牛皮纸等)、文化用纸等制造,能有效提高纸张的干强度,改善纸张的物理性能。同时对细小纤维和填料有助留和黏结作用,减少纤维流失和减轻“掉毛”“掉粉”现象。它能产生足够的干强度而允许使用低廉的纤维原料或较高比例的二次纤维。

应用过和程中起到以下作用:

1.能提高纸张抗拉强度、耐破度、环压强度等物理指标;

2.增加及改进微细纤维及填料的保留率;

3.提高松香胶的施胶效果;

4.损纸回收容易。

概述:

用以增强纸及纸板强度的一类精细化学品称为造纸增强剂,纸张增强剂根据效果不同,可分为干强剂和湿强剂两类, 其增强机理亦有所不同。对于湿强剂,作者已经作了论述。干强剂是造纸工业中增加纸张强度的另一类重要化学品,许多水溶性的,与纤维能形成氢键结合的高聚物都可以成为干强剂。干强剂通常用于补偿添加填料或低等级的纤维(如再生纤维) 所引起的纸强度的下降。

一、造纸干强剂增强机理

天然和合成干强剂大部分都是亲水性高分子,这些高分子分散在纤维之间增加了纤维间成键数量,从而达到提高纸张强度的目的。大多的干强剂都含有接在主链环上的阳离子基团,这样就增加了聚合物和纤维间的结合力,提高了聚合物的留着性。目前常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物(如阳离子淀粉、阴离子淀粉) 、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然产物类干强剂。在大多数情况下,仅加入质量分数0. 1 %0. 35 %的该类物质就可达到有效的干强效果。我国目前则以阴离子聚丙烯酰胺和改性淀粉为主。纸的强度是受多种因素影响的,首先取决于成纸中纤维间的结合力和纤维本身的强度,以及纸中纤维的排列和分布。而最主要的是纤维间结合力,纤维的结合力一般有四种:化学键、氢键、范德华力和纤维表面交织力。其中氢键结合力是纸张结合强度产生的主要方式,纤维素分子的羟基相当多,由无数微纤维相互间形成的氢键结合力是很大的,这是干强度产生的主要原因。干强剂从其分子结构的特点来看大都是含有多羟基的高分子聚合物,这就是与纤维素分子间形成氢键结合的基础,干强剂分子中的氢键形成基团与纤维表面的羟基形成氢键。如淀粉的自由葡萄糖羟基参与了纤维表面纤维素分子氢键的形成,所以淀粉增加了内部纤维的结合力,在两束纤维间的自然结合面上增加了氢键的数量。同时干强剂对纸页成形过程有一定的改进作用,干强剂此时起高效分散剂的作用,即干强剂使浆中纤维分布更均匀,提供了更多的纤维间以及纤维与高分子间结合,从而提高了干强度。

二、聚丙烯酰胺应用于干强剂

聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚或与其它单体共聚而生成的质量分数在50 %以上的水溶性高分子。它的生产方法主要有3 :水溶液聚合法、反相乳液聚合法和辐射聚合法 PAM 是丙烯酰胺(AM) 共聚或与其它单体共聚而生成的质量分数在50 %以上的水溶性高分子。根据官能团类型, PAM 可分为非离子型、阴离子型(APAM) 、阳离子型(CPAM) 和两性型4 类。PAM 具有易水解、使用方便、环境友好等优点,它可用作纸张增强剂、助留助滤剂等。但PAM 呈电中性,不能有效地吸附在纸浆中的纤维上,因此用作纸张增强剂时需进行离子化处理。常用的方法有:通过酰胺基水解得到含部分羧基的阴离子型聚丙烯酰胺(A2PAM) ; 通过Hof2mann 降解反应或Mannich 反应生成阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM) ;或通过丙烯酰胺和其它单体共聚生成阴离子型、阳离子型或两性聚丙烯酰胺。

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