在造紙工業(yè)中,聚丙烯酰胺的應(yīng)用技術(shù)*成熟。其用途一般取決于分子量和羧基含量,按照分子量和羧基含量劃分的使用范圍。分子量低且羧基含量高的一般用作分散劑;中等分子量(10萬(wàn)~100萬(wàn))、中等羧基含量(5%~10%)的用作增強(qiáng)劑;中高分子量(200萬(wàn)~500萬(wàn))的,用作助留助濾劑;分子量高、羧基含量低的用作廢水絮凝劑,也可用作纖維分散劑,依其用量而定。聚丙烯酰胺還可以和淀粉、殼聚糖等進(jìn)行接枝或復(fù)配來(lái)提高其使用性能。
為了獲得良好的干強(qiáng)度性能,聚合物的分子鏈要求具有足夠的長(zhǎng)度以提供良好的吸附性能和氫鍵結(jié)合的位置。但不要大到能使纖維橋連起來(lái)造成絮凝,甚至破壞了紙頁(yè)的勻度,對(duì)于大多數(shù)聚丙烯酰胺類的干強(qiáng)樹脂來(lái)說,適宜的分子量范圍是在10萬(wàn)~50萬(wàn)。
未經(jīng)改性的聚丙烯酰胺不能直接對(duì)大多數(shù)紙漿起作用,因此所有的聚丙烯酰胺增干強(qiáng)劑的商品,都含有一些能加強(qiáng)樹脂吸附性的取代基。這些取代基的量一般都很少,大致是丙烯酰氨基的5%~10%(摩爾)。取代基的類型可以是陰離子、陽(yáng)離子,或者具有疏水性,也可以是這些取代基的任何一種組合物。
CPAM廣泛用于各種紙和紙板中,其優(yōu)點(diǎn)是自身帶有正電荷,使用時(shí)不需加入硫酸鋁等沉淀劑。一般中高分子量(200萬(wàn)~500萬(wàn))的CPAM是*常用的助留助濾劑。胺甲基化的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺用于高速紙機(jī)中,在較高填料用量時(shí)可以提高網(wǎng)部和壓榨部的脫水和紙機(jī)的車速,并可節(jié)省用漿量。用CPAM作增干強(qiáng)劑時(shí),在不影響強(qiáng)度的條件下可以多用填料和質(zhì)量較差的纖維,同時(shí)可降低紙的定量。CPAM也可用作機(jī)械漿的助濾劑以提高濾水性能。
由于造紙濕部化學(xué)和電荷的特性,陽(yáng)離子型助劑曾經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,效果也令人滿意,一直在濕部添加劑中占主導(dǎo)地位。但有時(shí)也使人感到還未達(dá)到盡善盡美的境地,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)在含鹽量高的系統(tǒng)中,陽(yáng)離子型助劑的使用效果受到很大影響,有時(shí)甚至不起作用。由于環(huán)保的要求,造紙廠逐步減少?gòu)U水排放,采用部分或全部白水封閉循環(huán)。這樣含鹽量積累很快,陽(yáng)離子型助劑的效果就會(huì)受到很大影響。(2)為了更進(jìn)一步提高紙頁(yè)強(qiáng)度,往往需增加陽(yáng)離子型助劑的用量,但加入過多會(huì)造成過陽(yáng)離子體系,使紙機(jī)操作困難,留著率下降,效果反而降低。(3)在酸性抄紙中,由于硫酸鋁用量較高,也影響其使用效果。(4)紙漿本身(尤其是脫墨漿)帶有的以及在配料中帶人的某些離子性“雜質(zhì)”,也會(huì)在不同程度上影響其應(yīng)用。為克服陽(yáng)離子型助劑以上的缺點(diǎn),近年來(lái)新發(fā)展了復(fù)合變性的兩性助劑。
聚丙烯酰胺從電化學(xué)的角度解決了上述問題。它們的作用原理是,*,兩性助劑中的陰離子基團(tuán)具有如下作用:(1)纖維通常帶負(fù)電,因而易于吸附陽(yáng)離子型助劑,但也易于吸附其他帶正電的物質(zhì),這樣就削弱了纖維對(duì)陽(yáng)離子型助劑的吸附,而兩性助劑中的陰離子基團(tuán),能優(yōu)先吸附體系中的陽(yáng)離子,也有助于清除體系中干擾纖維吸附的陽(yáng)離子。(2)能對(duì)陽(yáng)離子基團(tuán)起保護(hù)作用,電性排斥那些在體系中存在的高活性“雜陰離子”,從而使助劑中的陽(yáng)離子基團(tuán)不會(huì)發(fā)生過早的反應(yīng)或被電中和。第二,兩性助劑電荷基本平衡,那些未被留著的助劑,隨白水排出后,再循環(huán)使用時(shí),不會(huì)失去電荷平衡,從而可保證紙機(jī)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。第三,在中性或堿性抄紙中,離子電荷的平衡敏感度較大,體系較容易出現(xiàn)過陽(yáng)離子化,造成濕部失控,而使用兩性助劑則可以使體系得到控制。
因而,兩性助劑比陽(yáng)離子型助劑更能有效地提高紙頁(yè)的強(qiáng)度、填料留著率和紙機(jī)的濾水,從而可提高紙機(jī)車速,大大減輕白水處理負(fù)荷。所以當(dāng)今為實(shí)踐從酸性抄紙向中性、堿性抄紙的轉(zhuǎn)變,急需開發(fā)性能良好的兩性助劑。