陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)中的共聚陽離子單體品種很多,給其改性以較大的選擇余地。此種增干強劑廣泛地應用于各種不同的紙張品種中。它們的主要好處是在很寬的pH范圍內的有效性,能在沒有硫酸鋁的情況下使用,以及幾乎適用于所有的原生纖維和二次纖維。除改善干強度性能,例如,抗張強度、耐破度、耐折度、挺度和環(huán)壓強度以外,還有提高填料與細小纖維留著率、易烘干和改善松香膠施膠的效果。
使用不同結構的陽離子聚丙烯酰胺在多方面是相似的。以通常用量(纖維的0.2%~0.5%)使用這些CPAM的皆能得到所需要的結果,即使陽離子聚丙烯酰胺少到0.1%也是有效的。各種針葉木漿料在使用了陽離子干強樹脂(CPAM-A)后,在樹脂加入量從0~0.5%范圍內,所有漿料的干強度都增加了,抗張力、內部結合力所增加的幅度也大致相同,但對磨木漿增幅較小。干強度試驗的結果表明,內部結合力增加的多,而抗張強度改善的少。據認為這是和試驗中對纖維與纖維之間的結合力的影響有關,例如,纖維長度和纖維強度對抗張強度的影響大,而對纖維與纖維的結合強度的影響小。
用干強度樹脂來取代紙漿的精磨,降低了干燥能耗,節(jié)約了能源,減少了細小纖維的形成和紙頁多孔性或強度對表觀密度之比的改變。當加入干強樹脂而又看不出紙張表觀密度的變化時,可以用干強樹脂來實現(xiàn)單獨精磨所不可能得到的強度與表觀密度的比例。磨木漿與干強樹脂對抗張力與內部結合強度方面存在相互關系。對于北方漂白針葉木硫酸鹽漿,干強樹脂顯著增加任何精磨程度的內部結合強度;然而對于抗張強度,由干強樹脂所得到的改善隨著精磨程度的增加而下降。這兩種干強度的不同反應,又一次表明了在高度精磨下抗張力的下降,主要不是由于纖維與纖維的結合程度被破壞,而是由于一些纖維的強度性質決定的,這些性質是不受干強樹脂影響的。
木漿短缺使二次纖維的利用受到重視。二次纖維與原纖維相比強度較低,提高強度是使其滿足使用要求的基本條件。季銨型陽離子聚丙烯酰胺(如丙烯酰胺-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨的共聚物)對二次纖維具有顯著的增強作撕裂指數(shù)提高的百分率。由圖可以清楚看到,該CPAM明顯提高了紙張的裂斷長和耐破指數(shù)。裂斷伸長率提高了27.6%,耐破指數(shù)提高了40.4%;但對紙張的撕裂指數(shù)沒有明顯改善,添加量為0.5%時,撕裂指數(shù)僅提高4.9%。陽離子聚丙烯酰胺的*添加量為0.5%時各性能指標*。掃描電鏡觀察表明,陽離子聚丙烯酰胺使紙張表面纖維的分散狀態(tài)得到改善,CPAM增加了纖維間的相互作用。
陽離子聚丙烯酰胺對施膠(松香或合成膠)和未施膠的紙料都適用。適量的松香膠對CPAM沒有影響,實際上所需要的施膠量還可減少,從而既降低了成本又進一步提高了干強度。
陽離子聚丙烯酰胺的加入地點和濃度應該選定在:(1)在松香膠已用硫酸鋁固定之后;(2)當要求有*的助濾效應時,應在剪切設備(如泵、錐形除渣器或壓力篩)之后;(3)應加在紙漿里,不應加在網下白水池再隨水流回到沖漿泵;(4)應與漿料充分混合,特別是與纖維的接觸時間少于幾秒鐘時,用清水將陽離子聚丙烯酰胺稀釋到0.2%~2.0%的濃度,可確保CPAM分布均勻。