PAM增强剂的技术动向.docx

PAM增强剂的技术动向Ξ林治宪(天津轻工业学院,天津,300222)林跃梅(北京工商大学,摘北京,100037)要本文对PAM增干强剂的增强机理、特性和有效的使用方法及发展动向进行了较为详细的叙述。关键词:PAM增强剂直链型PAM分枝型PAM聚离子复合物PAM和淀粉作为湿部添加剂在造纸工业中得到了广泛的应用,并已成为纸张生产不可缺少的化学助剂。近些年来,随着人类对可持续发展的重视、对保护森林资源和生存环境的要求日趋严格、造纸工业废纸利用率和机械浆配用量的不断提高、抄纸系统白水进一步封闭循环化、废纸原料浆强度降低和抄纸用水中各种溶存杂质的增加,这些接踵而来的众多影响因素导致PAM和淀粉等增强剂和助留助滤剂不能充分发挥作用。这就要求改进PAM增强剂等助剂的性能和确定合理的使用方法,使之能在不利的抄纸条件下能高效、稳定地发挥作用,以期少量添加PAM便能达到所需的纸张补强的目的。本文拟介绍PAM系干强剂的增强机理、特性和有效的使用方法等有关PAM最近的技术动向。1PAM的增强机理纸张干强度的形成由以下三要素构成:单根纸浆纤维自身的强度、纤维间网络产生的摩擦强度及纤维间的氢键结合强度。这三者中以后者为形成纸张强度的主体,而PAM能提高纸张强度的作用也主要表现在这个方面。PAM的结构单元如图1所示,其酰胺基与纤维的羟基形成氢键结合的机理如图2所示。PAM的分子量大、分子链长,由其中介使纤维间的结合点增多,从而也提高了纸张的强度。同时,PAM又能使纸浆纤维发生凝聚,使纤维间络合程度增加,这也是PAM能提高纸张强度的又一原因。所以如何选择PAM系增强剂,使之能在易与纤维形成氢键结合,并利于助留和形成良好纸页匀度的抄纸条件下有效地发挥增强作用,是用好PAM系增强剂的前提。2PAM系增强剂的性能211PAM系增强剂的构成成分和功能PAM系增强剂的构成成分和功能如表1所示。收稿日期:2000-07-20Ξ·16·《天津造纸》2000年第3期图1PAM的结构单位(单体)的构造图2聚丙烯酰胺增加氢键结合模式图表1PAM系增强剂的构成成分和功能3性基(阴离子成分、阳离子成分)。212PAM系增强剂的性能要素表2示出了在各种抄纸条件下能发挥出最佳效果的增强剂的性能要素和功能。如前所示,PAM系增强剂呈现增强效果主要源于其丙烯酰胺成分,与纤维形成氢键结合;但取得该结合的前提首先是使PAM大分子吸附在纸浆纤维上,而赋予该功能的便是表1所示的引入大分子中的离子表2PAM系增强剂的性能要素和功能吸附功能～功能～弱21211增强剂的离子性增强剂必须首先吸附在纤维上才能发挥作用,所以强烈影响增强剂聚合物吸附的因素都很重要,这包括聚合物的离子性(电荷类别及电荷密度)、纤维表面状况及是否存在干扰物质等。通常,纸浆纤维在水中带负电荷,所以PAM的吸附形式取决于其离子性,在生产中必须选定与抄纸条件相对应的离子性。图3示出了阴离子性和阳离子性增强剂的吸附形式示意图。图3增强剂的吸附模型·17·?1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.性能要素功能特征离子性离子量离子种类对纸浆纤维的吸附阴离子性阳离子性两性离子复合物低高分子量对纸浆纤维的吸附结合力凝聚性助留性低分子量高分子量低高分子结构对纸浆纤维的吸附凝聚性助留性直链状分枝状强凝结性～构成成分功能作用机理丙烯酰胺CH2=CHCONH2增干强度氢键结合阴离子成分-COO-M--SO-M-吸附纸浆纤维借助硫酸铝、阳离子聚合物吸附阳离子成分-N+R2HX--N+R3X-自吸附《天津造纸》2000年第3期阴离子性PAM(APAM)增强剂需借助Al2(SO4)3和阳离子聚合物吸附在纸浆纤维上,所以需在能充分发挥固定剂功能的抄纸条件下使用。而阳离子性PAM(CPAM)增强剂能自吸附在纸浆纤维上。两性增强剂则处于这二者的中间吸附形式,并可通过控制聚合物中的阴离子/阳离子的平衡(离子性基的种类、量和比率),在不同的抄纸条件下发挥良好的吸附性。电荷密度愈大,聚合物吸附纤维的倾向也愈大,这完全适用于阳离子性增强树脂,而对阴离子树脂则不完全适用。在使用阴离子树脂时,必须用硫酸铝固定剂促进聚合物的留着率,任何阻塞纤维上硫酸铝吸附部位的因素,均将降低聚合物的效果。抄纸用水中的溶存物质(废料干扰杂质)对增强剂吸附纤维的作用影响很大,其杂阴离子妨碍增强剂的吸附,强烈地干扰阳离子增强树脂对纸浆的吸附;也对阴离子增强树脂起作用,即妨碍增强剂的阴离子性基和硫酸铝或阴离子性基和阳离子性基的相互作用,从而阴离子性增强剂难以吸附在纸浆纤维上。生产试验指出,阴离子性增强剂比阳离子性(或两性)增强剂易受抄纸用水中溶存物质(干扰物质)的影响。21212增强剂的分子量PAM