下载文档原格式
造纸化学助剂的分类造纸化学助剂是指在造纸过程中添加的化学物质，可以改善纸浆的物理性质和加工性能，提高纸张的质量和使用性能。
根据其功能和作用机理的不同，造纸化学助剂可分为多个不同的分类。
一、漂白剂漂白剂是用于去除纸浆中的色素、杂质和有机物的化学品。
常用的漂白剂包括氯气、二氧化氯、过氧化氢和臭氧等。
漂白剂的选择要根据纸浆的原料和质量要求来确定，不同的漂白剂对纸浆的漂白效果和纸张的性能有所影响。
二、胶凝剂胶凝剂是用于改善纸浆的固液分离性能和纸浆的保水性的化学品。
常用的胶凝剂有铝盐、硅酸盐和有机高分子物质等。
胶凝剂的添加可以减少纤维和颗粒物质的流失，提高纸浆的浆化程度，从而改善纸浆的过滤性能和纸张的强度和质量。
三、阻聚剂阻聚剂是用于阻止纤维在纸浆中的聚集和沉积的化学品。
常用的阻聚剂有聚丙烯酰胺、聚乙烯酰胺和聚酰胺胶体等。
阻聚剂的添加可以改善纸浆的分散性，防止纸浆中的纤维聚集和沉积，避免纸浆的不均匀性和纸张的质量问题。
四、润湿剂润湿剂是用于改善纸浆与水的接触性能和纸浆的湿润性的化学品。
常用的润湿剂有表面活性剂、聚合物和胶体等。
润湿剂的添加可以降低纸浆的表面张力，提高纸浆与水的接触角，促进纸浆与水的混合和分散，有利于纸浆的均匀搅拌和纸张的制造。
五、增强剂增强剂是用于增加纸张的强度和改善纸张的机械性能的化学品。
常用的增强剂有树脂、胶体和纤维强化剂等。
增强剂的添加可以增加纤维之间的粘合强度，提高纸张的抗拉强度、抗折强度和耐磨性，使纸张更加坚固耐用。
六、填料填料是用于增加纸张的重量、改善纸张的平滑度和提高纸张的印刷性能的物质。
常用的填料有粉状石灰、滑石粉和滑石等。
填料的添加可以填补纸张中纤维之间的空隙，增加纸张的密度和光泽度，改善纸张的印刷性能和光学性能。
七、pH调节剂pH调节剂是用于调节纸浆和纸张的酸碱度的化学品。
常用的pH调节剂有碱性氧化物、酸性氧化物和缓冲剂等。
pH调节剂的添加可以保持纸浆和纸张的适宜酸碱度，防止纤维的腐蚀和纸张的老化，保持纸张的稳定性和使用寿命。
造纸化学药品-溼强剂湿强剂通常是一种有机高分子化合物，常见的包括淀粉和聚合物等。
它们通过与纤维之间的物理和化学作用，提供以下几个方面的功能：1.提高纸张的强度和耐磨性。
湿强剂可以增加纤维与纤维之间的粘合力，改善纸张的内聚力。
同时，它能够增加纤维与纸张中其他添加剂之间的相互作用力，提高纸张的整体强度和耐久性。
2.改善纸张的抗水分侵蚀能力。
湿强剂可以改善纸张的防水性，减少水分对纸张的渗透，使纸张能够更好地抵抗湿度变化和水分侵蚀。
这使得湿强剂在涉及湿度敏感环境或特殊工艺要求的纸张制品中得到广泛应用，如包装纸、卫生纸等。
3.提高纸张的平滑度和光泽度。
湿强剂可以填充纸张表面的小孔隙和凹陷，改善纸张的平滑度和表面质感。
同时，它还可以提高纸张的光泽度，使纸张表面更加明亮和有吸引力。
在纸张生产过程中，湿强剂通常是在造纸机的湿部添加的。
具体的添加方法和用量会根据纸张的种类和要求而有所不同。
湿强剂的加入可以通过溶液注入系统、混合箱、喷淋设备等方式实现。
湿强剂的选择应根据纸张的种类、造纸工艺和目标要求等因素综合考虑。
在纸张的生产过程中，合理选择和使用湿强剂可以有效提升纸张的品质和性能，从而满足市场对高品质纸张的需求。
总之，湿强剂是一种重要的造纸化学药品，可以显著改善纸张的物理性能和品质。
在纸张生产过程中，科学合理地选择和使用湿强剂，对提高纸张的强度、耐磨性、抗水分侵蚀能力以及改善纸张的平滑度和光泽度具有重要意义。
同时，湿强剂的研发和应用也是为了满足市场对高品质纸张的需求。
造纸湿强剂SH-5002产品说明书一、湿强剂理化指标湿强剂百科湿强剂是什么中文名：湿强剂，助留助滤湿强剂，助留剂，助滤剂，桑海湿强剂别名：造纸湿强剂纸张湿强剂湿强剂pac 造纸助留剂造纸助滤剂英文名： wet strength agent造纸湿强剂执行标准：湿强剂产品质量符合湿强剂国家标准GB15892-2009颜色：白色或乳白色外观：白色粉体或乳白色液体造纸湿强剂cas ： 1327-41-9型号： SH-5002造纸湿强剂主要成分：纯化白色聚合氯化铝产品规格： 30%粉体，10%液体检测方法：执行湿强剂国标海关编码hs： 28274900盐基度： 40%-85%分子量： 174.45密度：≥1.15{（20℃）/（g/cm3）}造纸湿强剂ph值： 3.5-5.0(1%水溶液)不溶物含量：≤0.1/%造纸湿强剂价格：湿强剂出厂价3800元/吨湿强剂批发价 5500元/吨造纸湿强剂报价：不含税二、造纸湿强剂简介助留助滤湿强剂由一级氢氧化铝粉和高纯盐酸经高压反应精制而成。
是介于氯化铝和氢氧化铝两种物质之间的一种水溶性无机高分子聚合物，通常以通式 Al n (OH)m Cl3n-m来表示。
固体为白色粉末，10%水溶液为无色透明液体。
是继脲醛树脂、三聚青安树脂和聚胺、PAE(PEE)之后被广泛应用的新型造纸用助留助滤湿强剂。
该产品能在较宽的PH值（6-9）范围内应用，赋予纸张高抗水性能，具有良好的助留助滤和施胶效果。
适用于生产书写、双胶、无碳原、铜版原纸、瓦楞原纸、箱板纸等包装用纸，以及再生脱墨浆生产文化纸等。
三、造纸湿强剂产品特性1、外观为白色，铁含量和水不溶物极低，能充分满足制造优质纸张的需要；2、带有大量正电荷、形态稳定的多核羟铝络合物，能有效地促进絮凝、施胶；3、可以在酸性和中性环境中应用，对系统的腐蚀明显减弱，延长了设备的使用寿命；避免纸张的酸性降解而赋予纸张抗老化性能，提高白水的回用率；降低打浆度，节约动力消耗；带有增加炭狻盖填料用量，提高纸张的白度、适印性和强度；同时也克服了合成胶料（如AKD等）难以避免的缺点（如打滑、施胶度难以控制等）；4、助留助滤湿强剂是氯化铝的预水解物，水解程度相对较低，纸浆pH值的下降幅度小；乳液稳定性好，不易发生水解反应，助留助滤效果稳定。
湿强剂一、概述纸和纸板被水浸透后机械强度几乎全部丧失，一般只能保持干纸强度的4~10%，而有些特种纸如照相原纸、晒图原纸、军用地图纸、钞票纸等不仅有一定的干强要求，而且还要求被水浸透以后，仍能保持一定的机械强度和特性，为此需加入湿强剂以提高纸张的湿强度。
湿强度是纸被水浸透以后仍能保持一定的机械强度和特性。
加入湿强剂后，纸张的湿强度可达到原来干强度的20~40%。
湿强剂的增强机理二、增强机理要提高纸张润湿时的强度，最主要的还是从纤维结合强度这一点考虑，一般认为有两种机理：（1）、与纸的纤维交联，湿强剂与纤维之间可可形成新的抗水的结合键。
（2）、湿强剂自身交联在纤维周围产生网膜，减少纤维的吸水和润胀，保护已有的纤维间氢键，湿强剂不一定要与纤维产生化学反应。
三、常用的湿强剂种类最古老的生产湿强纸的方法是对纸采用高温加热或在稀硫酸溶液中羊皮化。
后来在二十世纪三十年代，人们发现一些水溶性合成树脂加到造纸浆料中并在纸机上固化后能赋予纸张湿强度。
此后，湿强剂的发展飞快，美国造纸工业中每年大约要用湿强剂约达1亿美圆。
现在应用于浆料中的湿强剂按作用机理分主要有四类：（1）自交联聚合物，主要为甲醛树脂，包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树酯（2）纤维静电结合，主要为聚乙烯亚胺树脂、聚酰胺、聚胺、聚胺基酰胺。
（3）与纤维形成共价键，主要为环氧氯丙烷、双醛淀粉等。
（4）外交联聚合物，主要有聚丙烯酰胺+乙二醇，干酪素+甲醛等。
1、脲醛树脂（UF）脲醛树脂（UF）是目前较普遍使用的一种湿强剂，为无色或草黄色、透明、均匀糖浆状液体，与水能以任意比例混合而不沉淀。
UF是由尿素与甲醛进行反应，通过中间产物二甲脲缩聚而成的。
由于脲醛树脂具有离子特性，当加入纸浆中时，树脂就会被纤维所吸附，并留着在纤维上。
一般认为，树脂可保护和增强存在于纤维上的氢键，从而降低了纤维的润胀和水化。
它主要作用于对水敏感的半纤维素分子上。
脲醛树脂加入前要过滤和稀释成大约1%的溶液，加入量为0.5%~3.0%（对绝干原料）。
造纸增强剂种类及作用机理一、引言造纸增强剂是指在造纸过程中添加的一种化学品，目的是提高纸张的物理性能和机械强度。
它们可以增加纸张的强度、硬度、耐磨性、抗拉伸性、抗撕裂性等特性，从而改善纸张的品质。
本文将介绍造纸增强剂的种类及作用机理。
二、造纸增强剂种类1. 阳离子型聚丙烯酰胺（Cationic Polyacrylamide，简称CPAM）CPAM是一种高分子有机化合物，是一种阳离子型聚合物。
它具有良好的水溶解性和吸附性能，在造纸工业中被广泛应用。
CPAM主要作为湿式强化剂和干式增强剂使用。
2. 硅酸盐（Silicates）硅酸盐是一种无机化合物，其主要成分为硅酸钠（Na2SiO3）和硅酸钾（K2SiO3）。
硅酸盐在造纸工业中被广泛应用，可用作润湿剂、填料和涂覆剂等。
3. 淀粉（Starch）淀粉是一种天然的多糖类物质，可以从玉米、马铃薯等植物中提取。
在造纸工业中，淀粉主要用作湿强剂和干强剂。
它可以增加纸张的强度和硬度，并改善纸张的印刷性能。
4. 聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，简称PVA）聚乙烯醇是一种高分子有机化合物，具有良好的水溶解性和黏附性能。
在造纸工业中，PVA主要用作湿强剂和涂覆剂。
它可以增加纸张的强度、硬度和耐水性。
5. 阴离子型聚丙烯酰胺（Anionic Polyacrylamide，简称APAM）APAM是一种阴离子型聚合物，具有良好的水溶解性和吸附性能。
在造纸工业中，APAM主要用作润湿剂、过滤剂和除泥剂等。
三、造纸增强剂作用机理1. CPAMCPAM可以与纤维表面带正电荷的部分形成氢键或静电相互作用，并通过交联作用将纤维紧密连接起来，从而增加纸张的强度和硬度。
此外，CPAM还可以减少纤维间的摩擦力，提高纸张的耐磨性和抗拉伸性能。
2. 硅酸盐硅酸盐可以填充纤维之间的空隙，增加纸张的密度和厚度，并形成一层保护膜，提高纸张的耐水性和耐久性。
3. 淀粉淀粉可以与纤维表面带负电荷的部分形成氢键或静电相互作用，并通过交联作用将纤维紧密连接起来，从而增加纸张的强度和硬度。
PPE（PAE）造纸湿强剂一、概述：（PPE）造纸湿强剂是聚酰胺表氯醇树脂的英文缩写，英文为polyamide-Polyamine-Epichlorhydrin缩写为PPE。
本品属水浴性阳离子，热固性树脂，是继目前通常使用的脲醛树脂，三聚氰胺和聚胺后的又一湿强剂主要品种。
我厂生产的PPE湿强剂与美国赫克力士公司的产品性能不相上下，从产品粘度和外观来看，优于国内的同类产品。
二、质量指标：外观：淡、黄色粘稠状透明溶液；PH值：4—5；固含量：12.5±0.2%；阳离子度：40%左右；粘度：40—100cp(25℃)；贮存期：6个月（4--32℃）。
三、用途：该产品用于各种要求具有湿强度性能的纸张，如，装饰原纸、餐巾纸、照相原纸、滤纸、茶叶袋纸、钛白纸、墙纸、地图纸、海图纸、铜原板、医药卫生用纸、瓦椤芯纸、冷藏包装箱纸、育苗纸、肉食蔬菜及液体食品包装用纸等，除了能够增加纸张湿强度性能外，也可不同程度地增加干强度，并可做为造纸过程中填料的留着剂，提高纸张产量的助滤剂。
四、性能特点：本产品的主要特点是容易被纤维吸收，并可在中性或碱性条件下进行熟化，它属于热固体性树脂，可通过纸张在抄纸过程中的加热干燥和存放的方法来实现其湿强性能。
本产品的主要优点是使用效果好，用量一般在纸干浆重量的0.5—1.0%（PPE按100%计），即可得到满意的结果。
同时适用PH值范围广，本品无毒，无刺激，可用来抄造各种食品包装纸，适合中性造纸，PPE树脂能同时赋予纸张许多宝贵性质，高的尺寸稳定性，较高的强度，可中性施胶，吸收油黑性能良好等。
五、使用方法：本品使用前用碱调整PH值为中性（酸性造纸可不必调整PH值），再行稀释（一般稀释到5%以下）即可使用。
为了保证本产品在加入浆料后得到充分混合，但又不受到过份剪切力的作用，加入点宜在流浆箱附近。
本品为阳离子树脂，除了特殊情况以外，尽量避免和阴离子物质直接混合。
PPE可以和松香胶料和硫酸铝并用。
第九章纸张强度与增强剂强度是纸张的一种结构性质，主要取决于纸页中纤维间的结合情况和纤维本身的性质，生产中除通过调整纤维配比、利用打浆使纤维细纤维化和通过表面施胶剂的成膜性改善纸张强度性质之外，还可通过向纸料中添加增强剂来改善纸张的强度性质。
与打浆对改善纸张强度性质所伴随的纸料滤水性能恶化和其它纸张性质的变化不同的是，利用增强剂改善纸张强度性质可保持纸张其它性质的相对稳定，尤其是随着纸张向低定量、薄型化方向发展，利用增强剂来改善纸张强度已经成为最重要的手段。
另外，由于普通纸张中纤维间的主要结合力来自纤维素纤维间的氢键作用，遇水时氢键解体，纸张将因此失去其大部分强度，而某些纸张又需要在润湿情况下保持一定的强度性质，这时可通过向纸张中加入一种特殊的增强剂——湿强剂来使纸张获得必要的湿强度。
由此，又可将纸张增强剂分为干增强剂和湿增强剂。
9.1 纸张结构和强度的形成纸张具有层状结构，平面内纤维排列杂乱，相互交错，并以二维取向为主，层与层间的结合主要靠氢键和分子间力，但作用点数目远远小于层内。
在纸张平面内，纤维素分子链间通过氢键结合而相互连结，这种结合通过抄纸前的打浆作用得以加强，因为打浆作用能使纤维束分离、分丝甚至切断成短纤维，使得纤维－纤维分子链间的结合点增多。
加入填料后，填料颗粒具有较大的比表面积和表面极性，与纤维可以通过分子间力作用，对纸张的强度有积极作用，但加入量过多则会使纤维－纤维间结合力下降，从而使纸张的强度降低。
一般来说，成纸强度受浆料纤维本身强度和纤维之间或与涂层之间结合强度及面积的影响较大，而纤维之间的结合则是纸张产生强度的主要原因，若纸页中保持大量的未结合的短纤维会导致纸页强度的降低。
纤维之间的结合可以归纳为如下几种：（1）氢键键能约为82kJ/mol，已被证明是纤维结合的主要作用力，约80％的强度由氢键结合产生。
因为纤维素分子上带有大量的羟基，而分子间和分子内都可以发生氢键合。
当从纤维层间脱除水分子时可导致纤维充分的接触。
造纸化学品的制备和作用机理造纸化学品是指用于造纸工艺中的化学品，包括浆料处理剂、纸张强度剂、防水剂、涂料、悬浮剂等。
这些化学品在造纸工艺中起着重要的作用，能够改善纸张的质量和性能。
浆料处理剂是造纸过程中最常用的化学品之一。
浆料处理剂可以改变纸浆的流动性、分散性和过滤性，从而提高纸浆的质量和纸张的品质。
常见的浆料处理剂有造纸胶、分散剂、增稠剂等。
造纸胶可以增加纸张的强度和光泽度，使纸张更加平整和光滑。
分散剂可以防止纸浆中的杂质和颗粒团聚，保持纸浆的均匀性。
增稠剂可以增加纸浆的黏度，提高纸浆的稳定性和成纸性能。
纸张强度剂也是造纸化学品中的重要组成部分。
纸张强度剂可以增加纸张的强度和耐久性，提高纸张的抗张强度、抗折强度和耐破强度。
常见的纸张强度剂有干强剂、湿强剂、内强剂等。
干强剂可以提高纸张的干燥强度和机械强度，使纸张更加坚韧和耐用。
湿强剂可以增加纸张的湿强度和湿韧性，提高纸张的湿强度和耐水性。
内强剂可以增强纸张的内聚力和剪切强度，提高纸张的耐破强度和抗拉强度。
防水剂也是造纸化学品中的重要成分之一。
防水剂可以使纸张具有一定的防水性能，提高纸张的耐水性和耐湿性。
常见的防水剂有涂层防水剂和浸渍防水剂。
涂层防水剂可以在纸张表面形成一层防水膜，阻止水分渗透到纸张内部。
浸渍防水剂可以渗透到纸张内部，填充纸张的孔隙和纤维间隙，提高纸张的密度和防水性能。
涂料也是造纸化学品中的重要组成部分。
涂料可以在纸张表面形成一层薄膜，提高纸张的光泽度、白度和印刷性能。
常见的涂料有白度剂、光泽剂、增白剂等。
白度剂可以提高纸张的白度和亮度，使纸张更加洁白和明亮。
光泽剂可以增加纸张的光泽度和光滑度，使纸张更加有光泽和平滑。
增白剂可以改善纸张的色差和亮度，提高纸张的印刷效果和视觉效果。
悬浮剂也是造纸化学品中的重要成分之一。
悬浮剂可以防止纸浆中的固体颗粒沉降和沉淀，保持纸浆的均匀性和稳定性。
常见的悬浮剂有石蜡乳液、聚合物乳液等。
石蜡乳液可以在纸浆中形成一层保护膜，防止纸浆中的颗粒聚集和沉淀。
项目六过程化学品造纸过程化学品包括用于增强、助留、助滤作用的高分子合成物质，这些助剂分别称作增强剂、助留剂、助滤剂。
充分运用新型高效造纸化学品是造纸工业提高生产效率和产品质量、降低成本、减少污染的主要手段。
本章介绍干强剂、湿强剂、助留和助滤剂。
第一节干强剂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。
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。
这里主要介绍几种造纸工业中常用的干强剂,以及有关干强剂的最新研究发展方向。
增强剂的增强机理。
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。
聚乙二醇及其衍生物在制浆造纸中的应用聚乙二醇（Polyethylene Glycol，简称PEG）是一种常用的聚合物，具有多种特性，因此在制浆造纸过程中被广泛应用。
本文将重点介绍聚乙二醇及其衍生物在制浆造纸中的应用。
聚乙二醇可以作为湿强剂使用。
湿强剂是一种能够提高纸张湿强度的化学品。
聚乙二醇具有良好的增湿性能，可以迅速吸收纸浆中的水分，使纸张纤维更好地吸附水分，从而提高纸张的湿强度。
此外，聚乙二醇还可以增加纸张的柔韧性和弹性，改善纸张的抗折性能。
聚乙二醇还可以用作抗静电剂。
在制浆造纸过程中，纸张往往会产生静电，这会导致纸张吸附灰尘和杂质，降低纸张的质量。
聚乙二醇具有良好的导电性能，可以有效地消除纸张上的静电，使纸张保持干净、整洁。
聚乙二醇还可以用作表面活性剂。
表面活性剂是一种能够降低液体表面张力的化学品。
在制浆造纸过程中，纸浆会与水接触，纸浆颗粒之间的吸附力会导致纸浆结块和纤维堆积，影响纸张的质量和成型效果。
聚乙二醇作为表面活性剂可以降低纸浆颗粒之间的吸附力，使纸浆更容易分散，提高纸张的质量和成型效果。
聚乙二醇还可以用作纸张的润滑剂。
纸张的表面摩擦系数与纸张的润滑性密切相关。
在制浆造纸过程中，纸张的润滑性能直接影响纸张的印刷性能和机械加工性能。
聚乙二醇具有良好的润滑性能，可以降低纸张的表面摩擦系数，提高纸张的印刷性能和机械加工性能。
聚乙二醇还可以用作纸张的防水剂。
在制浆造纸过程中，纸张的防水性能是一个重要的指标。
聚乙二醇具有良好的亲水性和耐水性，可以在纸张表面形成一层保护膜，有效地提高纸张的防水性能。
聚乙二醇及其衍生物在制浆造纸中具有多种应用。
它们可以作为湿强剂、抗静电剂、表面活性剂、润滑剂和防水剂使用，分别改善纸张的湿强度、清洁度、分散性、润滑性和防水性能。
这些应用使得聚乙二醇成为制浆造纸过程中不可或缺的重要化学品。
项目六过程化学品造纸过程化学品包括用于增强、助留、助滤作用的高分子合成物质，这些助剂分别称作增强剂、助留剂、助滤剂。
充分运用新型高效造纸化学品是造纸工业提高生产效率和产品质量、降低成本、减少污染的主要手段。
本章介绍干强剂、湿强剂、助留和助滤剂。
第一节干强剂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。
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。
这里主要介绍几种造纸工业中常用的干强剂,以及有关干强剂的最新研究发展方向。
增强剂的增强机理。
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。
1 聚丙烯酰胺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，化学结构式如下图。
由于PAM的水溶性及主链上酰胺基的活泼性，使其具有广泛的应用性能，用量最大的领域是油田的三次采油，其次是水处理和造纸。
它是一种发展很快的精细化工产品，目前有几千个品种。
它的生产方法主要有3 种:水溶液聚合法、反相乳液聚合法和辐射聚合法。
水溶液聚合法是生产聚丙烯酰胺的传统方法，采用该法可以生产聚丙烯酰胺胶体和粉状产品。
一般聚丙烯酰胺胶体采用8%-10%丙烯酰胺水溶液在引发剂作用下直接聚合而得；聚丙烯酰胺干粉则多用25%-30%丙烯酰胺溶液进行聚合:聚合后得到的聚丙烯酰胺胶体经造粒、捏合、干燥、粉碎后制得产品。
其中的聚合反应是关键工序。
如图示。
该法具有生产安全、工艺设备简单以及生产成本较低等优点，是目前国内外生产聚丙烯酰胺普遍采用的方法。
我国采用该法生产聚丙烯酰胺最早采用手工作坊式的盘式聚合，后来采用捏合机。
20世纪80 年代后期开发了锥形釜聚合工艺，由核工业部五所在江都化工厂试车成功。
20 世纪90年代从国外引进的聚合技术，类似于国内的技术，只是反应釜可以旋转，聚合釜的容积也较大，可以达到5000升。
乳液聚合是聚丙烯酰胺合成的另外一个比较重要的方法，其常规操作是将丙烯酰胺水溶液分散在汽油等有机溶剂中，剧烈搅拌，使溶液形成分散均匀的乳液体系，而后加入引发剂引发丙烯酰胺反应得到聚丙烯酰胺。
这种方法的特点是高聚合速率、高转化率条件下可以得到高相对分子质量的产品（乳胶或者干粉）。
反相乳液聚合法是指水溶性的丙烯酰胺借助表面活性剂（多采用非离子型表面活性剂）的作用使丙烯酰胺单体分散在油相中形成乳化体系，在引发剂作用下进行乳液聚合，形成稳定的高分子量速溶的聚丙烯酰胺胶乳产品，经共沸蒸馏脱水后得到粉状聚丙烯酰胺。
由于聚合反应是在分散于油相中的丙烯酰胺微粒中进行，因而在聚合过程中放出的热量散发均匀，反应体系平稳，易控制，适合于制备高分子量且分子量分布窄的聚丙烯酰胺胶乳或干粉型产品。
辐射引发法是丙烯酰胺单体在紫外线或射线引发直接聚合得到固体聚丙烯酰胺产品。
该法生产工艺简单，但设备投资大，且所得产品分子量分布很宽，故目前还没有进行大规模工业生产。
聚丙烯酰胺合成条件复杂,温度、单体浓度、引发剂种类及浓度、体系pH值、助剂、水解条件等都强烈影响产品的质量。
一般低温( 0～10℃) 、较低引发剂浓度、合适单体浓度(20%～35% )及pH值(6～11) ,恰当的水解度、水解时间和温度,是合成相对分子质量高的聚丙烯酰胺的必要条件。
引发剂和助剂的加入更加重要。
目前广泛应用于AM聚合的引发剂主要有氧化- 还原引发剂和偶氮类热分解引发剂，常用的氧化- 还原引发剂主要有过硫酸盐、有机过氧化物- 亚硫酸(氢)盐、硫代硫酸盐或偏重亚硫酸盐的组合 ,过硫酸盐、有机过氧化物- 有机叔胺的组合,高价金属离子- 有机还原剂的组合等。
热分解引发剂是分子中含有弱键的化合物,主要有无机、有机过氧化物和有机偶氮类。
如偶氮二异丁腈(ABN)及其水溶性衍生物。
偶氮类引发剂的分解特点是,需要较高的温度,分解反应为动力学一级反应,只产生一种自由基,几乎无链转移。
因此偶氮类引发剂即使在较高温度下引发AM聚合,也不会造成PAM相对分子质量很大程度上的损失,单纯用偶氮类合成PAM,也能得到相对分子质量1000万～2000万的产品。
ABN在我国超高相对分子质量HPAM的合成中被广泛使用。
为了得到各方面性能优异的产品,反应体系中加入合适的各种助剂是必不可少的。
合成PAM时,往往超高相对分子质量与交联是相互矛盾的,超高的相对分子质量需要保持低的引发剂浓度,这会导致交联现象的发生。
甲酸钠或异丙醇是被广泛使用的链转移剂。
这些小分子可以阻止交联发生,改善产品水溶性能,但是也会削弱相对分子质量的增长,因此必须有一个合适的浓度范围。
尿素也被发现能极大地改善水溶性,而且在很大的浓度范围内对产品相对分子质量几乎没有什么影响,所以也被广泛应用。
另外,有人也用无机盐如Na2 SO4、(NH4 ) 2 SO4、以及有机表面活性剂如Span20、Tween20、OP210、十二烷基磺酸钠等改善水溶性,取得了不错的效果,并发现有一些物质能提高反应速率或提高产物相对分子质量,因为这些助剂如无机盐等对链增长由基有络合作用,可改变链增长自由基的活性,因此,助剂的选择也是一个值得研究的领域。
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(APAM) ; 通过Hofmann 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。
目前,国内外大都采用水溶液聚合法。
但产品品种单一,有效成分含量低(质量分数约8 %) ,使用效果差,实际应用成本过高,因此限制了国内对PAM 的使用。
改性的干强剂目前的研究十分活跃,如以丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸和促进剂(MPA) 为原料合成两性聚丙烯酰胺纸用干强剂,结果表明,生产的干强剂与国内其它厂家同类产品相比,增强效果较好。
以水溶液共聚合法合成的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵/丙烯酰胺/马来酸(DMC/ AM/ MA) 三元共聚物,制得适合封闭循环抄纸条件的两性聚丙烯酰胺,抄片实验表明其在封闭循环条件下增强效果已达到进口两性聚丙烯酰胺增强剂水平,比阳离子聚丙烯酰胺有明显的抗阴离子垃圾干扰能力。
以丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵 (DDAC) 为主单体通过自由基共聚反应合成了水包水型阳离子聚丙烯酰胺(CPAA) 乳液增强剂,结果表明,助剂使纸页表面纤维分散状态得到改善,断口处纤维的结构形态表明纤维间的作用得到了加强。
以醋酸乙烯酯(VAc ) 、丙烯酸丁酯(BA) 、苯乙烯(St) 、二甲基二烯丙基氯化铵(DAD2MAC) 、丙烯酰胺(AM) 为单体,采用乳液聚合法合成了阳离子聚丙烯酸酯乳液纸张增强剂。
该聚合物乳液增强剂对龙须草浆和废纸浆的增强效果较漂白针叶木浆显著。
目前,CPAM 已开发成功,但存在性能不稳定、价格较高等问题。
两性PAM 和PAM 接枝共聚物仍处于研究阶段,尤其适用于草类和废纸原料造纸的高效PAM 增强剂急待开发。
聚丙烯酰胺制备举例。
本实验是采用丙烯酰胺在过硫酸铵的引发下合成聚丙烯酰胺，反应方程如下：CH2=CHCONH2[CH2CHCONH2](NH4)2S2O8nn在100mL烧杯中加入10.0g丙烯酰胺和80mL蒸馏水，搅拌溶解。
再把烧杯置于恒温水浴中，慢慢搅拌升温至60℃，准确称取0.050 ± 0.001g过硫酸铵，用10mL蒸馏水溶解，然后倒入100mL 烧杯中，反应0.5～1h，冷却，出料得产品。
2.其它造纸干强剂实际生产中应用的主要干强剂还有淀粉，有关淀粉的详细内容见表面施胶剂章节。
另外还包括壳聚糖、瓜尔胶、CMC、聚乙烯醇( PVA) 等。
但一般情况下仍需对这些物质进行一定的改性才能使其具有更好的效果,比如以乙二醛改性的聚乙烯醇,用于表面施胶可显著提高纸张的耐折度,抗张强度以及撕裂度等干强性能,是一类极具发展潜力的干强剂。
目前,国外对干强剂的研究主要集中在新工艺、新产品的开发应用上,如将PAM 胶乳用来表面涂布和内部添加均获得较好的增强效果; 将PAE、丙烯酸单体、苯乙烯和丁二烯进行乳液聚合得到的产物具有良好的湿强效果;将瓜儿胶或羟丙基瓜儿胶与乙烯基单体的接枝共聚,以利于发挥天然高分子和合成高分子的优势,以适应绿色环保理念和造纸工业循环经济的要求 29 ] 。
而我国对胶乳类增强剂的研究主要集中在非离子型和阳离子型上。
今后研究重点在于高效、价廉乳液类增强剂的开发与应用。
比较新型的干强剂有采用聚丙烯酰胺 (PAM) 的Hofmann 降解反应制得聚乙烯胺(PVAm) ,对漂白阔叶木浆、漂白针叶木浆、混合木浆、脱墨浆和废纸浆均有很好的增强作用[30 ] ;有以丙烯酰胺(AM) 、二甲基二烯丙基氯化铵(DDAC) 、22甲基丙烯酞氧乙基三甲基氯化铵(DMC) 、丙烯酸(AA) 为原料合成的多功能造纸助剂共聚物,具有使纸张干强度明显增加和滤水时间显著缩短的效果。
