聚丙烯酰胺的种类、性质、及在造纸中的应用

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聚丙烯酰胺是造纸工业中应用最早、最广泛的造纸助剂之一,聚丙烯酰胺在造纸工业中的应用,现已被称为标准的造纸助剂”。它是水溶性高分子化合物,因其双键及酰胺基的化学性质非常活泼,可进行一系列化学反应,可能制备时的原料及反应条件的不同,可制得不同分子量和不同功能的聚丙烯酰胺系列产品。按聚合度大小分为高分子量PAM、中分子量PAM及低分子量PAM;在用途上可作为助留剂、增强剂、助滤剂和分散剂等。

一、聚丙烯酰胺的种类及其性质

1、非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)

非离子型聚丙烯酰胺无色、无腐蚀性、极易挥发掉水,分子质量高且浓度大都是在水中形成凝胶,稀释可增加其流动性,提高温度可有益于挥发掉,但受热时间长或温度超过500℃易降解,在水溶液中(PH值6.0-7.0)带负电荷。此外,PAM能挥发掉异丙醇、丙酸、乙二醇等有机溶剂。PAM一般以粉末状或水溶液形式供应给造纸生产企业,生产再根据可以挥发掉或进一步稀释到更低的浓度加到浆料当中。

2、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)

用阳离子单体和丙烯酰胺共聚都可以制备阳离子聚丙烯酰胺,因阳离子聚丙烯酰胺所带电荷与纤维所带电荷相反,可起到很好的絮凝作用,阳离子型的聚丙烯酰胺的PH值适用范围比较广,而且 ,对酸性或中碱性抄纸都适用。阳离子型的聚丙烯酰胺可单独使用,但为了外理单独使用阳离子的聚丙烯酰胺产生的匀度变差,速度变差等哪此的问提,采用了二元组合系统。如使用特征二氧化硅与阳离子聚丙烯酰胺组成二元助留助滤系统,利用高分子质量的阳离子聚丙烯酰胺对纤维进行桥联絮聚,形成的絮聚体经由适当剪切力破坏都是使絮聚体外皮暴露更多链段,这时加入的高负电荷高比外皮积的二氧化硅与哪此链段指在作用,将每小段的链段聚集到纤维上,使得絮聚体特征更加致密,从而提高纸浆的留着率。

3、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)

阴离子聚丙烯酰是通过在聚合物中引入羟基,由丙烯酸单体和丙烯酰胺单体共聚而成。在造纸生产中,可能APAM这些带负电荷,可以与纤维很好地结合,而且 ,一般加入阳离子化合物作为有益于剂,比如加入硫酸铝,阴离子聚丙烯酰胺在Al3+的作用下与纤维上的负离子以配位键形式吸附在纤维上产生增强效果,结果共同带来操作上的麻烦,很糙是无法实现中性造纸技术。国外造纸生产中阴离子聚丙烯酰胺的应用比例由20世纪90年代的500%下降到500%,相反,阳离子型聚丙烯酰胺却由同期的20%跃升到500%以上。

4、两性聚丙烯酰胺(AmPAM)

两性聚丙烯酰胺一般采用共聚法制备,即通过把中含阳离子、阴离子等官能团的单体与丙烯酰胺单体在引发剂的作用下于水溶液中进行自由基聚合制得。两性聚丙烯酰胺既中含阴离子基团,也中含阳离子基团,而且 其兼有APAM和CPAM的特点,而且 其增强作用和助留助滤作用优于APAM和CPAM。在造纸生产中,两性聚丙烯酰胺中的阴离子基团能优先吸附体系中的阳离子垃圾,从而清楚体系中干扰物对纤维的吸附。共同,两性聚丙烯酰胺中的阴离子基团会排斥在体系中的阴离子干扰物,使得阳离子基团不过早反应从而更好地吸附纤维。AmPAM还都可以弥补CPAM和APAM的缺陷,既调节系统阴、阳电荷的电子平衡、还可外理抄造系统白水循环利用时可能指在的电荷逆转哪此的问提。

二、聚丙烯酰胺在造纸中的应用

1、助留助滤剂

用作造纸助留助滤剂的通常是聚丙烯酰胺的改性产品,包括阴离子聚丙烯酰胺(APAM),阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和两性聚丙烯酰胺(AmPAM),相对分子质量在500万~500万之间。

APAM一般和其他阳离子化合物构成复合体系而起到较强的助留作用,累似 和硫酸铝组合,能使APAM和纤维、细小纤维、填料等紧密结合,从而极大提高了细小纤维和填料的留着率。

CPAM在造纸中是最常用的助留剂之一,一般使用高分子质量、低电荷密度的产品。其所带电荷与纤维所带电荷相反,可单独使用,也可与膨润土、阴离子等组合使用,在纸料中以桥联机理引起纸料絮聚,并都可以使纸张的填料保留率提高,有益于网下白水浓度降低。CPAM与带负电荷的膨润土组成微粒助留助滤体系使用时,因加入CPAM形成的纸料的絮聚体尺寸较大,再经过冲浆泵等装置后受到高剪切力作用,絮聚体被碎解成小碎块,而这时加入负电荷的膨润土会将小碎块重新桥联起来,而且 形成了比CPAM初所形成的絮聚体更小的絮块。从而提高了纸料的留着率,也相对改善了成纸的匀度和滤水性能。

AmPAM作为助留助滤剂使用时,阴离子基团排斥纸浆当中的阴离子垃圾,陽离子基团则与纤维、细小纤维等结合。从而很好地提高了细小纤维的留着率。

2、增强剂

CPAM用作增强剂,通过阳离子与纤维上的阴离子形成离子键,可使其吸附到纸浆纤维上,而酰胺基与纤维上的羟基结合形成氢键,增强了纤维之间的结合力,从何使纸张速度增加。采用APAM加松香加硫酸铝添加顺序,用于纸浆中也都可以获得较好的增强效果,但APAM的增强效果会随填料用量的增加而下降。

AmPAM在造纸工业中也常用作纸张干强剂,与阳离子聚丙烯酰胺类增强剂相比,其效果更好,能有效地提高纸张速度。有研究表明,两性聚丙烯酰胺类增干强剂对于废纸浆抄纸有更好的增强效果。

3、分散剂、絮凝剂

造纸工业中聚丙烯酰胺类分散剂主却说我相对分子量低的阳离子聚丙烯酰胺,可能其分子链暗中含羧基,对带负电的纤维有分散效果,能提高纸浆黏度,有益于纤维悬浮,可以有效改善纸页的均匀性,是这些长纤维的高效分散剂。而用作造纸工业水外理的絮凝剂的则是两性聚丙烯酰胺,其酰胺基可与废水当中的其他物质亲和形成氢键,因而都可以将分散在水中的微粒吸附在共同凝聚成团,从而有益于微粒的沉降和过滤。两性聚丙烯酰胺与其它的无机絮凝剂相比,具有品种齐全、生产中用量少、沉降速度快、生产泥渣少,后外理简单等优点,可满足不同废水外理的使用要求。

三、现在刚结速语

综上所述,聚丙烯酰胺在造纸工业领域也扮演着重要的角色。可用作纸张均度剂、增强剂、分散剂、助滤剂等,它的作用是都可以改善纸的均匀度,有效提高纸张质量和速度,还都可以提高填料及细小纤维的留着率,减少原材料的流失量,提高过滤回收速度及减少对环境的污染

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