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聚丙烯酰胺在造纸干强剂方面的应用
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  聚丙烯酰胺在造纸干强剂方面的应用
  干强剂是造纸工业中增加纸张强度的一类重要化学品,真的意义上使用和开发增干强剂是从20世纪50年代初开始的,以聚丙烯酰胺成功工业化为标志。聚丙烯酰胺是一类性能优良且环境友好型的高分子聚合物,已被称为“标准造纸助剂”,在各国造纸工业中所占的比例越来月中。
  聚丙烯酰胺是由它的单体聚合获得的水溶性聚合物,可以合成分子量几千至几千万的聚合物。分子量低的部分进入纤维细孔,没有纸张增强剂的效果;分子量过大,凝集作用大,导致纸张的组织不匀,纸张增强的效果也不好。作为纸张干强剂的适当分子量为20万-50万。根据离子基团的不同可分为阴离子聚丙烯酰胺(APAM)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和两性聚丙烯酰胺(AmPAM)。
  1.纸张干强剂的作用机理
  干强剂的种类繁多,关于其增强机理众说纷纭,目前主要集中在以下几个方面:
  (1)纤维间氢键结合和静电吸附时干强度产生的主要原因,特别时氢键集中点多,结合力强(键能82kj/mol),加入干强剂后能加强氢键结合。一些分子中含有各种活动性基,可以和纤维上的羟基产生强的分子间相互作用及氢键结合。
  (2)干强剂也是纤维的分散剂,能使纸浆中的纤维分布更均匀,可以改良纸页成形,提供更加均匀的纤维间的结合,使纤维间及纤维与高分子之间结合点增加,从而提高了干强度。
  (3)干强剂能够提高细小纤维留着和纸页滤水,从而改良湿纸页的固结。
  由于聚丙烯酰胺屮酰胺基1:的氢易与纤维中的羟基结合,加强了氧键的结合作用,使纸张的强度增加。
  2.阴离子聚丙烯酰胺
  在各类型聚丙烯酰胺中,阴离子聚丙烯酰胺的发展历史较长、技术较为成熟,其具有成本低、优异的表面活动性、应用广泛的优点。其方法是通过丙烯酰胺和丙烯酸共聚、在聚合物链上引入离子化的羧基,另外还可以通过聚丙烯酰胺的部分酸胺基在碱性条件下水解而获得。
  通过新型引发体系,控制阴离子聚丙烯酰酰的分子量,结果发现,分子量偏低时,有利于增加抗张强度;分子量偏高时,有利于增加耐破和耐折度。就阴离子聚丙烯酰胺的合成进行了研究,改变反应条件获得了不同分子量的聚内烯酰胺。结果发现合成的分子量为25.5万的阴离子聚丙烯酰胺使纸张的裂断长提高百分之27,耐破指数提高百分之69.4。分子量在16万的阴离子聚丙烯酰胺对撕裂度和耐折度的影响比较大,分别提高了百分之92和百分之13.8。
  3.阳离子聚丙烯酰胺
  早在20世纪60年代就有阳离子聚丙烯酰胺的合成报道,至今其研究和应用已非常普遍。刚开始的阳离子聚内烯酰胺是由自 由基聚合制备非离子聚丙烯酰胺,然后与甲醛及二甲胺通过Marmich反应获得胺甲基聚丙烯酰胺,它含有一种阳离子侧基。聚丙烯酰胺的胺甲基化反应按1:1.2(物质的量)之比使甲醛与二甲胺混合后生成二甲胺基甲醇,然后与PAM反应生成阳离子聚丙烯酰胺,其优点是游离甲醛少(百分之0.5),产品稳定期长。在对聚丙烯酰胺进行Marmich改性过程中,通过单因素优化法确定了一步法投料方式等较佳反应条件,结果发现一步法反应效果比两步法具有更大的优越性。
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