聚丙烯酰胺在造纸干强剂中的应用
在造纸工业中，干强度增强剂是提高纸张强度的重要化学品。从真正意义上讲，干强度增强剂的使用和开发始于20世纪50年代初，标志着聚丙烯酰胺的成功工业化。聚丙烯酰胺是一种性能优良、环境友好的高分子聚合物。被称为“标准造纸添加剂”，在各国造纸工业中所占比例越来越大。
聚丙烯酰胺是通过单体聚合获得的水溶性聚合物，可合成分子量为数千至数千万的聚合物。低分子量的部分进入纤维孔隙，没有纸张增强作用；分子量过大，凝集过大，导致纸张组织不均匀，纸张增强效果差。纸张干强剂的适宜分子量为200000-500000。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
干强剂种类繁多，对其增强机理存在不同看法。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过程中产生干强度的主要原因，尤其是当存在多个氢键聚集点和强大的结合力（键能82kj/mol）时，加入干强度剂后可以增强氢键结合。有些分子含有各种活性基团，它们能与纤维上的羟基产生强烈的分子间相互作用和氢键。
（2）干强剂也是一种高效的纤维分散剂，它可以使纤维在纸浆中的分布更加均匀，改善纸张的成型，使纤维之间的粘合更加均匀，增加纤维之间以及纤维与聚合物之间的粘合点，从而提高干强度。
（3）干强剂可以提高细纤维的截留率和纸张的滤水性，从而提高湿纸的固结度。
聚丙烯酰胺中酰胺基1的氢容易与纤维中的羟基结合，从而增强氧键的结合作用，提高纸张的强度。
2。阴离子聚丙烯酰胺
在各类聚丙烯酰胺中，阴离子聚丙烯酰胺的发展历史最长，技术最成熟。它具有成本低、表面活性好、应用广泛等优点。该方法通过丙烯酰胺和丙烯酸共聚，在聚合物链中引入离子化羧基，并在碱性条件下水解聚丙烯酰胺的一些酸性氨基来获得。
阴离子聚丙烯酰胺的分子量由一种新的引发剂体系控制。结果表明，当分子量较低时，有利于提高拉伸强度；当分子量较高时，有利于提高耐破性和耐折性。研究了阴离子聚丙烯酰胺的合成。通过改变反应条件，得到了不同分子量的聚内酰胺。结果表明，合成的分子量为25.5万的阴离子聚丙烯酰胺使纸张的断裂长度增加了27%，耐破指数增加了69.4%。分子量为16万的阴离子聚丙烯酰胺对撕裂强度和耐折性有很大影响，分别提高了92%和13.8%。
3。阳离子聚丙烯酰胺
阳离子聚丙烯酰胺w的合成早在20世纪60年代就有报道。到目前为止，它的研究和应用已经非常普遍。首先，通过自由基聚合制备阳离子聚内酰胺，然后与甲醛和二甲胺反应得到含有阳离子侧基的氨基甲基聚丙烯酰胺。在聚丙烯酰胺的胺甲基化反应中，甲醛与二甲胺按1:1.2（物质量）的比例混合生成二甲胺甲醇，然后与pam反应生成阳离子聚丙烯酰胺。其优点是游离甲醛含量少（0.5%），产品稳定期长。在marmich改性聚丙烯酰胺的过程中，采用单因素优化法确定了一步进料方式等最佳反应条件。结果表明，一步反应的效果优于两步反应。
目前，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（dmc），丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（dac）和2-{n，n-二甲氨基）甲基丙烯酸乙酯（dm），2-（n，n-二甲氨基）丙烯酸乙酯（da），二甲基二烯丙基氯化铵（dmdaac）其他廉价的阳离子单体可以与丙烯酰胺共聚，得到增强效果好的聚合物。与阳离子改性法制备的聚丙烯酰胺相比，该产品稳定性好，价格低廉。这是一种未来值得大力开发的产品。以二甲基二烯丙基氯化铵（dadmac）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯（dmc）为阳离子单体，与丙烯酰胺反应制备的阳离子聚丙烯酰胺能显著提高纸张的干强度。采用乳液聚合法合成了一系列使用方便、稳定、适用于酸性、中碱性造纸体系的阳离子聚丙烯酰胺乳液干强剂。因此，当添加量为1.0%（绝对干浆）时，纸张的拉伸指数、撕裂指数和破裂指数分别比空白样品提高28.4%、41.5%和24.2%。以过硫酸铵为引发剂，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺和阳离子单体进行乳液共聚，制备了季铵型阳离子干强剂。当使用11.0%（绝对干浆）时，纸张的环压指数提高了10%以上，硬度提高了8%以上，纸张具有良好的溶解性。以丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯为原料，通过过硫酸钾引发乳液共聚制备了造纸用干燥增强剂。这种乳液对纸张有显著的增强作用。
以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（dmc）和丙烯酰胺（am）为单体，进行了低分子量阳离子聚丙烯酰胺的水溶液共聚。讨论了引发剂、聚合单体浓度、阳离子单体含量等因素对聚合反应的影响，并结合其对提高瓦楞原纸环压强度的作用，对影响聚合反应的因素进行了优化，结果表明，当阳离子聚丙烯酰胺的分子量在40万左右时，其是最合适的墙纸环压增强剂；当使用低分子量阳离子聚丙烯酰胺作为环压增强剂时，合适的用量为0.4%-0.6%。
4。两性聚丙烯酰胺
两性聚丙烯酰胺作为造纸工业中的干强剂，由于其链中既含有正电荷又含有负电荷，已成为国内外研究的热点。与只有一个电荷的阳离子或阴离子聚丙烯酰胺相比，两性聚丙烯酰胺具有更明显的“抗聚合介电效应”和更广泛的ph应用。核壳乳液聚合用hod合成了造纸用两性聚丙烯酰胺乳液。同时，研究了单体配体、引发剂用量、反应时间和反应温度对ampam乳液性能的影响及其对造纸的增强作用。结果表明，合成的ampam乳液具有良好的补强效果。当添加量为0.3%时，造纸的环压指数、断裂长度和破裂指数分别提高了20.3%、24.6%和30.3%。同时，ampam乳液增强剂固体含量高，降低了包装和运输成本。将丙烯腈（an）添加到dmc/am/aa中。考虑到拉伸指数和环压指数，干强剂分子中的a含量越多，聚合物的极性越大，分子刚性越大。同时，它能与纸纤维形成强大的分子间作用力，增强效果明显；但是，当用量过大时，干强剂分子中阳离子和阴离子的含量会相对减少，从而降低其与纤维的结合程度。这导致拉伸指数和环压指数降低。就耐折性而言，当an的用量增加时，干强剂分子上的极性基团越多，组分硬度越大，耐折性越小。以丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸和促进剂mpa为原料，合成了两性聚丙烯酰胺纸用干强剂。具有良好的加固效果。纸张硬度可提高18%-20%，断链长度可提高20%-25%，耐折性可提高60%-90%。论文各项指标均高于其他厂家。
以丙烯酰胺（am）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯（dmc）为单体，过硫酸钾-亚硫酸氢钠为引发剂，采用水溶液聚合法合成了一种稳定的辅助阳离子聚丙烯酰胺（cpam）。以阔叶木浆为纸浆，助剂用量为0.2%-0.4%，纸浆ph值为7，打浆度为35℃；sr，在制作60g/m2纸张时，纸张的拉伸指数可以提高30%以上，耐破指数可以提高20%以上，耐折性可以提高70%以上，撕裂指数不能提高。
5。新型交联或接枝聚丙烯酰胺
随着原材料和造纸环境的显著变化，阳离子聚丙烯酰胺也得到了改善。国内外开发的新型支化或交联聚丙烯酰胺的应用效果优于传统的合成高分子干强剂。例如，丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺通过引发剂聚合得到交联共聚物，然后通过曼尼希反应得到阳离子聚合物，可以用作纸张干强度剂。以美人芋淀粉为原料，合成了美人芋淀粉磷酸酯。然后将淀粉磷酸酯接枝丙烯酰胺。合成产物为阳离子，用作干强度剂。以玉米淀粉和丙烯酰胺为原料，合成了淀粉接枝聚丙烯酰胺（st-pam）。研究了反应条件对接枝效率、接枝率和单体转化率的影响。通过正交实验优化了反应条件。结果表明，淀粉接枝聚丙烯酰胺在用量、拉伸强度和断裂长度方面均优于聚丙烯酰胺；然而，聚丙烯酰胺的抗撕裂和抗折叠效果优于淀粉接枝聚丙烯酰胺。通过对聚丙烯酰胺的优化，窄分子量阴离子聚丙烯酰胺的相对分子质量控制在300000-500000，然后接枝阳离子淀粉。由于窄分子量聚丙烯酰胺的相对分子量分布范围窄，接枝后添加剂的相对分子量分布相对均匀，增强效果应优于阳离子淀粉和窄分子量聚丙烯酰胺单独使用，而且，接枝后得到的添加剂可直接使用，无需添加硫酸铝，降低了生产工序和生产成本。将淀粉溶解后，加入丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵进行接枝共聚，得到乳液型改性淀粉增强剂。当使用干浆时，纸张的绝对强度可增加20%-1%。由于支链的分子链主要是柔性链，抗撕裂性可提高3%以上。
6。结束语
聚丙烯酰胺是一种非常有效的造纸干强剂，具有用量少、操作方便、效果明显等优点。它不仅可以提高纸张的强度，而且具有良好的助留助滤效果，可以降低t纸浆料的消耗和成本。由于我国造纸原料中草占很大比例，迫切需要开发性能更好的浆内干强度剂。因此，有必要充分利用各种干强剂的优势，开发适合我国造纸生产的高效、低成本、稳定的干强剂，尤其是草浆和废纸原料。用于聚丙烯酰胺和其他增强剂
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