聚丙烯酰胺在造紙行業(yè)中的應(yīng)用

1、聚丙烯酰胺 在造紙行業(yè)中的應(yīng)用 聚丙烯酰胺簡介：聚丙烯酰胺是一種線型高分子化合物， 它是丙烯酰胺均聚或 與其它單體共聚而成的含量線型水溶性分子化學(xué)品的總稱， 也是水溶 性高分子化合物中應(yīng)用最為廣泛的品種之一。 由于結(jié)構(gòu)單元中含有酰 胺基，易形成氫鍵，使其具有良好的水溶性。主要有陽離子聚丙烯酰 胺CPAM、陰離子聚丙烯酰胺 APAM、非離子聚丙烯酰胺和兩性聚 丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用量十分廣泛可以說貫穿了造 紙工藝的始終：1 、由于聚丙烯酰胺帶有負電荷，可以用作紙漿分散劑，2、PAM 相對分子質(zhì)量較低，能有效地改善紙張的均勻度;3、 平均相對分子質(zhì)量為（萬50100萬）的PAM可用

2、作 增強劑;4、 中等相對分子質(zhì)量萬0 400萬）的PAM通常用作紙 機濕部的助留助濾劑;5、 而相對分子質(zhì)量高（萬70的PAM則多用作造紙廢水 處理中的絮凝劑及長纖維漿料紙張的懸浮劑。6 、在使用廢紙造紙時， 為了保持良好的成紙抗張強度、 等性能，滿足現(xiàn)代輪轉(zhuǎn)印刷的需要，可使用陽離子聚丙烯酰胺（簡稱CPAM） 紙張增強劑， 其分子長度提供了良好吸附性能及與氯鍵結(jié)合 的位置，使纖維間的結(jié)合增強，具有增強、助留、助濾等多種功能， 尤其是使撕裂指數(shù)提高， 可有效地提高紙的強調(diào)； 用作分散劑， 可改 善紙頁的勻度。具體來說，聚丙烯酰胺在造紙生產(chǎn)中主要有以下幾種作用：1、助留助濾作用： 聚丙烯酰胺通過

3、架橋絮凝作用可以顯著提高抄紙過程中纖細 物和填料的留著率， 加快紙料在紙機網(wǎng)部的濾水性。 在微粒絮凝系統(tǒng) 中，加入 CPAM 形成大的絮團，在剪切力的作用下，分散成小的絮 團，然后加入陽離子微料膠體硅， 能與小絮團反應(yīng)合成密集的更易脫 水的細小絮凝系統(tǒng)，以達到較高的留著率，良好的均勻及濾水性能， 改善紙頁的成形和產(chǎn)品質(zhì)量。2、增強作用： 紙張增強的方法有兩種 : 內(nèi)用紙張增強劑和施膠壓榨的表面 紙張增強劑。內(nèi)用紙張增強劑又有紙張干增強劑和紙張濕增強劑兩大 類。經(jīng)過霍夫曼分子重排制成了含氨基甲?；乃苄躁栯x子聚丙烯 酰胺，不但有良好的助留助濾作用， 還能提高紙張撕裂指數(shù)，用作干 增強劑，可以有

4、效地提高紙張的強度。 它的作用機理主要是陽離子聚 丙烯酰胺的酰胺基和纖維的羥基在纖維之間形成氫鍵結(jié)合， 增強了纖 維之間的結(jié)合力， 從而達到增加紙頁強度的目的。 陽離子乙二醛酸性 聚丙烯酰胺可用作濕強劑， 使紙頁具有一定的濕強度， 以抵抗水的破 壞。3、分散、絮凝及其他：用作分散劑的主要是相對分子質(zhì)量低的陽離子聚丙烯酰胺， 能有效改善紙頁的均勻度。 兩性 PAM 在造紙工業(yè)中是一種很好的絮 凝劑，其特有的能有跟多物質(zhì)系統(tǒng)形成氫鍵的酰胺基能將分散在水中 的微粒吸附在一起凝聚成團狀絮團，以促進微粒的沉降和過濾。 兩性聚丙烯酰胺在造紙中的應(yīng)用：兩性聚丙烯酰胺 AMPAM 的研究起步比較晚， 近幾年來

5、才出 現(xiàn)較優(yōu)良的新型品種。 兩性聚丙烯酰胺兼有陽離子聚丙烯酰胺及陰離 子聚丙烯酰胺的某些特點， 在高 AlO2(SO4)3 用量或硬水中能輕易地 捕捉紙料中的陽離子雜質(zhì)。兩性 PAM 與其它的無機絮凝劑相比，具 有品種齊全、生產(chǎn)中用量少、沉降速度快、生成濃渣少，后處理簡單 等優(yōu)點，可滿足不同廢水處理的使用要求。在兩性聚丙烯酰胺的一個分子鏈上有不同的電荷分布在不同 的鏈節(jié)上。分子中含有可通過硫酸鋁固著的陰離子和對紙漿纖維有自 固性的陽離子兩種基團。 與僅含有一種電荷的水溶性陽離子或陰離子 聚丙烯酰胺(PAM)相比，AMP不僅兼具兩者綜合性能，更具有明顯的“反聚電解質(zhì)效應(yīng)”和 pH 值適用范圍廣等

6、特點，能適應(yīng)高封 閉白水循環(huán)系統(tǒng)的造紙抄造條件。 兩性離子聚丙烯酰胺在造紙生產(chǎn)中的作用有： 1 、調(diào)節(jié)電荷平衡：AMPAM 分子中既含有陽離子基團，又含有陰離子基團，能 彌補 APAM 和 CPAM 的不足，陰、陽離子基團能在紙漿中產(chǎn)生協(xié)同 效應(yīng)，調(diào)節(jié)體系中的電荷平衡，防止抄造系統(tǒng)的過電荷現(xiàn)象，不僅能 維持紙機系統(tǒng)良好的運轉(zhuǎn)性能， 而且具有較好的助留、助濾效果。其 增強效果優(yōu)于APAM和CPAM。缺點是價格較貴，并要根據(jù)紙漿的 實際情況調(diào)整陰、陽離子比例，開發(fā)專用性強的產(chǎn)品。 2、用作增強劑：成紙的強度特別是干強度的影響因素很多，主要有：單根纖維強度、 內(nèi)部纖維結(jié)合強度、 內(nèi)部纖維鍵合數(shù)量和纖

7、維分布狀況。其 中，單根纖維強度和內(nèi)部纖維結(jié)合強度受纖維原料和打漿工藝的影響較大，而后兩者主要受濕部化學(xué)添加劑的影響較大。 造紙增干強劑也主要是通過影響后兩種因素來改善紙頁強度的作為AMPAM劑的增強機理是，在抄紙過程中加入 AMPAM,由于其大分子中既 含有季銨陽離子基， 又含有羧基， 其季銨陽離子基可以與帶負電荷的 纖維形成離子鍵，羧基可與硫酸鋁中 Al3+ 配位絡(luò)合，同時絡(luò)合的 Al3+ 又可與纖維形成配位鍵，增加了纖維間的作用力，因此，也就 提高了紙的裂斷長和耐破度等紙頁強度。3、用于高封閉抄紙系統(tǒng)：隨著人們對環(huán)境保護的日趨關(guān)注，造紙廠的排水標(biāo)準(zhǔn)越來越 高，因此抄造環(huán)境發(fā)生了很大的變化

8、，廢紙配用量增加， 而且其質(zhì)量 呈下降趨勢； 工業(yè)用水成本上升， 而對工廠排放廢水的污染負荷要求 降低的幅度又很大， 使提高系統(tǒng)封閉化程度， 增加水的循環(huán)利用成為必然。這導(dǎo)致了抄紙條件的惡化，使電導(dǎo)率提高， 使抄紙過程中使用 的增強劑等化學(xué)品很難充分發(fā)揮效果。 因此，開發(fā)系統(tǒng)高封閉條件下 能充分發(fā)揮效果的增強劑成為迫切需要。就很MP地解決了這方面的問題。AMPAV電化學(xué)角度解決了上述問題，它的作用原理如下：(1) 兩性助劑的陰離子基團有助于清除體系中干擾助劑對纖 維吸附的陽離子；(2) 兩性助劑的陰離子基團能對陽離子基團起保護作用，電性 排斥那些在體系中存在的高活性 “雜陰離子”， 從而使助劑

9、中的陽離 子基團不會發(fā)生過早的反應(yīng)或被中和掉；(3) 纖維通常帶負電，因而易吸附陽離子助劑，但也易于吸附 其他帶正電的物質(zhì)， 這樣就削弱了對陽離子助劑的吸附， 而兩性助劑 中的陰離子基團能優(yōu)先吸附體系中的陽離子；(4) 兩性助劑電荷基本平衡，那些未被留著的助劑隨白水排出 后再循環(huán)使用時， 不會失去電荷平衡， 從而可保證紙機良好的運轉(zhuǎn)狀 態(tài)；(5) 在中性或堿性抄紙中，離子電荷的平衡敏感度很大，體系 較容易出現(xiàn)過陽離子化， 造成濕部失控， 而使用兩性助劑可以使體系 得到控制。因此， AMPAM比陽離子PAM和陰離子PAM更能有效地 提高紙頁的強度、 填料的留著率和紙機的濾水性， 從而提高了紙機車

10、速，大大減少了白水負荷，適應(yīng)了高封閉循環(huán)系統(tǒng)的造紙操作系統(tǒng)。 因此開發(fā)一種新的性能良好的 AMPAM 非常必要。 陽離子聚丙烯酰胺在造紙中的應(yīng)用：相對分子質(zhì)量、低電荷密度的陽離子聚丙烯酰胺是造紙中最 常用的助留劑之一， 由于其所帶電荷與纖維電荷相反， 可以起到很好 的絮凝作用?？梢岳?CPAM 對帶負電性的填料表面進行陽離子化， 增加填料顆粒與紙漿纖維和細小纖維的吸附， 從而提高填料的單程留 著率，加快濾水，節(jié)約能耗，減少白水中的填料含量，提高紙頁的平 滑度和不透明度。 但單獨使用作助留劑時， 容易產(chǎn)生勻度變差、 強度 下降等缺點。在造紙過程中，陽離子聚丙烯酰胺 (CPAM) 是一種助留助濾

11、 劑，用量少，效果顯著，其使用量近年來一直在大幅度上升。用陽離 子單體和丙烯酰胺共聚可以制備的陽離子聚丙烯酰胺 (CPAM) ，與改 性制備陽離子聚相比具有制備方法簡單， 且避免了改性所用的胺類和 醛類等毒性單體使用的特點。陽離子型的聚丙烯酰胺適用于廣泛的 pH 值范圍，可用于酸性施膠和中性施膠的抄紙系統(tǒng)。 陰離子聚丙烯酰胺的應(yīng)用：陰離子聚丙烯酰胺 (APAM) 是一種常用的造紙助不劑同，分子 質(zhì)量的 APAM 用途不同，分子質(zhì)量較大的用作絮凝劑，分子質(zhì)量較 小的用作分散劑， 能減緩纖維的絮聚和沉降， 并使纖維均勻分布在水 中，大大改善了上網(wǎng)漿料的勻度，從而可以在較低的打漿度、較長的 纖維下抄

12、造較薄的高質(zhì)量紙張。目前使用較多的造紙分散 APAM，因其性能與價格因素， 是較為普通使用的一種纖維分散性， 而用于紙 張增強劑的 APAM 分子質(zhì)量介與絮凝劑與分散劑之間?？梢岳?CPAM 對帶負電性的填料表面進行陽離子化， 增加 填料顆粒與紙漿纖維和細小纖維的吸附，從而提高填料的單程留著 率，加快濾水，節(jié)約能耗，減少白水中的填料含量，提高紙頁的平滑 度和不透明度。 但單獨使用作助留劑時，容易產(chǎn)生勻度變差、強度下 降等缺點。液中加入一些硫酸鋁。具有良好的成膜性能，能提高紙張的表面強度，從而賦予紙頁對印刷油墨的持著能力。 造紙用聚丙烯酰胺使用注意事項：1、聚丙烯酰胺 PAM 在混合箱中的加入量是根據(jù)需要分散的 程度來確定，一般是連續(xù)加入，用量基本在 0.1%0.3%左右，2、在混合漿倉中的加入量為 0.1%0.2%左右，加入方式一般是間歇式加入，并且最好在倒料前hin時加入，以避免過長時間的攪拌 , 而降低其分散效果。3、 攪拌溶解時間不易過長，一般攪拌時間在5h左右為宜 , 否則會破壞其分散效果。4、 應(yīng)現(xiàn)使用現(xiàn)溶解, 因為聚丙烯酰胺的水溶液會24在 48h 內(nèi)自動水解 , 失去粘性 , 而最終失去分散作用。因為聚丙烯酰胺 PAM 在溶解時不可能 100%全部溶解 , 一定