Energy and persistence conquer all things. (Benjamin Franklin)
能量加毅力可以征服一切。
The shortest way to do many things is to only one thing at a time.
做许多事情的捷径就是一次只做一件事。
Constant dripping wears away the stone.
锲而不舍,金石可镂。
聚丙烯酰胺应用于抄纸阶段,助留助滤:聚丙烯酰胺的长分子链可在纤维、细小纤维、填料等空隙间架桥,并与纤维表面阴电荷逐步中和以形成絮凝,从而提高保留率并增大滤水性。聚丙烯酰胺具有分子量高、分子链上有足够多的反应活性点等特点,可与纤维、填料等结合, 形成" 硬聚集体" 。其结合机理主要有中和相反电荷部分链段以镶嵌状吸附在粒子表面交联或者架桥聚合物链形成缠结网络, 将粒子捕获, 这些结合的结果是形成各种交联网络。由于有物理交联和化学交联共同存在, 所以聚集体抗机械力强, 可显著提高助留效果。
聚丙烯酰胺能改善网部纸料的滤水性能和细小纤维及填料的留着率。当在纸料中添加后, 纸料中很快会呈现出絮聚现象, 这时纸料中的细小粒子包括细小纤维和填料附着到较长纤维的表面上并形成体积较大的絮凝体, 使纸料易于脱水, 同时也减少了细小粒子通过网的流失量。分子链上有大量的亲水基团, 这些亲水基团可以是阴离子的、阳离子的或非离子的, 他们具有双重作用, 一方面使该聚合物溶于水, 另一方面使聚合物附着在纤维和细小纤维表面, 助留效果显著。
阳离子聚丙烯酰胺一元助留体系
高分子量低电荷密度的阳离子聚丙烯酰胺CPAM是造纸中最常用的助留剂之一。因为其所带电荷与纤维所带的电荷相反,可以起到很好的絮凝作用,且不受浆料值的限制。利用填料表面的负电性,用阳离子高分子聚电解质对其进行阳离子化,以增加填料颗粒与纸浆纤维和细小纤维的吸附,从而提高填料的单程留着率,并减少白水中的填料含量。减少流失从而降低成本,还可以降低浆料上网的浓度和灰分,延长成形网的寿命,并且纸页的平滑度和不透明度可以得到改善。但单独使用作助留剂时,容易产生匀度变差、强度下降的缺点。于是人们考虑用二元助留助滤系统和微粒系统,在提高助留助滤性能的条件下,改善成形匀度和纸张强度。浆料中填料的留着率并改善浆料的滤水性能。
阴离子聚丙烯酰胺与铝盐助留体系
阴离子聚丙烯酰胺APAM对负电荷表面具有微弱的亲和力,需要先在系统中加人阳离子化剂常用铝盐,将纤维和细小纤维粒子表面上互相起静电作用的几种助留剂结合起来使用,起到协同作用。首先加人铝盐,吸附于纤维和细小纤维的表面,使吸附点具有正电荷,随后加人高分子量的阴离子聚丙烯酰胺,吸附到纤维和细小纤维表面的铝盐结合点上,阴离子聚丙烯酰胺的链圈、链尾从粒子表面伸出,将其它粒子结合,形成架桥作用,起到了助留作用。但该系统的缺点是仅适用于酸性造纸中。
阴、阳离子聚丙烯酰胺二元助留体系
在纸机的上浆系统,先加人中等分子量的阳离子聚丙烯酰胺,然后添加高分子量阴离子聚丙烯酰胺,使体系产生" 硬性絮团"助留效果。它是利用阳离子聚合物产生阳离子“补丁”,为阴离子聚合物提供连接点。然后,阴离子聚合物分子链某些部位便结合到“补丁”所提供的阳离子连接点上,而分子链的其余部分为正极补丁周围的负极所排斥,使阳离子聚合物伸展到周围的水溶液中,而吸附到另外微粒表面的阳离子补丁上,从而形成了良好的絮凝作用, 提高了助留效果。
淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物助留体系
淀粉-聚丙烯酰胺的接枝共聚物能够和纤维、填料产生静电吸附、架桥作用,网络作用,其结果导致纤维和填料的絮凝及比表面的降低,从而使纸张中留下更多的细小纤维和填料,并加速了脱水过程,达到助留助滤的目的。淀粉-接枝聚丙烯酰胺的支链可以通过桥联使填料和微小纤维形成颗粒的集合,然后截留在纸页上提高留着率。淀粉接枝聚丙烯酰胺的效果优于聚丙烯酰胺,这是因为淀粉-接枝聚丙烯酰胺的空间结构大,其构型如同带有若千长分支的大树,伸展程度比单一的聚丙烯酞胺好,因而架桥作用好另一方面,由于淀粉接枝聚丙烯酰胺骨架淀粉的经基充分暴露,与纸页纤维素的经基形成氢键,增加了纸页纤维间的数目,所以能提高纸页中纤维间结合力。
壳聚糖接枝聚丙烯酰胺助留体系
近年来,由于壳聚糖的结构与纤维素相似,溶解时采用的酸性介质与纸机抄纸时的酸性介质相近,有人用壳聚糖与聚丙烯酰胺交联物作造纸助留剂,结果表明,它的分子链可以通过桥联使填料和细小纤维形成颗粒的集合体,然后通过机械截留而留在纸页中。壳聚糖分子链中的每个葡萄糖单元中都有一个氨基,在酸性条件下,变成很强的正电荷,与填料粒子以及细小纤维、纤维有较强的静电作用,即有很强的压缩双电层的作用, 促使其发生絮凝。另外,由于分子中的壳聚糖的羟基和氨基充分暴露,与纤维间的氢键可形成氢键结合,增加纤维间的氢键结合数目和结合面积,提高纤维间的结合力。从而克服由于填料和细小纤维留着的增加而造成的纸页强度降低,甚至还对其强度有一定的提高作用。
聚氧乙烯接枝聚丙烯酰胺助留体系
接枝共聚物具有梳状结构,聚丙烯酰胺为骨架,支链上含有结构。研究发现,使用聚丙烯酰胺与聚氧乙烯接枝共聚物作为助留剂,对纸页成形匀度的不良影响很小,低用量即可获得高助留率。含支链阳离子聚丙烯酰胺因其粒子表面带有大量的正电荷,具有足够多的反应点或活性点,可与纤维和填料通过多种形式结合,形成" 硬聚集体" ,微粒本身含有阳离子基团可以与纸浆纤维产生静电吸附。纸浆抄纸过程中,含支链阳离子聚丙烯酰胺微粒中的一大单体支链从微粒之间的氢键架桥作用,形成网状结构,提高了细小纤维的留着率。聚丙烯酰胺与聚氧乙烯接枝共聚物作为助留剂,对纸页成形匀度的不良影响很小,低用量即可获得高助留率。
阳离子聚丙烯酰胺微粒助留助滤系统
这种新型聚合物微粒助留助滤体系是先向浆内添加高分子阳离子聚合物,其通过桥联与纸浆纤维等形成较大的絮凝体,这些絮凝体经强烈剪切作用后离解成较小的絮凝体。继之添加活性比表面积非常大、带高密度负电荷的特殊无机颜料粒子,这些微粒子物质与絮凝体结合,形成高密度、易失水的微絮凝体,从而具有留着率高、成形和滤水性好的综合效果。该系统能产生非常有利于助留和改善纸页匀度的絮凝作用。在生产中使用较多的是系统和系统。系统是利用高分子的与改性膨润土,形成复式控制系统。系统主要是利用淀粉与胶体二氧化硅组成复合助留体系。通过阳离子淀粉或与硅溶胶或膨润土等复配应用起到比单独应用更好的效果,但是应用技术与工艺复杂一些。