兩性聚丙烯酰胺的製備及應用:
兩性聚丙烯酰胺的製備及應用,聚丙烯酰胺在合成水溶性聚合物中是用 途最廣、用量最大的，自50年代用於造紙工 業作為添加劑，己有40多年的曆史。采用不 同的聚合工藝，引入不同的官能團，可得到一 係列不同分子量和不同電荷密度的產品，使 其應用範圍更加廣泛，現己被稱為標準的造 紙助劑。據報道[1]，美國1985年用於造紙作 為助留助濾劑的PAM為8700噸，1985 — 1990年間増長6 — 10 %。因此研究和開發高 質量的PAM具有一定的理論價值和實際意 義。
本文用甲醛和二甲胺對丙烯酰胺與丙烯 酸共聚製得陰離子聚丙烯酰胺進行胺甲基化 改性，然後再用硫酸二甲酯季銨化，或直接用 丙烯酰胺單體、丙烯酸單體和陽離子單體（二 烯丙基二甲基氯化銨或甲基酰氧乙基三甲基 氯化銨)共聚反應，製得兩性聚丙烯酰胺，作 為抄紙用的係列添加助劑，實驗其助留作用。
1.實驗與分析方法
2.1兩性聚丙烯酰胺的合成過程 7%。在中性和堿性抄紙中，季銨型兩性聚丙
2.1.1丙烯酰胺單體和丙烯酸單體共聚反 應:在燒杯中將丙烯酰胺單體和丙烯酸單體 用蒸餾水配成一定濃度，用10%的氫氧化鈉 溶液調節pH值，通氮15分鍾，然後加入過硫 酸銨和促引劑，最後加入亞硫酸氫鈉，用玻璃 棒攪勻，用塑料薄膜密封，室溫下放置24小 時，則得丙烯酰胺單體和丙烯酸單體共聚體。
加水加溫攪拌稀釋成溶液備用。
2. 1.2丙烯酰胺單體和丙烯酸單體共聚體 的改性:將一定濃度的聚丙烯酰胺溶液加入 到恒溫水浴中的500ml四口燒瓶中，加溫到 一定溫度後，加入甲醛和二甲胺(摩爾比為1 1 2)的預混液(提前20分鍾在30 °C以下混 合)，反應一■定時間後取出備用。
2. 1.3用硫酸二甲酯季銨化胺甲基化的陰 離子聚丙烯酰胺共聚體:在通風櫥中，向四口 燒瓶加入胺甲基化的陰離子聚丙烯酰胺共聚 體，在20 C下加入硫酸二甲酯，反應1小時後 出料，為防止存放過程中凝膠化，加入少量的 亞硫酸氫鈉作穩定劑。
2.2造紙實驗過程:在標準纖維疏解機(瑞 典產)內把紙漿按2 %的濃度疏解(4000轉)，
依次加入0. 8%分散鬆香膠、硫酸鋁和25%
o 5 2 1
丙烯酰胺用作酸性抄紙
聚丙烯酰胺對漂白麥草 〖響（見圖1，圖中空白樣 值為5.5,硫酸鋁用量為
0 5 0 -r 4 3 3 .J
滑石粉(每加一種攪1000轉）若為AIKD施 膠依次加入0. 3%AKD膠、30%碳酸鈣)，在 抄片成形前加入兩性聚丙烯酰胺，然後在 FRANK抄片器(德國產)抄片幹燥成紙片。 2.3紙片物性和灰份按《造紙工業測試方法 標準匯編》（1990)所規定的要求測定。
2.4填料留著率的測定
1.4.1纖維灰份C:按GB742— 79測定。
2.4.2紙料灰份B:將被測紙料用定量濾紙 過濾後或直接在105 °C烘箱中烘幹至恒重， TAPPI 按標準 T4130m — 80 測定(900 °C)。 2.4.3滑石粉灼燒減量D、紙頁灰份A的測 定方法與紙料灰份的測定方法相同。
2.4.4填料留著率的計竄％如下式：
Rt —0. 94(A —C)X (1 —B—D)
(B—C)X (1—A—D)
3結果與討論
3.1叔胺型兩性聚 的助留助濾劑 3.1.1叔胺型兩性 漿紙料助濾作用的影 打漿度為40° SR，pH 5 %)
3.1.2叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP — 3 對漂白麥草漿紙料的助留作用的影響（見表
1)。
兩性聚丙烯酰胺的製備及應用,從表1中可以看出，分子量為202萬、水 解度為4%、陽離子度為21.8%的兩性聚丙 烯酰胺在pH值5.5、硫酸鋁用量為5%條件 下是漂白麥草漿紙料的優良的助留劑，在用 量為0.05 %和0. 1 %時填料留著率達 85.2%和92.6%，而且抄片時未看出強烈的 絮聚，成紙的勻度和強度還較好。
表1聚丙烯酰胺對麥草漿助留作用的影響
序號用量
(%)定量
(g/m2)裂斷長
Cm)灰份
(%)填料留著率 (%)
空白056. 69511013. 4342. 4
LP3 - 1161. 94467016. 7763. 7
LP3 -3367. 77460019. 5180. 3
LP3 -5566. 30450019. 7985. 2
LP3 -7769. 11455020. 5991. 2
LP3- 101068. 85435020. 7892. 6
注:pH值為5. 5,硫酸鋁用量為5%
以漂白麥草漿（漂白硫酸鹽針葉木漿 20%，其餘為漂白麥草漿）為主配抄80g/m2 雙麵膠版印刷紙，ZW24型1760長網多缸造 紙機，車速230m/min。使用滑石粉作填料， 高分散石蠟鬆香膠為施膠劑、硫酸鋁為沉澱 劑。配料順序為:配漿池內配漿—依次加增 白劑、顯白劑、0. 6%的高分散石蠟鬆看膠，攪 均後加5%硫酸鋁—高位箱處加25%滑石粉 乳和0.02 %的兩性聚丙烯酰胺(濃度0.01 %) —網前箱紙料上網成形(上網pH值為6. 0)。 紙機抄出的紙頁強度、灰份、填料留著率、紙 機網下白水濃度如表2。
表2加入0. 02%兩性聚丙烯酰胺後紙頁性能與紙 機白水濃度的變化
從表2中可以看出，加入0.02%的叔胺 型兩性聚丙烯酰胺LP— 3可使紙頁的灰份
指標加助劑前加助劑後加助劑後 指標的增減
紙料灰份(％)32. 031. 7-
成紙灰份(％)22. 625. 42. 8
白水濃度（％)0. 34780. 2827-0.0651
紙頁裂斷長(m)33103422112
填料留著率(%)51.966. 715. 8
1 票白麥草漿紙料的助 丨向
'出，分子量為202萬、水 t為21. 8%的兩性聚丙 [值5. 5、硫酸鋁用量為 草漿紙料的優良的助濾 和0. 1 %時，漂白麥草漿 '降 15°SR 和 20°SR。
圖1 PAM用量對 濾作用的影t 從圖1中可以看 解度為4 %、陽離子£ 烯酰胺LP— 3在pH 5%條件下是漂白麥 劑，在用量為0.06% 紙料的打漿度分別下 10
/I o Q
o 6 C.
-sc^-u
K性能的
電荷的紙料發生作用，產生絮聚，從而提高了 兩性聚丙烯酰胺的助留助濾作用。
表3 pH值對LP- 3助留作用及紙張性能的影響
序號pH值定量
(g/ m2)裂斷長
(m)灰份
(%)填料留著率
(%)
15. 577. 35376018.4775. 5
26. 076. 87376018.4175. 1
36. 573. 69415017.4558. 3
47. 070. 90419015. 9758. 5
注：LP—3用量為0.05%，硫酸鋁用量為2%
從22.6%提高到25.4%提高了 2. 8%填
料留著率從51.9 %提高到66.7%,提高了 15.8%,網下紙機白水濃度從0.3478%下降 為0.2827%,下降了 0.065%,而且紙頁的裂 斷長未下降，兩性聚丙烯酰胺的製備及應用,因此叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP 一3是一種良好的酸性抄紙的濕部添加劑。 3.1.3 pH值對叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP 一3的助留助濾作用
從圖2、圖3及表3中可以看出，隨著pH 值的提高，紙料的濾水性、紙頁的灰份和填料 留著率都下降。由於pH值低時紙頁灰份的 提高和紙料的酸性大，從而使紙頁的強度有 所下降。這是因為兩性聚丙烯酰胺的陽離子 為叔胺型，在酸性條件下陽離子性強，與帶陰
圖2 LP — 3在不同pH值下對漂白麥草漿的助 濾作用
56 '1—
4.55.56.5
pH值
圖3 LP- 3對漂白硫酸鹽木漿濾: 影響
?1994-2014 China Academic Joi
從pH值對叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP— 3的助留助濾作用可看出，隨著pH值的提 高，紙料的濾水性、紙頁的灰份和填料留著率 都下降。這是由於叔胺型兩性聚丙烯酰胺的 電荷密度隨pH值的提高，其陽電荷密度降 低，因而叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP3的助留 助濾作用隨pH值的提高，其陽電荷密度降 低，使紙料的濾水性、紙頁的灰份和填料留著 率都下降。因而使用硫酸二甲酯對叔胺型兩 性聚丙烯酰胺LP3進行季銨化處理，提高陽 電荷密度，今用不同的硫酸二甲酯季銨化叔 胺型兩性聚丙烯酰胺LP3得到的係列產品， 實驗其在中性抄紙條件下的助留助濾作用。
3.2季銨型兩性聚丙烯酰胺在中性抄 紙中的應用
3.2.1不同硫酸二甲酯用量季銨化的 兩性聚丙烯酰胺（LP係列）在中性抄紙條件 下的助留作用(如圖4)。
從圖4和表4中可以看出，隨著硫酸二 甲酯用量的增加，兩性聚丙烯酰胺的電荷密 度增加，填料留著率大大提高，硫酸二甲酯用 量為60 %時，效果較好，中性抄紙條件下兩 表4用硫酸二甲酯季銨化的兩性聚丙烯酰胺的陽 電荷密度
50607.080
02.882.732.610.36
202.982.822.691.41
403.083.012.911.75
603.133.103.103.09
803.213.193.193.14
80
60
40
20
硫酸二甲醋用量(°/〇)
兩性聚丙烯酰胺的製備及應用,圖4不同硫酸二甲酯用量季銨化的兩性聚丙烯 酰胺（LP係列)在中性抄紙條件下的助留 作用（空白樣的填料留著率為33 %)
性聚丙烯酰胺用量為0. 05%時填料留著率 從叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP— 3的59. 5% 提高到79. 4%(空白33 %)提高了 19. 9%。 但硫酸二甲酯用量80%時，填料留著率反而 降低，這是由於硫酸二甲酯用量過量，兩性聚 丙烯酰胺水溶性變差所致。因而我們選用硫 酸二甲酯用量為60%的季銨化的兩性聚丙 烯酰胺(JLP3)，下麵研宄實驗條件對其助留 作用的影響。
3.2.2季銨型兩性聚丙烯酰胺JLP3 (LP— 3用60%的硫酸二甲酯季胺化)在AKD中性 抄紙中對漂白麥草漿助留作用的影響。
從圖5中可以看出，季銨型兩性聚丙烯 酰胺在pH值7.5條件下是漂白麥草漿紙料
的優良的助留助濾劑，在用量為0. 04%和 0.08 %時填料留著率從33. 0 %提高到76. 1 % 和91.7 %,但成紙的強度隨填料留著率的提 高有所下降。
4結論
4.1叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP—3在酸性條 件下是漂白麥草漿和漂白硫酸鹽針葉木漿很 好的助留助濾劑，並隨著pH值的提高，紙料 的濾水性、紙頁的灰份和填料留著率都下降。 4.2[卩一3用於2資24型1760長網多缸造紙 機，以漂白麥草漿（漂白硫酸鹽針葉木漿 20%,其餘為漂白麥草漿）為主配抄80g/m2 雙麵膠版印刷紙，加入0. 02%的叔胺型兩性 聚丙烯酰胺LP — 3可使紙頁的灰份從22. 6% 提高到25.4%,提高了 2. 8%,填料留著率從 51.9%提高到66. 7%,提高了 15. 8%，網下 紙機白水濃度從0.3478%下降為0.2827%, 下降了 0.065%，而且紙頁的裂斷長未下降。 4.3季銨型兩性聚丙烯酰胺隨著季銨化試劑 硫酸二甲酯用量的增加，兩性聚丙烯酰胺的 電荷密度增加，填料留著率大大提高，硫酸二 甲酯用量為60%時，效果較好，中性抄紙條 件下兩性聚丙烯酰胺用量為0. 05 %時，填料 留著率從叔胺型兩性聚丙烯酰胺LP — 3的 59.5%提高到79. 4% (空白33%)，兩性聚丙烯酰胺的製備及應用,提高了 19.9%。在用量為0.04%和0.1 %時填料留 著率從33.0%提高到76.1%,而成紙的強度 隨填料留著率的提高有所下降。
5結語
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也來獻上一策。
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