聚丙烯酰胺作為造紙工業添加劑己有40多年 的曆史、采用不同的聚合及改性工藝，引入不同的官 能團，可得到一係列具有不同分子質量和不同電荷 密度的產品，使其應用範圍更加廣泛。聚丙烯酰胺 在造紙工業中主要有三方麵的用途:分散、増強(包括 幹強和濕強)和絮凝(包括助留、助濾和絮凝）。

陰離子聚丙烯酰胺由於製備簡單，成本低廉，易合 成高分子質量產品等優點，新型結構兩性聚丙烯酰胺增強助留助濾性能的研究，很長時間都占據重要位置， 直到現在，我國應用的主要還是陰離子聚丙烯酰胺。 研究表明[-3]，用聚丙烯酰胺作増強劑，其増強效果與 聚丙烯酰胺的分子質量和陰離子含量有直接關係，當 相對分子質量在50萬~ 70萬，羧基含量為10%時，紙 張抗張強度、耐破強度及耐折度最高。

由於陰離子聚丙烯酰胺應用時對明礬有依賴性， 且不能適應中性抄紙的發展趨勢。研究者逐漸把重點 轉向888电子游戏官网。888电子游戏官网的優點是 自身帶有陽電荷，使用範圍廣，使用時不需加入硫酸鋁 類的沉澱劑，另外還有助留助濾作用，因而至今仍在廣 泛應用1+9]。

雖然888电子游戏官网易於使紙漿中許多負電荷 的物質強烈吸附，拉小纖維間距，使其容易形成氫鍵， 從而提高紙張強度。但陽離子助劑也易產生過大的絮 團，影響紙張勻度，從而減弱増強效果。進入20世紀 80年代以來，發達國家為彌補陰/陽離子増強劑各自 的不足，調節陰/陽電荷的離子平衡，從而開發了兩性 増強劑。其機理是使既有陽離子基團又有陰離子基團 的助劑在紙漿中產生協同效應。兩性増強劑中的陰離 子可以除去係統中原來起抑製作用的其他陽離子(如 Ca2+和Mg2+等陽離子)，從而促進助劑在纖維上的離 子締合和吸附;這些陰離子也可以排斥係統中其他的 陰離子，從而可以防止其陽離子基團過早地和係統中 其他物料起作用；當係統中存在過多陽離子添加劑，使 纖維具有某種程度的陽離子特性時，這些陰離子基團 能夠平衡己經吸附在纖維上的陽離子基團，從而使該 分子上的陽離子基團更為密切地與纖維上的陰離子基 團接觸;當因為細小組分的再循環而使係統中的助劑 含量上升時，由兩性助劑建立起來的係統電荷平衡，能 夠使紙機係統維持良好的運轉性能。

國外兩性増強劑絕大多數為內部添加型，並且多 為固含量7%~ 15%的有機共聚物水溶液，粘度在200 ~ 13000mPa#s不等，pH值範圍一般為3. 5~ 12,増強 效果依添加量的不同可提高15%~ 40%左右。發達 國家自20世紀80年代起開始有兩性増強劑投放市 場，其品種和用量逐年増加。以日本為例，用於造紙的 聚丙烯酰胺，兩性増強劑所占比例己由1982年的8% 上升到1990年的27%[ 10]。

我國學者在兩性助劑的開發和應用上做了不少工 作[1-12]。並取得一些成就。他們在研究時發現，共聚 法生產的兩性聚丙烯酰胺増強作用一般，且無助留助 濾作用[10]。而常用的改性產品大多又為叔胺型產品， 其穩定性差，易發生交聯，儲存期短，用作助留助濾劑， 其助留助濾作用隨pH值的不同變化很大。當pH值 提高時，紙漿的濾水性、填料留著率都大幅度下降。在 pH值為6. 5~ 7. 0時，填料留著率僅為55%~ 60%113], 現代抄紙係統正在從酸性向中堿性轉變，叔胺型產品 顯然難以適應這一要求。而要生產季胺型產品，需用 硫酸二甲酯或氯甲烷進行改性，硫酸二甲酯有劇毒，氯 甲烷易燃易爆，使得季胺化困難，難以實現工業化生 產。本實驗是以較簡單的氧化還原體係引發，水溶液 聚合為基礎，通過先製備非離子聚丙烯酰胺，然後通過 控製霍夫曼反應，用自製的陽離子化試劑對聚丙烯酰 胺進行改性，使兩性聚丙烯酰胺季胺化。此種改性方 法極易進行，反應時間短，改性成本低。本實驗使用上 述自製的兩性聚丙烯酰胺，主要針對具有陰離子雜質 多、纖維短、雜細胞多、難濾水等特點的廢報紙脫墨漿 及非木材纖維漿料，在不同的抄紙條件下研究它對各 種漿料的増強、助留助濾作用。

1實驗

1.1原料

1.1.1漿料

今晚報造紙廠提供的脫墨漿;大港紙廠提供的用 於生產瓦楞原紙的廢箱紙板漿（10%美國廢紙+ 90% 國內廢紙)；天津造紙廠提供的漂白酸法蘆葦漿;實驗 室自製的麥草漿。

1.1.2化學藥品

自製兩性聚丙烯酰胺；陰離子分散鬆香膠:鬆香膠 固含量為49%，新型結構兩性聚丙烯酰胺增強助留助濾性能的研究，遊離鬆香含量大於99%。

1.1.3兩性聚丙烯酰胺的製備

將一定濃度的非離子型聚丙烯酰胺溶液加入到水 浴中的250 mL三口燒瓶中，在適當的溫度下按順序加 入陽離子化劑、NaOH和NaClO,反應適當時間，加入穩 定劑並用HCl酸化至一定pH值。主要反應方程式如

1.1.4兩性聚丙烯酰胺成品最終性能

夕卜觀:無色透明液體。有效固含量（以聚丙烯酰胺 折算)：7%~ 8%。總固含量：14%~ 15%。

陽離子化度：10%。pH值:5~ 6。

1.2實驗方法

1.21漿料疏解

在英國標準纖維疏解器內把紙漿按3%的濃度疏 解5~ 10 min。

1.22抄片

向疏解後的漿料中加入兩性聚丙烯酰胺，混合均 勻，然後在Rapid Kothen紙頁成形器（德國產）上抄成 手抄紙頁。

1.23施膠

將疏解打散後的漿配成2%的濃度，加入礬土，攪 拌3 min，然後加入己稀釋至2%的分散鬆香膠，攪拌3 min，稀釋至0. 5%再加入兩性聚丙烯酰胺等化學助劑。

1.24打漿度的測定

用肖氏打漿度儀測定。

1.25紙張的物理性能測定

按《造紙工業測試方法標準匯編（1990) 6所規定的 方法進行檢測。

1.26施膠度的測定

采用液體滲透法，按國家際準(GB540-85)規定的 方法進行施膠度測定。

2結果與討論

2.1兩性聚丙烯酰胺的増強和助留助濾作用

2.1.1兩性聚丙烯酰胺用量對成紙性能的影響

下所示:

CE2 — CH — CH,—Naf)H+^laCI〇

L； = 〇C=〇

MH,KH,

-CH — CHj —-(!H — CH2- I-i：H—CH2—CH I I

C = U IC = 0 |1 1 NH, IN = (

〇Na

OH

1】一CH—V(CH 山^

CH,—CH — (：H,—CH —CH, —CH—C!H,—(：H^ t；=0OOMH

II" I

d.NHj<:=()

O

兩性聚丙烯 酰胺用量/%定量

/g# m-2環壓指數

/N# m#g- 1裂斷長

/km耐破指數 / kPa# m"# g- 1

空白117 37 022. 971 71

0 . 2125. 98 123 111 83

0.3125. 88 403 211 83

0.4126. 18 653 . 461 98

0.5126. 78 653 381 93

0.7127. 18 673 371 91

注大港紙廠提供的用於生產瓦楞原紙的廢箱紙板漿（10%美國廢 紙+ 90%國內廢紙）。

由表1可知，隨著聚丙烯酰胺用量的増加，紙板的 定量也在増加，新型結構兩性聚丙烯酰胺增強助留助濾性能的研究，而紙張的裂斷長、耐破指數則先増加後 減小。這是因為聚丙烯酰胺用量太大時，影響紙頁勻 度，從而導致強度有所下降。綜合考慮，兩性聚丙烯酰 胺用量為4 0%時較好，這時細小纖維的留著率較高，

表1兩性聚丙烯酰胺用量對成紙性能的影響

6 4 2 2^-2

05^

 

6.17.18.19.1

漿樣pH值

由表2可以看出，隨著兩性聚丙烯酰胺分子質量 的増大，其對細小纖維的助留效果増加，而其對紙張的 増強效果變化趨勢是先増大後減小。原因是當相對分 子質量大於45萬時，其助留助濾效果較好。但導致成 紙勻度變差，影響其増強效果。綜合考慮兩性聚丙烯 酰胺的増強和助留助濾效果，選擇相對分子質量為25 萬~ 45萬的兩性聚丙烯酰胺比較合適。

2. 1. 3 pH值對兩性聚丙烯酰胺使用性能的影響 2.1. 3. 1 pH值對兩性聚丙烯酰胺助濾性能的影響

30 ^

+尤儲存期 2S _ +儲存 lMffl/ri

2. 1. 2兩性聚丙烯酰胺分子質量對成紙性能的影響 表2兩性聚丙烯酰胺分子質量對成紙性能的影響

兩性聚丙烯酰 胺相對分子 質量@ 104定量

/g# m-2環壓指數

/N# m# g- 1裂斷長

/km耐破指數 / kPa# m2, g- 1

空白117.37 022. 971 71

66125. 98 123. 111 83

52125. 88 403. 211 83

43126. 18 653. 361 90

34124 78 653. 481 93

30124 48 673. 371 91

24124 08 693. 361 83

11121 28 123. 181 79

注聚丙烯酰胺用量0. 4%，所用漿料為大港紙廠提供的用於生產 瓦楞原紙的廢紙箱紙板漿(10%美國廢紙+ 90%國內廢紙）。

樣

存

助

的

條

烯

聚

去

2.：

的

用量少時，兩性聚丙烯酰胺的増強作用有所提高。這 [直接影響紙漿中i午多,成分的電荷，因而會可能是由於少量的硫酸鋁有助於兩性聚丙烯酰胺中陰

20

圖1 pH值對兩性聚丙烯酰妝助濾性能的影響

從圖1可以看出，產品未經過儲存直接使用時，漿 pH值對兩性聚丙烯酰胺助濾性能有一定的影響，儲 一段時間以後，這種影響逐漸變小。兩性聚丙烯酰胺 濾性能幾乎不受漿樣pH值的影響。其原因是剛改性 聚丙烯酰胺分子中含有一定數量的伯胺基團，在酸性 件下，它接受H+而顯陽離子性，從而増加了兩性聚丙 酰胺的助濾性能。產品儲存一段時間以後，由於兩性 丙烯酰胺分子中含有的伯胺基團的不穩定性，以至失 接受H+的能力不能顯示陽離子性。

1 3 2 pH值對兩性聚丙烯酰胺的増強、助留性能 影響 對兩性聚丙烯酰胺的使用有很大影響。為了更好地 反映pH值對兩性聚丙烯酰胺的増強、助留性能的影 響，本實驗采用放置1星期後的產品來試驗，這樣既 可以排除分子中伯胺基的影響，又符合實際應用的情 況。表3列出了 pH值對兩性聚丙烯酰胺使用效果的 影響。

表3值對兩性聚丙烯酰胺的增強、

助留性能的影響

漿樣pH值定量 / g# m- 2裂斷長/km

566. 43 41

665 83 47

766 03 56

865 73 51

注兩性聚丙烯酰胺用量為0 4%。漿料pH值用10%稀鹽酸調節。

從表3中可以看出，隨著pH值的升高，紙頁的定 量稍有降低，但紙頁的強度提高了。因為在使用季胺 型造紙助劑時，pH值在4~ 8的範圍內電荷變化不大， 所以pH值對兩性聚丙烯酰胺的助留效果影響不大。 但在pH值高時，紙張強度有所提高。因而兩性聚丙 烯酰胺増強的最適宜條件是抄紙pH值為7 0。

2. 1. 4硫酸鋁用量對兩性聚丙烯酰胺性能的影響 2. 1. 4 1硫酸鋁用量對兩性聚丙烯酰胺的助濾性能 的影響

硫酸鋁是傳統酸法施膠常用的沉澱劑，具有助留 助濾作用，可以取代一部分改性聚丙烯酰胺。但各生 產廠由於生產用水和其他抄造條件不同，硫酸鋁用量 變化很大。本實驗研究了硫酸鋁用量對兩性聚丙烯酰 胺助濾效果的影響，結果見表4。

表4硫酸鋁用量對兩性聚丙烯酰胺的 助濾性能的影響

硫酸鋁用量/ %00 40 81.2 1.62 0

打漿度/°SR38353025. 5 2627 5

注所用漿料為廢報紙脫墨漿，打漿度為5fSR;兩性聚丙烯酰胺用 量為0. 3%。

由表4可知，硫酸鋁具有良好的助濾作用，隨著硫 酸鋁用量的増加，新型結構兩性聚丙烯酰胺增強助留助濾性能的研究，漿料的濾水性能提高。但其用量不 宜太大，否則會障礙兩性聚丙烯酰胺的留著。

2.1.4 2硫酸鋁用量對兩性聚丙烯酰胺的増強、助留 性能的影響

從表5可以看出，添加硫酸鋁可明顯提高聚丙烯 酰胺的助留效果，而且有利於提高紙張強度。硫酸鋁 離子基團與纖維的結合。但硫酸鋁加入量多時，反而 阻礙兩性聚丙烯酰胺的陽離子基團與纖維的結合。因 而硫酸鋁用量以0.8% ~ 1.2%為宜。根據不同漿料， 可以調節硫酸鋁的用量，同樣也可根據硫酸鋁的用量 來調節兩性聚丙烯酰胺中陽離子基團的含量，當然這 些都應在保證一定的増強效果的基礎之上。

表5硫酸鋁用量對兩性聚丙烯酰胺的增強、 助留性能的影響

硫酸鋁用量/ %定量/g# m- 2裂斷長/km

062. 13 . 42

0 463 83. 53

0 864 93. 68

1. 265 . 33 59

1. 665 . 13 51

注所用漿料為麥草堿法漿；兩性聚丙烯酰胺用量為0 3%

2.1.5兩性聚丙烯酰胺對不同漿種的増強、助留助濾 作用

2.1.5. 1兩性聚丙烯酰胺對不同漿種的増強、助留作

用

表6兩性聚丙烯酰胺對酸法漂白蘆葦漿 的增強、助留作用

聚丙烯酰胺用量/%00 20 30 40 50 6

裂斷長/km3 063 453 . 673 833 753 . 67

定量/g#m- 263 664 565 867 167 767 9

表7兩性聚丙烯酰胺對廢報紙脫墨漿 的增強、助留作用

聚丙烯酰胺用量/%00 10 20 30 40 5

裂斷長/km2 342 382. 492. 522 . 442 31

定量/g#m- 246 248 449 351 251 952 6

表8兩性聚丙烯酰胺對堿法麥草漿 的增強、助留作用

聚丙烯酰胺用量/%00 10 20 30 50 6

裂斷長/km3 213 393. 473 553 723 81

定量/g#m- 266 166 967. 267 568 568 3

從表6~表8可以看出，兩性聚丙烯酰胺對各種 漿料具有較好的増強、助留作用。對酸法漂白蘆葦 漿，加入0.4%的聚丙烯酰胺；可使紙張的裂斷長和 定量分別提高25%和5.5%;對廢報紙脫墨漿有一定 的增強作用，而助留作用特別明顯，采用0 3%的用 量，可使紙張的裂斷長和定量分別提高7 7%和 10. 8%;用量為0.5%時，定量増加13. 9%。這是由 於其與非木材漿相比，除了細小纖維含量多外，還含 有較多的陰離子雜質，因此，聚丙烯酰胺的用量不宜 太高，用量太大極易使紙漿產生過強的絮凝，影響紙 張勻度，從而使紙張強度下降，對於這種情況，可以 適當降低兩性聚丙烯酰胺的陽離子化度；對堿法麥 草漿同樣具有較好的増強、助留作用，加入0. 6%的 聚丙烯酰胺，可使紙張的強度和定量分別提高19% 和 3 3% 。

2. 1. 5. 2兩性聚丙烯酰胺對不同漿種的助濾作用 從表9~表11可知，兩性聚丙烯酰胺對各種漿 料均有很好的助濾作用。對酸法漂白蘆葦漿，當用 量為0. 4%時，就能達到較好效果，繼續加大用量，漿 樣打漿度下降幅度較小；對廢報紙脫墨漿有非常好 的助濾作用。這是由於其與非木材漿相比，除了細 小纖維含量多外，還含有較多的陰離子雜質，當聚丙 烯酰胺用量為0.5%時，漿樣打漿度降低的幅度超過 50%;對麥草漿，當用量為0.5%時，漿樣打漿度下降 到最低值。

表9兩性聚丙烯酰胺對酸法漂白蘆葦漿 的助濾作用

聚丙烯酰胺用量/% 00 20 30 40 50 60 7

打漿度/°SR 3328 524. 521 5201920

表10兩性聚丙烯酰胺對廢報紙脫墨漿

的助濾作用

聚丙烯酰胺用量/%00 20 30 40 50 6

打漿度/°SR554036322628

表 11 兩性聚丙烯酰胺對麥草漿的助濾作用

聚丙烯酰胺用量/% 00 10 20 30 50 60 7

打漿度/°SR 4037 53634 5333536 5

2. 1. 6兩性聚丙烯酰胺的輔助施膠作用

通常，在順向施膠（先加膠後加鋁源）時，漿中雜 質、水的硬度、填料的存在等因素會給施膠性能帶來負 影響。因此，分散鬆香膠施膠時，采用逆向施膠(先加 鋁後加膠）比順向施膠能獲得更高的施膠度。這是因 為礬土先添加，首先能克服漿中雜質及其他陰離子雜 質的影響。其次能被纖維較充分而均勻地吸附，同時 因為陰離子分散鬆香膠在使用時會產生泡沫，影響施 膠效果，采用逆向施膠，可減少配漿過程中的細小泡

硫酸鋁用量的増加，漿料的濾水性能提高。但其用量業出臟,-

沫，提高成紙的勻度，並減少成紙中泡沫點[14]。圖2 為兩性聚丙烯酰胺的輔助施膠效果。

 

注硫酸鋁用量(Ak〇3計)為1.5%;鬆香用量為1%;所用漿料為 未打漿的漂白酸法蘆葦漿（打漿度為27SR)

圖2兩性聚丙烯酰胺輔助施膠效果

由圖2可以看出，兩性聚丙烯酰胺具有很好的輔 助施膠效果。這主要是因為兩性聚丙烯酰胺提高了分 散鬆香膠的留著率，也可能與其分子中的氨基甲酸酯 基有關。有文獻介紹[15]，具有這種結構的聚氨酯是一 種效果非常好的新型表麵施膠劑。自交聯型聚氨酯在 固化過程中形成三維網絡結構，在紙的表麵成膜而不 發生滲透。因此，聚氨酯表麵施膠劑能改善紙張性能， 如増加表麵強度、抗掉毛、抗塗料滲透、抗溶劑性等，並 可改善紙張印刷性。另外，以較小用量就能產生較高 施膠度，在大多數情況下，每噸紙隻需0 25~ 1 kg聚氨 酯就可達到所需施膠度。使用聚氨酯不僅能減少漿內 施膠的鬆香用量，還能改進其操作性能。本實驗中，由 於采用的漿料未打漿，漿料濾水性較好，且加入了一定 量的硫酸鋁，新型結構兩性聚丙烯酰胺增強助留助濾性能的研究，當兩性聚丙烯酰胺加入稍多時，容易使紙 頁勻度下降，降低施膠效果。

3結論

3.1兩性聚丙烯酰胺產品未經過貯存直接使用時，由 於其分子中含有一定數量的伯胺基團，因此使用時漿 料pH值對助濾性能有一定的影響，貯存一段時間以 後，這種影響逐漸變小，使兩性聚丙烯酰胺助濾性能幾 乎不受漿料pH值的影響。

3.2pH值對兩性聚丙烯酰胺的助留效果影響不大， 但在pH值高時紙張強度有所提高。兩性聚丙烯酰胺 増強的最適宜條件是抄紙pH值為7.0。

3.3硫酸鋁能改善兩性聚丙烯酰胺的助濾作用，隨著 不宜太高，否則會障礙兩性聚丙烯酰胺的留著。硫酸 鋁具有良好的助留作用，而且添加少量硫酸鋁有利於 提高紙張強度。

3.4兩性聚丙烯酰胺對各種漿料具有較好的増強、 助留作用。對酸法漂白蘆葦漿。加入0.4%的聚丙 烯酰胺，可使紙張的裂斷長和定量分別提高25%和 5. 5%;對廢報紙脫墨漿，采用0.3%的用量，可使紙 張的裂斷長和定量分別提高7.7%和10.8%;對堿法 麥草漿可使紙張的強度和定量分別提高19%和

3.3%。

3.5兩性聚丙烯酰胺對酸法漂白蘆葦漿、廢報紙脫 墨漿及堿法麥草漿均具有很好的助濾作用，尤其是對 含陰離子雜質多的廢報紙脫墨漿，助濾效果特別明

顯。

3.6兩性聚丙烯酰胺具有很好的輔助施膠效果。新型結構兩性聚丙烯酰胺增強助留助濾性能的研究，這 主要是因為兩性聚丙烯酰胺提高了分散鬆香膠的留著 率，也可能與其分子中的氨基甲酸酯基有關。