聚丙烯酰胺是造紙工業(yè)中應(yīng)用最早、最 廣泛的造紙助劑之一，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用,現(xiàn)已被稱為標(biāo)準(zhǔn)的 造紙助劑”。它是水溶性高分子化合物，因其 雙鍵及酰胺基的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，可進(jìn)行 一系列化學(xué)反應(yīng)，由于制備時(shí)的原料及反應(yīng) 條件的不同，可制得不同官能團(tuán)、不同分子 量和不同功能的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品。按官 能團(tuán)分為陰離子型、陽離子型、非離子型和 兩性PAM;按聚合度大小分為高分子量 PAM、中分子量PAM及低分子量PAM;在用 途上可作為助留劑、增強(qiáng)劑、助濾劑和分散 劑等。下面就其不同用途進(jìn)行簡單的介紹。

1 PAM作助留劑

對(duì)于聚丙烯酰胺的助留機(jī)理，大量實(shí)驗(yàn) 表明，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用,以高分子量陰離子型PAM作為助留 劑主要是橋聯(lián)”吸附，即高聚物分子鏈吸附 在不同對(duì)象如填料、細(xì)小纖維、明礬等）間 發(fā)生橋聯(lián)，只要高聚物分子鏈足夠長，跨距 大于離子間有效排斥距離，在很低的濃度 下，就可有效地促進(jìn)絮聚達(dá)到助留作用。對(duì) 陰離子型PAM &PAM)的留著率主要影響因 素有：聚合物的分子量、聚合物的鏈結(jié)構(gòu)、聚 合物的水解度羧基含量）及硫酸鋁存在與 否及其用量。對(duì)于分子量的影響，有人研宄 分子量的高低對(duì)于不同漿種而言會(huì)有所不 同，例如對(duì)于蔗渣漿分子量300 -600萬左 右時(shí)助留效果很好，而對(duì)于木漿700 -800 萬時(shí)助留效果好。[1]在造紙工業(yè)中合理地使 用PAM可以獲得以下效果：

①提高細(xì)小纖維和填料的留著率，這表 現(xiàn)在灰分的提高和定量的增加。

②降低網(wǎng)下白水濃度，加速白水沉降速 度，提高白水回收設(shè)備效率。

③改善了紙料濾水性能，從網(wǎng)上水線位 置的移動(dòng)看，增加了脫水速度，從而提高了 車速及離開網(wǎng)部紙頁的干度,節(jié)約了蒸汽。

④隨著陰離子聚丙烯酰胺加入量的增 大，成紙強(qiáng)度影響不大，但成紙勻度逐漸變 差。

有人研宄，在車速80m/min、上網(wǎng)約 0. 6%、成紙灰分為20%時(shí)，用PAM助留可

達(dá)到80%首程留著率和50%灰分首程留著 率。[2]通過表1可以看出，加入陰離子聚丙烯 酰胺后的較好助留效果。[3]

2 PAM作增強(qiáng)劑

近年來，水溶性高分子聚丙烯酰胺作為 增強(qiáng)劑受到重視，既可作增干強(qiáng)劑，又可作 增濕強(qiáng)劑。作為增干強(qiáng)劑，適用于食品包裝 

表1陰離子聚丙烯酰胺的助留效果

網(wǎng)前箱

濃度

(%)網(wǎng)下白水

濃度（％)單程留著

率(％ )網(wǎng)前箱內(nèi) 1000ml 漿

灰分重量 (g)1000ml

網(wǎng)下白水 灰分重量 (g)填料單程 留著率 {%)成紙灰

分(％)

未加助留劑0.850.3954.122.2011.94111.8112.39

加入35s/l折合加0.078kg/t紙0.830.3656.632.1121.71518.8017.87

加人28s/l折合加0.097kg/t紙0.830.3459.042.146K65422.9318.20

加人22a/l折合加0.124kg/t紙0.820.3359.762.1111.60923.7819.54

 

紙、漂白紙板及面巾紙、衛(wèi)生紙、掛面紙板 等；作為增濕強(qiáng)劑，適用于海圖紙、鈔票紙、 照相原紙、廣告招貼紙及高級(jí)包裝紙等。

PAM作為增干強(qiáng)劑，受到分子量分子中 羧基含量和抄紙系統(tǒng)pH值的影響。當(dāng)分子 量在50 ~ 70萬時(shí)，羧基含量為10%時(shí)抗張 強(qiáng)度、破裂強(qiáng)度及耐折強(qiáng)度最高。[4]而且對(duì) 于不同的漿種，分子量的差別會(huì)帶來增強(qiáng)效 果的差異，例如：對(duì)于蔗渣漿分子量為60萬 左右的增強(qiáng)效果好，而對(duì)于木漿，則300 ~ 600萬的增強(qiáng)效果好。有實(shí)驗(yàn)表明不同的分 子量對(duì)不同漿種的裂斷長、耐破度和撕裂指 數(shù)等都有影響，結(jié)果見表2J5]PAM作為增濕 強(qiáng)劑主要是陽離子聚丙烯酰胺CPAM)，它 具有較高的濕強(qiáng)度和吸收性，抄后紙頁有較 高的白度，損紙易回收，抄造時(shí)適用的pH值 為4.5 ~7. 5。其作用可以解釋為，隨著聚丙 烯酰胺分子中的酰胺基與纖維素或半纖維 素分子之間的氫鍵結(jié)合數(shù)量的增加，紙張強(qiáng) 度也同時(shí)增加，氫鍵結(jié)合越多，增強(qiáng)效果越 好。

國外曾有人研宄用聚丙烯酰胺和其它 

表2 PAM分子量對(duì)增強(qiáng)效果的影響

漿種打漿度°SRPAM分子量(萬）裂斷長增值％耐破指數(shù)增值％撕裂指數(shù)增值％

蔗6010.2• 23.88*7

渣37.5300 - 600008.2

漿700 ~ 800001.7

木6019.112.70

34.5300 ~ 60025.821.910.8

漿700 ?80020.316,47.6

 

的化學(xué)試劑合成來做增強(qiáng)劑，像日本的精工 化學(xué)公司開發(fā)的由甲基丙烯酰胺、a，p-不飽 和羧酸與甲基丙烯酸羥烷基脂在陽離子淀 粉溶液中進(jìn)行共聚，加入加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度 560ml的紙漿中，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用,再加入Al2 §〇4) 3，抄出 74. 3g/m2定量的紙，裂斷長為8950m，撕裂 因子為135。[6]

3 PAM作纖維分散劑

纖維分散劑是造紙工業(yè)中用來減少纖 維絮聚改進(jìn)紙料成型的常用添加劑，因此又 稱為粗絮凝劑”或懸浮劑”,無論手工抄紙 還是機(jī)械抄紙都必須使用纖維分散劑，才能 使紙頁組織勻度好。在低打漿度的工業(yè)濾 紙、餐巾紙、面巾紙及高檔衛(wèi)生紙等高級(jí)紙 中加入聚丙烯酰胺，在提高勻度的同時(shí)，還 可使紙質(zhì)柔軟、起皺均勻。一般作為分散劑 的聚丙烯酰胺都是陰離子聚丙烯酰胺 篕PAM),由于它的高羧基含量，不僅可增加 水溶性，而且可使纖維帶更多的陰電荷，從 而防止纖維絮聚。此外，由于粘度是影響纖 維分散的主要因素，因此高分子量的APAM 可使溶液有較高的粘度，有利于纖維懸浮。 實(shí)踐表明，做分散劑的APAM的分子量不應(yīng) 小于700萬，且一般不受加熱和高剪切力的 影響，還可以回收后多次使用，對(duì)提高長纖 維強(qiáng)度和降低成本都有利。

4PAM作絮凝劑

在我國聚丙烯酰胺及其衍生物約占高 分子絮凝劑總量的85%。其發(fā)展有如下特 點(diǎn)：

①向超高分子量和低單體含量發(fā)展。由 于藥劑分子量大，對(duì)水中膠體、懸浮顆粒的 吸附架橋”能力強(qiáng)，故能達(dá)到用量少而絮凝 性能好的應(yīng)用效果。

②陽離子絮凝劑作為龍頭產(chǎn)品在加速 發(fā)展。

③新一代合成絮凝劑的開發(fā)。絮凝劑的 研宄正朝脫出水溶性污染物方向發(fā)展。兩性 絮凝劑兼有陰、陽離子性集團(tuán)的特點(diǎn)，適用 于各種不同性質(zhì)的廢水處理，特別是污泥脫 水。

對(duì)于低羧基含量、高分子量的陰離子聚 丙烯酰胺和高分子量、弱正電荷的陽離子聚 丙烯酰胺均可作為絮凝劑，此外，經(jīng)實(shí)踐發(fā) 現(xiàn)兩性聚丙烯酰胺具有非常好的絮凝效 果。目前，聚丙烯酰胺用作絮凝劑主要是運(yùn) 用在造紙工業(yè)的廢水處理上，其絮凝機(jī)理與 懸浮物的種類、表面性質(zhì)特別是Zeta電位、 粒度、池度和懸浮液的pH值有關(guān)。具體為： ①使疏水性膠體顆粒表面的電位下降，顆粒 彼此接觸而絮凝。②懸浮粒子被聚丙烯酰胺 吸附橋聯(lián)而變大，形成大顆粒絮凝而沉降。 ③聚丙烯酰胺可沉淀在水中溶解或水合的 一些粒子型有機(jī)化合物。

未經(jīng)處理的聚丙烯酰胺處于未水解狀 態(tài)，為非離子性高分子聚合物，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用,因此酰胺基 以水合狀態(tài)溶解在水中，此時(shí)高分子鍵呈卷 曲狀態(tài)，一部分酰胺基以-CONH3 +形式存 在，其作用是通過酰胺基與離子表面的氫形 成氫鍵結(jié)合而產(chǎn)生吸附。如果在處理廢水時(shí) 配合使用硫酸鋁一類的陽離子型無機(jī)絮凝 劑，可提高絮凝作用，使絮凝顆粒增大。而對(duì) 于弱離子型聚丙烯酰胺，與非離子聚丙烯酰 胺相比，沉淀絮凝性能優(yōu)越，在工業(yè)上得到 廣泛應(yīng)用；對(duì)于陽離子型聚丙烯酰胺，在水 中溶解時(shí)，具有帶正電的活性基，從而吸附 帶負(fù)電的懸浮膠體粒子，中和粒子表面電 荷，消除了粒子間的斥力，產(chǎn)生絮凝；對(duì)于兩 性聚丙烯酰胺有較高的絮凝效果，用于難以 處理的廢水，研宄證明在紙漿中加入0. 25% ~0.5%PAM，能使紙漿沉淀速度增加60 倍，白水中固體含量下降60%，白土等的存 留率為10% ~ 15%，白水懸浮物降至50n 1以下。m

5 PAM用于麥草蒸煮 有資料研究發(fā)現(xiàn)，在蒸煮液中加入A- PAM后，漿的得率上升幅度很大，漿的硬度 明顯下降，這是由于APAM在高溫強(qiáng)堿下， 一部分APAM與纖維單體上的C2或C3基團(tuán) 發(fā)生共聚，APAM吸附部分溶解在堿液中的 半纖維素，從而使?jié){的得率上升。另一部分 APAM作為親核試劑進(jìn)攻木素單體上的a-C 或(3-C，引起a-或(3-芳基醚鍵的斷裂，促進(jìn) 了脫木素反應(yīng)。[8]