聚丙烯酰胺高分子造纸助剂应用

关键词:造纸 聚丙烯酰胺 造纸助剂
日期:2010年12月10日 来源:佰科

随着工业的不断的快速发展对于环境的损害时不容置疑的。在工业中造纸行业使用化学助剂也是非常的普遍。同时在使用不同造纸助剂有效处理造纸助剂使用,也成为一个国家造纸技术的发展重要依据。那么就有一个问题怎么样才能选用性能比较好的造纸助剂呢?我们有一个标准就是精细化学品,用量少、效果好产生的作用是改进纸的质量、赋予纸张特殊的性能,提高生产效率,降低生产成本,同时可有效地减轻环境污染。

下面我们就国内造纸厂使用的造纸助剂分析,使用比较普遍的就是pae湿强树脂,这种助剂湿强效果好,但固化后不易降解,损纸回用困难,而且pae中有机氯含量高,不利于环保,所以人们试图开发它的替代品。然后就有一种新型的造纸助剂的产生和应用:合成的阳离子聚丙烯酰胺一乙二醛交联物用作造纸湿强剂,在保持湿强效果的同时有损纸易回用、不舍有机氯、熟化时间短的优点。


聚丙烯酰胺一乙二醛合成方法是:用丙烯酰胺与阳离子单体在60~80'~c范围内在氮气的保护下引发聚合,用链转移剂控制分子量,得到中低分子量的阳离子聚丙烯酰胺水溶液,然后调ph值至6~10,在20~80℃下与适量的乙二醛反应得到固含量为6% ~10%的湿强剂。他研究了阳离-t-单体用量、链转移剂用量、交联剂用量等对产品湿强效果的影响,并研究了该产品与pae树脂的协同作用。

研究发现,该产品湿强效果好,损纸易回用,稳定性好,用于湿强度要求不高的生活用纸优势明显;对湿强度要求较高的纸种,该产品与pae树脂配合使用可取得比单独使用pae更优的效果。作者认为,这种聚丙烯酰胺一乙二醛湿强剂前景广阔,值得进一步研究。

国内高分子造纸助剂的开发、合成、使用分析:
高分子助剂在造纸上的应用
人工合成高分子助剂在造纸过程中应用范围较广,其中湿部化学助剂、表面施胶刑、涂布助剂的应用更多.助留助滤剂的典型代表为聚丙烯酰胺.在提高细小纤维和填料留着率、降低白水浓度方面效果较其它无机或天然高分子助剂皆有明显的优势。用量一般为0.01%~0.03%(绝干量/绝干浆)。增强剂方面有聚酰胺多胺环氧氯丙烷、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺等,表面施胶剂主要有聚乙烯醇等;涂布助剂中的人工合成高分子助剂有聚丙烯酸酷、聚氨酪、聚醋酸乙烯酯等。

人工合成高分子助剂虽然添加量极小,效果显著,操作简单,但要求应用技术科学合理,有针对性。其加入位置、加入量、加入方式应当随原料的种类、纸机类型、纸种、水质等的变化作适当调整。所以在重视开发优质高效助剂的同时要研究其在造纸上的应用技术;质量稳定可靠的助剂和针对性强的应用技术的结合,是用好各种化学助剂的关键。

高分子链的组成与抄纸关系
作为化学助剂的人工合成高分子链中的基团性质不同,将直接影响其在抄纸过程中作用的效果。造纸用高分子化合物基本上都是水溶性的,高分子链的组成首先必须保证其在水中有充分的溶解性,即这类高分子链中必须要含有一定量的亲水性基团。通常,水溶性高分子链中所含的基团可分为阳离子型、非离子型、阴离子型和两性型四大类。这些有效官能团可以强烈吸附细微颗粒和纤维,在细微颗粒和纤维之间形成架桥。不同类型的高分子化合物,其结构上的变化可以构成能满足不同功能需要的产品。

高分子链中官能团的引入方法
通常,往高分子链中引入某种含有特殊功能官能团的方法有两种,一是通过高分子反应使高分子链产生某种官能团,二是直接采用含有某种官能团的单体进行均聚或共聚。

高分子反应法
目前,在造纸领域使用较多的人工合成高分子化合物是聚丙烯酰胺系列产物.聚丙烯酰胺本身属于非离子型化合物,通过对其改性,可以得到不同离子形式的产物。常用的方法有:
a.通过MaMich,C.反应获得阳离子型产物;
b. 通过霍夫曼反应获得阳离子型产物;
c.通过水解反应获得阴离子型产物。
以上各种方法使用历史较长,在有关文献中也有较多的报道。

共聚法
高分子反应法引入特定官能团时,反应物之间必须要有充分的混合。而作为聚丙烯酰胺的水溶液,往往具有较高的粘度,与其它反应物难以混合均匀,从而导致官能团在分子链中分布不均匀。为了使官能团在分子链上尽可能均匀分布,只能采用降低有效浓度的办法,这必然导致最终产品有效浓度低、稳定性差。

基于上述情况,目前国际上造纸助剂的生产发展趋势是采用共聚法.所谓的共聚法,是预先将两种或两种以上的单体混合,经引发而进行的聚合反应。在使用共聚法合成造纸助剂时,可以选择含有特定官能团的阴离子或/和阳离子单体与非离子单体进行共聚,分别可以得到阴离子型、阳离子型及两性型产物;通过调节单体比例,可以达到调节产物中离子密度的目的。

分子量的控制方法
高分子造纸助剂的合成,分子量的控制办法与一般高分子合成相同,主要是控制反应温度、引发剂添加量及合成时的单体浓度。通常反应温度高则产物分子量低,引发剂添加量大则产物分子量也低,单体浓度高则产物分子量高。在选用溶液聚合等的合成方法时,更应注意体系中其它物质对聚合反应的影响。特别要注意反应链的位移。

合成方法及其发展
人工合成高分子助剂的合成方法与一般高分子合成类似,传统的合成方法有缩合聚合和加成聚合两大类。
缩合聚合是从分子间脱除一个小分子而逐步形成大分子的合成方法。随着大分子的形成,体系粘度增加,分子运动变得困难,进一步反应的可能性变得越来越小。因此,缩合聚合所得到的产物的分子量一般都不很高,使用时性能上存在一定的局限性。

加成聚合是以乙烯基单体为原料,通过活性中心(自由基、阴离子、阳离子)的传递,使乙烯基单体的双键打开而相互结合成高分子的反应方法。在造纸助剂的合成中,自由基为活性中心的加成聚合反应应用较多。传统的自由基加策反应的实施方法有四种。
(1)溶液聚合是单体、引发剂、溶剂组成的聚合体系。
(2)本体聚合是聚合体系只含有单体及引发剂(热聚合、辐射聚合时,只有单体)而不加溶剂或稀释剂的聚合反应方法。但用于造纸助剂的合成时,往往难以实施。
(3)悬浮聚合通常是用强烈搅拌将单体或单体混合物分散在介质中,成为细小的微粒再进行聚合。
(4)乳液聚合是将单体用机械搅拌及在乳化剂作用下将单体分散在介质中进行的聚合方法。若希望采用乳液聚合合成造纸助剂时,则需采用油包水形式的反相乳液聚合。产物以微粒形式分散于体系中,有效浓度可高达25%~60%。但是由于体系中存在的有机溶剂和表面活性剂,使得产物在抄纸过程中产生许多副作用。

传统的合成方法,总是存在着一些问题,使得目前产品的主要形式局限于糊状和粉末两种形式。糊状产品为了克服其粘度给操作及应用带来的困难,往往采用降低有效浓度的办法.这必然增加运输和贮存成本,同时又使得产物保质期变短。而粉末状产物使用难以稀释,很容易产生“鱼眼”,既造成浪费又可能导致管路堵塞,给用户生产带来不便 。

近年来,发达国家的一些造纸助剂生产厂家采用共聚方法,在合成上采用比较新颖的手段,开发生产出了有效浓度较高、同时又便于使用的新型助刑。其中采用共聚法可以选择含有非常适合于造纸领域的官能团的单体,而采用的分散聚合则突破了传统的合成工艺。有文献报道,一些产品在有效成分浓度在20%以上时,体系的流动性良好,粘度仅在数千至万。

人工合成高分子助剂因其独特的功效,愈来愈得到广泛的应用。采用先进成熟的工艺合成方法和与之配套的设备,精确控制产品的分子量、分子链结构及电荷密度,使合成产品的作用功效更具针对性,并能大幅度降低使用成本,无疑是助剂合成的趋势。同时,加强在助剂应用技术方面的研究,寻求复配技术,以拓展其应用领域

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