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净水絮凝剂;通用有机试剂;脱水剂;酰胺;抄纸助剂;其他水处理化...

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聚丙烯酰胺在造纸工业中的应用
发布时间:2013-07-11        浏览次数:80        返回列表
    聚丙烯酰胺广泛应用于造纸制浆、湿部、表面施胶、涂布以及废水处理过程。在改善制浆造纸过程、提高纸张性能方面越来越受到造纸科学工作者的重视。其中各种离子型且具有高的相对分子质量的聚丙烯酰胺(PAM)不仅价格低,且具有助留剂、助滤剂、干性增强剂等多种功能在造纸工业中得到广泛应用。

助留、助滤剂

助留、助滤剂在造纸工业中能提高填料和细微纤维的留着率,加速浆料滤水速度。在造纸机趋向高速化、纸浆原料严重缺乏和化学纸高需求的时代,助留、助滤剂更日益受到重视。

助留剂

造纸生产中,填料是用量最大的辅料,粒度一般都为0.2-10µm ,而纸机所用铜网网目则比较大,为40-100目,相当于150- 250µm。一般在抄造过程中,填料只有50%左右的保留率,其余一半会随白水流失。助留剂具有凝结及絮凝作用,所以用它来提高纸料中细小纤维和填料保留率,降低水中细料固含量。

助留剂的品种很多,按助留剂本身的结构和物性可分为无机物、有机高分子聚合物、表面活性剂,其中有机高分子聚合物的助留剂共有23个种类,主要是以有机胺(铵)盐的衍生物为主,还有聚氧乙烯(PEO)、淀粉等,其中以聚丙烯酰胺最具代表性。

聚丙烯酰胺有各种改性产品,作用机理主要是由交联形成的絮凝作用,出于絮凝作用考虑,可用分子量为100万以上阳离子或阴离子型高聚物。如:淀粉丙烯酰胺接枝共聚物St—PAM 可明显提高纸浆的絮凝速度,增大纸浆和滑石粉在铜网上的留着率,助留率可达 12.3%

近年来,由于造纸机械速度增高,促进了双网化的进展,对填料留着率提出了更高的要求。有人提出了复式控制系统,如利用微粒絮凝作用的海德罗科尔系统。该系统由日本联合胶体公司开发,先加高分子阳离子型聚合物,然后加特殊的无机颜料,成复式控制系统,特征是既能保证纸张质量,又能提高填料及纸浆的留着率,同时还能改善滤水性。

助滤剂

助滤剂是为提高从抄纸网部来的湿纸的滤水性、脱水速度而添加的化学药品。助滤剂主要能使细微纤维在纤维表面上絮凝,起减少湿纸孔目堵塞和增加透过性作用。滤水作用和留着作用在促进分散的絮凝这一点是相通的。所以两者在性能方面有许多相似之处。助滤剂的种类主要有聚乙烯亚胺,聚丙烯酰胺,聚胺基酰胺,阳离子乙烯系列的聚合物等。初期使用的助滤剂为聚乙烯亚胺。之后由于聚丙烯酰胺降价以及各种改性聚丙烯酰胺的研制,渐渐以应用PAM为主。

聚丙烯酰胺系(PAM)是由出现被限制词语在浓禁发 硫酸中水解生成丙烯酰胺禁发 硫酸盐,经碱中和生成丙烯酰胺,在无机氧化物引发下生成PAM。 PAM在效果上胜过其他品种,添加量在0.01%-0.015%浓度时,单程留着率可以增加35%-45%。由于聚丙烯酰胺的阴离子、阳离子可两性自由改变,其分子量也可自由选择,便于研制不同目的的相应产品。其中阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)品种最多,预计CPAM是今后发展的主要产品。

水处理絮凝剂

制浆造纸产生的污水量很大,是造纸工业环境保护的主要课题,已日益为各国所重视。污水处理的办法很多,近年来使用表面活性剂作为絮凝剂取得了明显效果。

水处理絮凝剂可分为无机和有机两大类。无机絮凝剂主要以禁发 硫酸铝为主,它不仅用于自来水的净化,而且也作为工业用水和废水的净化剂。由于价格低廉,操作简单,无毒,无腐蚀性,目前仍被广泛应用。有机絮凝剂的主要品种,以合成高分子为主,分子量范围从几千到几十万,有机高分子絮凝剂有四种,可分为阴离子型、弱阴离子型、非离子型、阳离子型。其中阴离子型、弱阴离子型、非离子型一般用于工业废水处理,阳离子型主要用于生活污水和工业废水的有机污泥脱水处理。合成的有机高分子絮凝剂从出现到现在,使用最多、最普遍的还是PAM 。因为PAM可引入部分离子基团(羧基),使分子链伸长,引入部分离子基团而产生静电作用,从而防止在分子接近时极性基的封锁和内部消耗,起到分子量高、使吸附活化点的极性基有效的作用。预计

今后絮凝剂的发展仍以PAM及PAM的衍生物为主。

干增强剂

干增强剂用于提高纸张的抗张强度、耐破度、耐折度和挺度。其主要作用是增强纤维面的内结合力。

最初使用的纸张增强剂是天然高分子化合物—淀粉和植物胶,主要利用它们有较强的粘着力这一特性,后来发展用氧化淀粉和阳离子淀粉等淀粉衍生物,除了起增强作用外,还可提高纸张的施胶度。50年代后期开始使用高分子聚合物,水溶性树脂,如聚丙烯酰胺、聚胺、聚酰胺型阳离子增强剂和聚丙烯酸型阴离子增强剂等。尤其是阳离子型聚丙烯酰胺,它可在酸性、中性或碱性条件下使用,对提高纸张干强度效果显著,可使包装纸及纸袋的耐破因子提高20%以上,可提高碱法阔叶木纸浆纸页及未漂禁发 硫酸盐纸张干强度,提高低定量新闻纸及废纸的干强度,还可改进纸箱的耐压强度及用作纸页补强剂等。所以使用干增强剂的趋势是以阳离子聚丙烯酰胺及其复配系列产品替代各种类淀粉及植物胶。

湿增强剂

在打浆机中使用湿增强剂,可使纤维间发生聚合,从而增加纸的湿强度,它可使干燥纸再浸湿后湿强度不降低太多,并提高折叠耐久性。常用的湿增强剂有脲醛树脂(UF),聚禁发 乙撑亚胺(PEI)、环氧聚酰胺(EPAM)以及丙烯酰胺类聚合物等。从湿增强剂方面,已逐渐地用 EPAM树脂代替UF树脂及MF(三聚禁发 氰 剧毒产品胺甲醛)树脂,在应用技术方面又确定了EPAM树脂与阴离子性PAM树脂并用的新型使用技术。

纤维分散剂

纤维分散剂的主要作用是使纤维均匀地上网,减少纤维絮凝,改进纸料成形。纤维分散剂能使纤维表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强的亲合力,增加被水润湿的程度,并因静电斥力而远离,达到分散的效果。常用的分散剂主要有天然树脂胶和合成有机高分子聚合物。其中合成有机高分子聚合物有部分水解的聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(PEO)等,PEO具有高度的黏性,水溶性好,润滑性好等特点,在高档卫生纸中添加 0.05%以下,就能取得良好的分散效果。有部分水解PAM可以使悬浮液中的固体分散粒子被液相载体充分润湿和均匀分散,并使体系的分离、聚集和固体微粒的沉降速度降至最低,以维持悬浮液最大的动力学稳定性,起到分散剂的作用。今后应大力开发高分子表面活性剂分散剂。