聚丙烯酰胺在造纸工业中的应用

 

聚丙烯酰胺在造纸工业中的主要应用是为了减少原料的流失和环境污染，提高添加物、颜料等的残存率，二是提高纸的强度。

 

1 .提高原料等的残存率

 

PAM在装入造纸网前箱和叶轮泵后，通过PAM的凝聚作用，使颜料、填充剂和纤维堆积，使其在白水中的流出量减少。 例如，若在纸浆中加入0.25 %-0.5 % PAM，则纸的沉降速度变为20-80倍. 白水中固体含量减少约66%，纸灰度增加，白水等填料残存率上升8%-18%。 填料残存率可由原来的50%-60%提高到80%-90%。 文献资料显示，使用PAM后，每吨纸可节约纸浆20kg，起到节约增产的作用，并通过改善填料、颜料、燃料在纸浆中的分布均匀性来改善纸的结构，延长铜网寿命，减少毛毯堵塞，易于操作设备。

 

使用PAM，白水的浊度也大幅度降低，环境污染也减少了。 据某牛皮纸厂的统计，在苛化液中加入PAM，白水的澄清度得到改善。 光凭无机凝集剂，比无机凝集剂和高分子凝集剂配合处理效果更低。 亚硫酸法纸废液具有化学耗氧量( COD)2500mg/l，用硫酸铝25mg/l和水解PAM2mg/l处理后，COD降低到200mg/l以下。 通过水解度为5%-10%、相对分子量为550万-100万的PAM1mg/l和硫酸铝500mg/l的配合处理(将PH调整为7.5-8.5 )，白水变成无色透明的液体，悬浮物可以降低到50mg/l以下。

 

2 .提高纸的干强度和湿强度

 

聚丙烯酰胺可以作为纸和纸卡的干强度添加剂使用，如果在纸中添加PAM，抗拉强度、耐折性、耐破坏性等的干强度特性得到改善。 另外，使用PAM的话，撕裂性、多孔性、改良视觉、印刷性能也会提高。

 

所使用的PAM为水解PAM，相对分子质量约为1200万左右。 聚丙烯酰胺与明矾并用，调节PH值可获得良好效果。 将PAM用于精炼选择，可以得到高干强度的精炼纸浆。

 

3 .长纤维抄纸分散剂

 

以前，长纤维抄纸使用植物粘液，使用钵花楠、莲莉、青枫梗、糯叶等。 此类植物黏液的供应受季节影响较大，不适应造纸工业的机械化生产，消费量大，往往无法满足需求。 用PAM代替植物黏液已经应用于我国一些纸厂。 使用水解度为20%-30%、分子质量为700万的PAM作为分散剂，各项技术指标均达到和超过植物凝胶水平。 1万张原纸比原来的技术节约4.25-11.71万元，使用PAM，运转率和车速可以提高10%。

 

4 .提高乳液(或纸浆液)的稳定性

 

PAM对天然胶乳发挥比聚乙烯醇更大的稳定作用，是胶乳良好的增稠剂。 在60%的乳胶中加入PAM保管2周，粘度会上升1.5-2.0倍。

 

5 .涂在纸上的颜料粘合剂

 

将PAM和淀粉以1:2的比例混合，作为良好的粘接剂用于纸张涂布。

 

6 .纸张涂饰剂

 

PAM与二醛的反应可以得到水不溶性，这种性质可用于纸的涂装。

 

造纸工业中使用的PAM，根据使用目的不同，对聚合物的相对分子量、羧基含量(水解度)的要求也不同。 一般规定，作为凝集剂使用的相对分子的质量尽可能高，作为水解度必须低的分散剂使用的相对分子量小，作为羧基含量稍多的干强剂使用在上述两者之间。

 

在造纸工业中，许多中小纸厂以草类纤维和其他纤维为原料，为了提高产品质量、增加产量，采用了多种化学增强剂，PAM是国内外造纸工业中大量使用的助剂，但价格高，影响了应用范围。 淀粉作为传统造纸添加剂，其效果不及PAM，但接枝PAM正好弥补了二者的不足。 由于淀粉分子骨架与PAM支链结合，相对分子量大幅增加，接枝支链上无数酰胺基与纸浆纤维素和半纤维素分子的羟基形成氢键，具有很强的吸附作用。 因此，使用淀粉-丙烯酰胺等接枝共聚物作为造纸添加剂，不仅起到残胶、过滤助理的作用，提高了纸的强度，而且与普通PAM相比降低了成本，提高了经济效益。