第6章-增強劑

1、 第六章第六章 增強劑增強劑 6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 增干強劑增干強劑 6.3 6.3 增濕強劑增濕強劑 6.1 6.1 概述概述 6.1.1 6.1.1 紙張結構簡介紙張結構簡介 多層結構多層結構 層間層間少有纖維交織，少有纖維交織， 各層纖維之間各層纖維之間存在空存在空 隙隙 層間結合力較差層間結合力較差 6.1.1 6.1.1 紙張結構簡介紙張結構簡介 平面內平面內纖維相纖維相 互交錯排列互交錯排列 層內纖維間層內纖維間結結 合力較強合力較強 6.1.1 6.1.1 紙張結構簡介紙張結構簡介 據(jù)觀察，定量據(jù)觀察，定量60g/m60g/m2 2的紙頁由大約的紙頁由大約10

2、10層纖層纖 維組成，維組成，層間少有纖維交織層間少有纖維交織，主要靠分子，主要靠分子 間力結合。間力結合。 大量空氣存在于各層纖維之間：紙的表觀大量空氣存在于各層纖維之間：紙的表觀 密度密度0.6-0.7g/cm0.6-0.7g/cm3 3, ,約為纖維密度的一半，約為纖維密度的一半， 紙頁中約紙頁中約5050是纖維，是纖維，5050是是空隙空隙。 提高紙張強度，提高紙張強度，提高纖維層之間的結合提高纖維層之間的結合。 因分子間力小于氫鍵結合力因分子間力小于氫鍵結合力 要提高纖維間結合力要提高纖維間結合力 提高纖維層之間的結合提高纖維層之間的結合 提高纖維間結合面積和結合力提高纖維間結合面積

3、和結合力 提高纖維間的氫鍵結合力提高纖維間的氫鍵結合力 6.1.2 6.1.2 紙張強度紙張強度 紙頁的強度：指紙頁承受各種機械力時的紙頁的強度：指紙頁承受各種機械力時的 抵抗力抵抗力。 根據(jù)力的作用方式：根據(jù)力的作用方式：抗張強度抗張強度、撕裂強度撕裂強度、 耐折強度耐折強度、抗彎強度抗彎強度、耐破強度耐破強度、表面強表面強 度度、內部結合強度內部結合強度等。等。 紙張是否被潤濕：紙張是否被潤濕：干強度干強度和和濕強度，濕強度，一般一般 所指強度均為干強度。所指強度均為干強度。 6.1.3 6.1.3 紙張強度產生原因紙張強度產生原因 纖維之間的結合則是紙張產纖維之間的結合則是紙張產 生強度

4、的主要原因生強度的主要原因 纖維之間的結合纖維之間的結合 （1 1）氫鍵）氫鍵 ： 羥基：產生氫鍵羥基：產生氫鍵 加和性：加合值遠大于其化學鍵能加和性：加合值遠大于其化學鍵能 主要結合力：約主要結合力：約8080的強度由氫鍵結的強度由氫鍵結 合合產生產生 （2 2）離子鍵：）離子鍵： 由陽離子聚電解質中的陽離子基團與由陽離子聚電解質中的陽離子基團與 纖維上的陰離子基團電離后形成。纖維上的陰離子基團電離后形成。 纖維之間的結合纖維之間的結合 （3 3）配位鍵：）配位鍵：很少很少，原來的配位理論認為鋁，原來的配位理論認為鋁 離子通過配位鍵分別與纖維和松香結合。離子通過配位鍵分別與纖維和松香結合。

5、（4 4）共價鍵）共價鍵 有機高分子可以直接和纖維形有機高分子可以直接和纖維形 成醚鍵、酯鍵或其他牢固結合的共價鍵，如成醚鍵、酯鍵或其他牢固結合的共價鍵，如 PAEPAE的環(huán)氧基可和纖維羥基形成醚鍵。的環(huán)氧基可和纖維羥基形成醚鍵。 纖維之間的結合纖維之間的結合 （5 5）范德華力：）范德華力： 即分子間作用力，即分子間作用力，0.4nm0.4nm， 分子間吸引分子間吸引 力為主要形式；色散力是高分子作用的主要形力為主要形式；色散力是高分子作用的主要形 式，且具有加和性。式，且具有加和性。 （6 6）物理纏結：）物理纏結： 纖維之間不發(fā)生，加入的纖維之間不發(fā)生，加入的聚合物分子間的聚合物分子間的

6、 纏結纏結，作用點可以滑移。，作用點可以滑移。 6.1.4 6.1.4 影響紙頁強度的因素影響紙頁強度的因素 漿料纖維本身強度漿料纖維本身強度 纖維之間的結合強度：纖維之間的結合強度： 纖維之間的結合面積纖維之間的結合面積 纖維的排列和分布情況，即紙頁勻度纖維的排列和分布情況，即紙頁勻度 一般強度是指抗張強度一般強度是指抗張強度 6.2 6.2 增干強劑增干強劑 6.2.1 6.2.1 干增強劑的分類及主要品種干增強劑的分類及主要品種 天然聚合物天然聚合物：淀粉及其改性物、殼聚糖及：淀粉及其改性物、殼聚糖及 其改性物、植物膠等。其改性物、植物膠等。 合成聚合物合成聚合物：聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙

7、烯：聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯 酰胺等酰胺等 。 常用商品干強劑：常用商品干強劑： 淀粉衍生物：淀粉衍生物：約占約占9595 植物膠：植物膠：約占約占2 2 合成干強劑：合成干強劑：約占約占2 2 其它：約占其它：約占1 1，用于特種紙，用于特種紙。 6.2.2 6.2.2 干增強劑的作用機理干增強劑的作用機理 （1 1）紙張強度的形成）紙張強度的形成 纖維間最主要的結合力來自于纖維間最主要的結合力來自于氫鍵氫鍵 纖維形成氫鍵的能力取決于纖維形成氫鍵的能力取決于-OH-OH 纖維的纖維的-OH-OH只有只有0.50.52%2% 能形成氫鍵結能形成氫鍵結 合，合，9898僅體現(xiàn)纖維本身的強度僅體現(xiàn)

8、纖維本身的強度 纖維間的結合強度還有很大的提高余地纖維間的結合強度還有很大的提高余地 （2 2）干強劑的增強機理）干強劑的增強機理 提高纖維間的結合提高纖維間的結合 ：氫鍵氫鍵，羥基、胺基與纖，羥基、胺基與纖 維表面羥基形成氫鍵結合，增加氫鍵的數(shù)目；維表面羥基形成氫鍵結合，增加氫鍵的數(shù)目； 靜電吸附結合靜電吸附結合：陽離子基團與纖維上陰離子：陽離子基團與纖維上陰離子 基團之間，陰離子基團通過鋁離子與纖維形基團之間，陰離子基團通過鋁離子與纖維形 成靜電結合等。成靜電結合等。 提高纖維分布均勻性提高纖維分布均勻性：使纖維更加均勻地結：使纖維更加均勻地結 合，導致纖維間及纖維與高分子之間結合點合，導

9、致纖維間及纖維與高分子之間結合點 增加，從而提高干強度。增加，從而提高干強度。 改善細小纖維留著和紙頁濾水改善細小纖維留著和紙頁濾水，從而有利于，從而有利于 濕紙頁的固化。濕紙頁的固化。 （3 3）干強劑的增干強特點）干強劑的增干強特點 增加紙中纖維間的結合力增加紙中纖維間的結合力 提高提高以以結合力為主的強度指標結合力為主的強度指標： 裂斷長、耐折度、裂斷長、耐折度、z z向強度、挺度、表面拉向強度、挺度、表面拉 毛強度、抗壓強度等。毛強度、抗壓強度等。 6.2.3 6.2.3 淀粉類干增強劑淀粉類干增強劑 （1 1）陽離子淀粉）陽離子淀粉 增強：較低增強：較低取代度取代度 兼顧增強和助留助

10、濾：中等兼顧增強和助留助濾：中等取代度取代度 增強作用增強作用 氫鍵作用：氫鍵作用： 由淀粉葡萄糖單元上的由淀粉葡萄糖單元上的羥基羥基與纖與纖 維表面上的維表面上的羥基羥基形成形成 離子鍵：離子鍵： 由由陽離子基團陽離子基團與纖維上與纖維上羧基羧基形成形成 在紙料組分上的吸附在紙料組分上的吸附 比表面積比表面積 纖維表面負電荷量纖維表面負電荷量 決定淀粉的吸附量決定淀粉的吸附量 淀粉更易吸附于細小纖維淀粉更易吸附于細小纖維 和填料上和填料上 增強效率增強效率 吸附在吸附在長纖維長纖維上更有效：上更有效： 細小纖維的流失細小纖維的流失 吸附于長纖維更有利于增加纖維間結合吸附于長纖維更有利于增加纖

11、維間結合 陽離子淀粉增強劑的使用陽離子淀粉增強劑的使用 a. a. 糊化：配成糊化：配成1 1的水溶液，加熱到糊的水溶液，加熱到糊 化溫度，使發(fā)生溶劑化作用，形成淀化溫度，使發(fā)生溶劑化作用，形成淀 粉糊，再與漿料混合。粉糊，再與漿料混合。 b. b. 添加濃度：應充分添加濃度：應充分混合均勻混合均勻 糊液糊液濃度應低濃度應低，一般，一般不高于不高于1 1； 高取代度陽離子淀粉，最好稀釋到高取代度陽離子淀粉，最好稀釋到 0.50.5。 c. c. 用量：一般用量：一般 2.5 2.5，11最經濟最經濟；高??；高取 代度者用量少些，低取代度者用量大些；草代度者用量少些，低取代度者用量大些；草 漿比

12、木漿用量高些漿比木漿用量高些。 d. d. 添加點：添加點：加在加在濃濃漿中漿中 e. e. 硫酸鋁的影響硫酸鋁的影響 ：先加，干擾淀粉的吸附，：先加，干擾淀粉的吸附， 應于淀粉后加入應于淀粉后加入 f. f. 與陰離子添加劑的配伍：與陰離子添加劑的配伍：避免避免與其直接接觸與其直接接觸 陽離子淀粉增強劑的使用陽離子淀粉增強劑的使用 （2 2）陰離子淀粉（磷酸酯淀粉）陰離子淀粉（磷酸酯淀粉 ） 酸性抄紙，且必須酸性抄紙，且必須與硫酸鋁配合與硫酸鋁配合使用。使用。 在在不加填的紙張不加填的紙張中，加入磷酸酯淀粉的目中，加入磷酸酯淀粉的目 的是為了提高細小纖維的留著率，提高紙的是為了提高細小纖維的

13、留著率，提高紙 張物理強度，張物理強度，磷酸酯淀粉加入紙漿磷酸酯淀粉加入紙漿中中。 在在加填的紙張加填的紙張中，加入磷酸酯淀粉的目的中，加入磷酸酯淀粉的目的 是為了提高填料留著率，提高紙張的物理是為了提高填料留著率，提高紙張的物理 強度，強度，磷酸酯淀粉與填料混合后再磷酸酯淀粉與填料混合后再加入濃加入濃 漿中。漿中。 單一離子型淀粉的局限性單一離子型淀粉的局限性 白水循環(huán)的封閉程度不斷增加導致抄紙系白水循環(huán)的封閉程度不斷增加導致抄紙系 統(tǒng)的鹽含量積累，應用效果下降；統(tǒng)的鹽含量積累，應用效果下降； 陽離子淀粉的長期和大量應用導致抄紙系陽離子淀粉的長期和大量應用導致抄紙系 統(tǒng)的過陽離子化；統(tǒng)的過陽

14、離子化； 造紙系統(tǒng)對于多種離子型化學添加劑（明造紙系統(tǒng)對于多種離子型化學添加劑（明 礬、增白劑等）的使用使單一離子型變性礬、增白劑等）的使用使單一離子型變性 淀粉的應用效果降低；淀粉的應用效果降低； 廢紙回用和草類纖維的應用以及白水封閉廢紙回用和草類纖維的應用以及白水封閉 循環(huán)，導致抄紙系統(tǒng)成分的復雜化，應用循環(huán)，導致抄紙系統(tǒng)成分的復雜化，應用 效果降低。效果降低。 （3 3）兩性及多元變性淀粉）兩性及多元變性淀粉 既含有既含有陽陽離子基團又含有離子基團又含有陰陰離子基離子基 團的淀粉。團的淀粉。 兩性淀粉兩性淀粉特點特點 比單一離子型淀粉所適應的比單一離子型淀粉所適應的pHpH值值范圍更范圍

15、更 寬寬且電荷基本平衡，未被留著的淀粉隨白且電荷基本平衡，未被留著的淀粉隨白 水排出后，再循環(huán)使用白水時，不會失去水排出后，再循環(huán)使用白水時，不會失去 電荷平衡，加入量的多少也電荷平衡，加入量的多少也不會影響紙漿不會影響紙漿 的的ZetaZeta電位。電位。 能夠吸附系統(tǒng)中的雜陽離子（能夠吸附系統(tǒng)中的雜陽離子（CaCa 、 、MgMg2 2 等），消除其對淀粉應用的干擾。 等），消除其對淀粉應用的干擾。 兩性淀粉兩性淀粉特點特點 由于同時含有陽離子和陰離子基團，陽離由于同時含有陽離子和陰離子基團，陽離 子基團可以和纖維子基團可以和纖維直接直接作用，而陰離子基作用，而陰離子基 團可與系統(tǒng)中的其它

16、陽離子助劑結合沉淀團可與系統(tǒng)中的其它陽離子助劑結合沉淀 或通過或通過AlAl3+ 3+與纖維形成配合鍵，使兩性淀 與纖維形成配合鍵，使兩性淀 粉能夠形成伸展的粉能夠形成伸展的三維網絡結構，因而增三維網絡結構，因而增 加纖維間結合的機會加纖維間結合的機會。 兩性淀粉的應用，可以避免陽離子淀粉可兩性淀粉的應用，可以避免陽離子淀粉可 能產生的紙料系統(tǒng)能產生的紙料系統(tǒng)過陽離子化過陽離子化。 兩性淀粉兩性淀粉特點特點 纖維常常帶負電荷，很容易吸附陽纖維常常帶負電荷，很容易吸附陽 離子淀粉，但它也易吸附其它正電荷離子淀粉，但它也易吸附其它正電荷 的物質，這會減弱淀粉與纖維的吸附，的物質，這會減弱淀粉與纖維

17、的吸附， 而兩性淀粉中的陰離子基團能給予彌而兩性淀粉中的陰離子基團能給予彌 補補。 用作造紙增強劑時比陽離子淀粉更用作造紙增強劑時比陽離子淀粉更 能有效地提高紙頁強度、填料和細小能有效地提高紙頁強度、填料和細小 纖維的留著以及紙機的濾水纖維的留著以及紙機的濾水 （4 4）接枝共聚淀粉）接枝共聚淀粉 淀粉接枝共聚物與陽離子淀粉相比能更好淀粉接枝共聚物與陽離子淀粉相比能更好 地發(fā)揮增強作用和助留效果地發(fā)揮增強作用和助留效果 減少人類對石油化工產品的依賴性減少人類對石油化工產品的依賴性 生物對淀粉的作用可使接枝聚合物得以降生物對淀粉的作用可使接枝聚合物得以降 解解 淀粉接枝共聚物具有淀粉和接枝高分子

18、鏈淀粉接枝共聚物具有淀粉和接枝高分子鏈 兩者的性質兩者的性質 (5) (5) 淀粉使用效率淀粉使用效率 濕部淀粉效率的度量濕部淀粉效率的度量 紙張的干強度紙張的干強度 紙張中淀粉含量紙張中淀粉含量：利用：利用鹽酸抽提紙張，鹽酸抽提紙張， 抽提液加入碘后會出現(xiàn)顏色，然后用分抽提液加入碘后會出現(xiàn)顏色，然后用分 光光度計測定其吸光度，由此便可計算光光度計測定其吸光度，由此便可計算 出紙張中的淀粉含量。出紙張中的淀粉含量。 淀粉留著率淀粉留著率 b.b.淀粉本身的影響淀粉本身的影響 糊化：淀粉與纖維的結合，需要變?yōu)樵诶浜旱矸叟c纖維的結合，需要變?yōu)樵诶?水中可溶或可分散的形式水中可溶或可分散的形式

19、，而淀粉只有在，而淀粉只有在 熱水中溶解，必須糊化。熱水中溶解，必須糊化。 取代度：取代度取代度：取代度0.020.020.050.05，陽離子淀，陽離子淀 粉的電荷密度是相當?shù)偷?，但是由于較高粉的電荷密度是相當?shù)偷?，但是由于較高 的添加量，它們對紙料系統(tǒng)的離子性具有的添加量，它們對紙料系統(tǒng)的離子性具有 影響。影響。 各種陽離子聚合物的電荷密度各種陽離子聚合物的電荷密度 聚合物聚合物 電荷密度（電荷密度（meq/gmeq/g） 陽離子淀粉（取代度陽離子淀粉（取代度0.0350.035）0.20.2 陽離子淀粉（取代度陽離子淀粉（取代度0.0500.050）0.30.3 聚合氯化鋁（聚合氯化鋁（

20、PACPAC）3.33.3 聚乙烯亞胺（聚乙烯亞胺（PEIPEI）5.15.1 聚二烯丙基二甲基氯化銨聚二烯丙基二甲基氯化銨 （PDADMACPDADMAC） 6.66.6 聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（6060陽離子化度）陽離子化度）8.58.5 紙料與填料的影響紙料與填料的影響 填料吸附淀粉可以提高填料和淀粉的留著填料吸附淀粉可以提高填料和淀粉的留著 率，但較高的填料用量會降低紙的強度。率，但較高的填料用量會降低紙的強度。 如果目的是保持相同的干強度，含填料的如果目的是保持相同的干強度，含填料的 紙比不含填料的紙需要較高的淀粉用量。紙比不含填料的紙需要較高的淀粉用量。 隨著隨著pHpH值的升高，

21、纖維的負電荷增加（羧值的升高，纖維的負電荷增加（羧 基的電離增加），這使陽離子淀粉更緊密基的電離增加），這使陽離子淀粉更緊密 地結合到纖維上。因此隨著地結合到纖維上。因此隨著pHpH值轉向中性值轉向中性 和堿性范圍，陽離子淀粉的留著率增加。和堿性范圍，陽離子淀粉的留著率增加。 6.2.4 6.2.4 聚丙烯酸胺類增強劑聚丙烯酸胺類增強劑 （1 1）基本特點）基本特點 分子量：分子量：作為紙張增強劑的適當分子量一作為紙張增強劑的適當分子量一 般在般在1010萬萬100100萬萬之間，最佳范圍為之間，最佳范圍為2020 5050萬萬，分子量，分子量太小太小，則極易，則極易進入纖維細孔進入纖維細孔，

22、 不能在跨越顆粒間距離，起不到紙張增強不能在跨越顆粒間距離，起不到紙張增強 劑的效果；而分子量劑的效果；而分子量太大太大則則不利于不利于聚合物聚合物 向纖維空隙內的向纖維空隙內的遷移遷移，且，且絮聚作用大絮聚作用大，導，導 致紙的組織致紙的組織不勻不勻，紙的增強效果也不好。，紙的增強效果也不好。 （1 1）基本特點）基本特點 增強：增強：結構中所帶的結構中所帶的酰胺基酰胺基極易與纖維素極易與纖維素 結構中的結構中的羥基羥基之間形成大量之間形成大量氫鍵氫鍵而使紙頁而使紙頁 強度得到提高。一些研究表明，這些氫鍵強度得到提高。一些研究表明，這些氫鍵 比普通的纖維素羥基之間形成的比普通的纖維素羥基之間

23、形成的氫鍵強度氫鍵強度 高高，當，當PAMPAM存在于紙頁中纖維與纖維的存在于紙頁中纖維與纖維的 接觸點時，形成很強的接觸點時，形成很強的纖維纖維PAMPAM纖纖 維維的結合，從而增加紙的干強度。的結合，從而增加紙的干強度。 （1 1）基本特點）基本特點 PAMPAM對紙張緊度、相對結合面積的提高，對紙張緊度、相對結合面積的提高， 與由增加打漿度引起的提高相比要小得多。與由增加打漿度引起的提高相比要小得多。 結合強度結合強度的增加。的增加。 (2) (2) 陰離子型聚丙烯酰胺陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)(APAM) 使用使用APAMAPAM時要同時使用時要同時使用陽離子促進劑陽離子促進劑，

24、如硫酸鋁。如硫酸鋁。 APAMAPAM在在AlAl3+ 3+的作用下與纖維上的負離子 的作用下與纖維上的負離子 以以配位鍵配位鍵形式吸附在纖維上，靠形式吸附在纖維上，靠酰胺基酰胺基與與 纖維纖維羥基羥基間的間的氫鍵氫鍵作用，產生增強效果。作用，產生增強效果。 （3 3）陽離子聚丙烯酰胺陽離子聚丙烯酰胺 高分子鏈上的高分子鏈上的酰胺基酰胺基與纖維上的與纖維上的 羥基羥基形成形成氫鍵氫鍵，而使纖維之間相互交，而使纖維之間相互交 織增強，同時高分子鏈上的織增強，同時高分子鏈上的陽離子陽離子功功 能團可以直接和纖維能團可以直接和纖維負電荷負電荷形成形成離子離子 鍵鍵。 （4 4）兩性聚丙烯酰銨兩性聚丙

25、烯酰銨 利用高分子鏈上的利用高分子鏈上的酰胺基酰胺基與纖維上的與纖維上的 羥基羥基形成形成氫鍵氫鍵，同時高分子鏈上的，同時高分子鏈上的陽陽 離子離子功能團可以直接和纖維功能團可以直接和纖維負電荷負電荷形形 成成離子鍵離子鍵，而，而陰離子陰離子功能團則可以通功能團則可以通 過配位絡合與體系中的過配位絡合與體系中的鋁離子鋁離子結合，結合， 和纖維形成和纖維形成配位鍵配位鍵。 兩性聚丙烯酰胺與纖維的結合方式兩性聚丙烯酰胺與纖維的結合方式 6.2.5 6.2.5 殼聚糖殼聚糖類增強劑類增強劑 與纖維素結構類似，除存在大量與纖維素結構類似，除存在大量羥基羥基外，外， 還存在著還存在著氨基氨基，與纖維素上

26、的羥基、羧基，與纖維素上的羥基、羧基 等結合成為等結合成為氫鍵氫鍵和和離子鍵離子鍵，增強紙張的強，增強紙張的強 度。度。 具有具有成膜成膜性性 良好增強效果。良好增強效果。 分子量低分子量低、成本高成本高：多與淀粉或其它單體、：多與淀粉或其它單體、 聚合物接枝。聚合物接枝。 6.2.6 6.2.6 水溶性植物膠水溶性植物膠 槐豆膠槐豆膠、瓜兒膠瓜兒膠（聚半乳糖甘露糖）為（聚半乳糖甘露糖）為 高度親水性聚合物，具有類似于纖維素高度親水性聚合物，具有類似于纖維素 的化學結構，這使得它們能夠與纖維產的化學結構，這使得它們能夠與纖維產 生更多的生更多的氫鍵氫鍵結合。用作增強劑的產品結合。用作增強劑的產

27、品 多為主鏈上帶多為主鏈上帶陽離子陽離子基團的改性物，這基團的改性物，這 使得它們與纖維間引力增強，最終提高使得它們與纖維間引力增強，最終提高 了聚合物的留著率。了聚合物的留著率。 刺槐豆膠（刺槐豆膠（locust bean gum, LBG) 為線性的半乳糖甘露聚糖，為線性的半乳糖甘露聚糖，主鏈由主鏈由1,41,4連連 接的接的b-b-D-吡喃式甘露糖單元組成吡喃式甘露糖單元組成，側鏈為單，側鏈為單 一的一的a a-D-吡喃式半乳糖，通過吡喃式半乳糖，通過1,6連接在主連接在主 鏈上。鏈上。 側鏈在主鏈上的分布不均勻，可視為天側鏈在主鏈上的分布不均勻，可視為天 然的嵌段共聚物然的嵌段共聚物

28、甘露糖：半乳糖甘露糖：半乳糖3:16.1:1 對紙漿的吸附主要靠甘露聚糖主鏈上的甘對紙漿的吸附主要靠甘露聚糖主鏈上的甘 露殘基。露殘基。 最早作為分散劑最早作為分散劑 增強劑：為增強劑：為高度親水性聚合物，具有類似高度親水性聚合物，具有類似 于纖維素的化學結構，這使得它們能夠與于纖維素的化學結構，這使得它們能夠與 纖維產生更多的纖維產生更多的氫鍵氫鍵結合。結合。 瓜兒膠（瓜兒膠（guar gum) 半乳糖甘露聚糖：主鏈也是由半乳糖甘露聚糖：主鏈也是由1,41,4連接的連接的b-b- D-吡喃式甘露糖單元組成，側鏈也為單一的吡喃式甘露糖單元組成，側鏈也為單一的 a a-D-吡喃式半乳糖，通過吡喃

29、式半乳糖，通過1,6連接在主鏈上，連接在主鏈上， 平均每兩個甘露糖單元連有一個平均每兩個甘露糖單元連有一個a a-D-吡喃式吡喃式 半乳糖，甘露糖：半乳糖半乳糖，甘露糖：半乳糖2：1。 與紙漿的吸附也主要靠甘露聚糖鏈段與紙漿的吸附也主要靠甘露聚糖鏈段 側鏈越少，越容易與纖維素主鏈靠近，越易側鏈越少，越容易與纖維素主鏈靠近，越易 于與纖維吸附，有研究認為半乳糖甘露聚糖于與纖維吸附，有研究認為半乳糖甘露聚糖 可與纖維素共結晶?？膳c纖維素共結晶。 瓜兒膠可提高紙張抗張強度、降低撕裂度、瓜兒膠可提高紙張抗張強度、降低撕裂度、 增加紙漿的保水值和打漿度，并提高紙張增加紙漿的保水值和打漿度，并提高紙張 的

30、勻度。的勻度。 用作增強劑的產品多為主鏈上帶用作增強劑的產品多為主鏈上帶陽離子陽離子基基 團的改性物，這使得它們與纖維間引力增團的改性物，這使得它們與纖維間引力增 強，最終提高了聚合物的留著率。強，最終提高了聚合物的留著率。 6.2.7 膠乳膠乳 多功能產品：改善干強度、濕強度、抗水性能多功能產品：改善干強度、濕強度、抗水性能 增強：前提是形成膠膜，各種丁苯膠乳膜的性增強：前提是形成膠膜，各種丁苯膠乳膜的性 質差異很大，對紙張強度的提高作用類似；純質差異很大，對紙張強度的提高作用類似；純 苯乙烯膠乳由于苯乙烯膠乳由于TgTg（105105o oC C）高，破壞纖維間結）高，破壞纖維間結 合，除

31、非加熱到較高的溫度。合，除非加熱到較高的溫度。 膠乳粒子在紙頁中的分布對于增強作用很關鍵，膠乳粒子在紙頁中的分布對于增強作用很關鍵， 陽離子膠乳可直接吸附于纖維上，在纖維表面陽離子膠乳可直接吸附于纖維上，在纖維表面 分布均勻，增強效果較好。分布均勻，增強效果較好。 6.2.7 膠乳膠乳 加熱非常重要：促進膠乳粒子在纖維上的融合，加熱非常重要：促進膠乳粒子在纖維上的融合， 引發(fā)雙鍵的氧化，從而強化膠乳，提高紙張強度。引發(fā)雙鍵的氧化，從而強化膠乳，提高紙張強度。 提高抗張強度，但不影響光散射系數(shù)，而用提高抗張強度，但不影響光散射系數(shù)，而用N N2 2吸吸 附法測定的未結合面積減少。附法測定的未結合

32、面積減少。 AlinceAlince推測：膠乳的作用是填充在紙張表面不平推測：膠乳的作用是填充在紙張表面不平 的區(qū)域內，為纖維提高更大的分子間接觸的面積。的區(qū)域內，為纖維提高更大的分子間接觸的面積。 設想：只有黏附于纖維上的膠乳粒子數(shù)量足以填設想：只有黏附于纖維上的膠乳粒子數(shù)量足以填 滿但不超出凹陷區(qū)，膠乳聚合物自身的物理性質滿但不超出凹陷區(qū)，膠乳聚合物自身的物理性質 就不那么重要（沒有纖維性質重要）。就不那么重要（沒有纖維性質重要）。 6.3 6.3 濕增強劑濕增強劑 6.3.1 6.3.1 濕強度和濕強紙濕強度和濕強紙 濕強度濕強度：初始濕強度初始濕強度、再濕濕強度再濕濕強度。 初始濕強度

33、初始濕強度：是未干燥的濕紙頁的強：是未干燥的濕紙頁的強 度，到目前為止，工業(yè)上還沒有那種度，到目前為止，工業(yè)上還沒有那種 助劑可以提高紙張的初始濕強度；助劑可以提高紙張的初始濕強度； 再濕濕強度再濕濕強度：成品紙經水潤濕后的強：成品紙經水潤濕后的強 度。一般的濕強度均指再濕濕強度。度。一般的濕強度均指再濕濕強度。 6.3.1 6.3.1 濕強度和濕強紙濕強度和濕強紙 一般紙被水飽和后，只能保留其干強度的一般紙被水飽和后，只能保留其干強度的 2 21010左右，加入濕增強劑后，紙張左右，加入濕增強劑后，紙張 的濕強度可達到原紙干強度的的濕強度可達到原紙干強度的20204040 ，甚至，甚至505

34、0。 濕強紙濕強紙：紙張的濕強度在其干強度的：紙張的濕強度在其干強度的1515 以上的以上的紙張紙張。 濕強劑濕強劑：能使紙張的濕強度提高到原干強：能使紙張的濕強度提高到原干強 度的度的1515上的上的助劑助劑。 濕強持續(xù)的時間濕強持續(xù)的時間 非濕強紙非濕強紙：被水飽和后幾秒鐘內失其強：被水飽和后幾秒鐘內失其強 度度 暫時性濕強紙暫時性濕強紙：僅僅是延長了強度喪失：僅僅是延長了強度喪失 的時間的時間 永久性濕強紙永久性濕強紙：具有永久性濕強度：具有永久性濕強度 相應的濕強劑分別成為相應的濕強劑分別成為暫時性濕強劑暫時性濕強劑和和 永久性濕強劑永久性濕強劑。 暫時濕強度與永久性濕強度暫時濕強度與

35、永久性濕強度 濕強度測定：按干抗張強度測定方法制樣并濕強度測定：按干抗張強度測定方法制樣并 確定紙張完全熟化后，在脫鹽水中浸泡確定紙張完全熟化后，在脫鹽水中浸泡10 10 min,min,取出，用濾紙輕輕吸去試樣表面的水，取出，用濾紙輕輕吸去試樣表面的水， 測定抗張強度。測定抗張強度。 暫時濕強樹脂：紙在潤濕后暫時濕強樹脂：紙在潤濕后10s10s到到2h2h之間會之間會 失去失去1/31/3或更多濕強度。或更多濕強度。 永久性濕強樹脂：如果失去少于永久性濕強樹脂：如果失去少于20%20%的原始的原始 濕強時，即為永久性濕強樹脂。濕強時，即為永久性濕強樹脂。 6.3.2 6.3.2 濕強產生機理

36、濕強產生機理 產生濕強度的產生濕強度的方法方法：加強和保護加強和保護已有的已有的 纖維間結合；纖維間結合；形成形成對水不敏感的對水不敏感的結合鍵結合鍵； 添加物與纖維混合添加物與纖維混合形成網絡結構形成網絡結構。 反應機理反應機理：“自交聯(lián)自交聯(lián)（或均交聯(lián)）（或均交聯(lián)）”機理機理 （homo-cross linking mechanismhomo-cross linking mechanism），）， “加固、新鍵或加固、新鍵或共交聯(lián)共交聯(lián)”機理機理 （reinforcement, new bond, or co-reinforcement, new bond, or co- cross li

37、nking mechanismcross linking mechanism）。）。 交聯(lián)形式交聯(lián)形式：共價鍵合、配位鍵合、氫鍵及：共價鍵合、配位鍵合、氫鍵及 分子間作用分子間作用 自交聯(lián)特點自交聯(lián)特點 濕強劑濕強劑自身自身的基團互相反應、的基團互相反應、交聯(lián)交聯(lián)，由此，由此 產生的化學交聯(lián)會在纖維周圍會產生一個產生的化學交聯(lián)會在纖維周圍會產生一個 交錯的交錯的網絡結構網絡結構，這種化學交聯(lián)鍵又難以，這種化學交聯(lián)鍵又難以 被水水解，從而阻止了紙張中半纖維素、被水水解，從而阻止了紙張中半纖維素、 纖維素的纖維素的吸水膨脹吸水膨脹，減少了紙張在潤濕條，減少了紙張在潤濕條 件下的強度損失。件下的強度

38、損失。 共交聯(lián)特點共交聯(lián)特點 濕強劑與濕強劑與纖維素反應纖維素反應形成了形成了化學鍵化學鍵（共價（共價 鍵或離子鍵），同時使其內部存在的鍵或離子鍵），同時使其內部存在的氫鍵氫鍵 增強增強。濕強劑反應基團與纖維素羥基之間。濕強劑反應基團與纖維素羥基之間 形成的共價鍵，不會由于紙張的浸濕而發(fā)形成的共價鍵，不會由于紙張的浸濕而發(fā) 生斷裂。陽離子聚合物濕強劑，還與纖維生斷裂。陽離子聚合物濕強劑，還與纖維 素表面的陰離子形成素表面的陰離子形成離子鍵離子鍵，這些鍵在數(shù)，這些鍵在數(shù) 量和強度方面都足以量和強度方面都足以阻止纖維與水的相互阻止纖維與水的相互 作用作用，從而產生了濕強度。，從而產生了濕強度。 濕

39、強劑作用機理濕強劑作用機理 加入濕強劑后，濕強劑加入濕強劑后，濕強劑吸附在纖維吸附在纖維上，既上，既 有吸附的濕強劑與有吸附的濕強劑與纖維間的物理纏結纖維間的物理纏結，又有濕，又有濕 強劑分子經干燥后發(fā)生化學反應而形成的自身強劑分子經干燥后發(fā)生化學反應而形成的自身 分子間或與纖維間的化學鍵合（分子間或與纖維間的化學鍵合（自交聯(lián)自交聯(lián)和和共交共交 聯(lián)聯(lián)）。當紙頁再度潤濕時，由于物理的）。當紙頁再度潤濕時，由于物理的交織交織作作 用和濕強劑干燥后的用和濕強劑干燥后的難溶性、不潤脹的硬化難溶性、不潤脹的硬化作作 用，從而使?jié)駨妱┯?，從而使?jié)駨妱┒ㄖㄖ诶w維之間，以阻止水在纖維之間，以阻止水 分子分

40、子滲入滲入纖維孔隙中，纖維孔隙中，避免避免纖維因吸水潤脹而纖維因吸水潤脹而 破壞破壞纖維結合，從而產生了濕強度。纖維結合，從而產生了濕強度。 6.3.3 6.3.3 常用的濕增強劑常用的濕增強劑 濕強劑特征濕強劑特征 必須是必須是高聚物高聚物，并有一定的力學強度來保，并有一定的力學強度來保 護纖維間結合不受潤脹和損壞；護纖維間結合不受潤脹和損壞； 必須是必須是陽離子陽離子型的，可吸附在帶負電荷的型的，可吸附在帶負電荷的 纖維上，并達到快速完全地留著；纖維上，并達到快速完全地留著； 必須是必須是水溶性水溶性的或的或水分散水分散型的，以保證在型的，以保證在 漿料中分布均勻；漿料中分布均勻； 必須能

41、形成必須能形成化學網絡化學網絡結構，反應為結構，反應為熱固型熱固型， 使紙張對水的潤脹有一定的抵抗力。使紙張對水的潤脹有一定的抵抗力。 (1) (1) 脲醛樹脂脲醛樹脂 (UF)(UF) 常用的造紙濕強劑的是二羥甲基脲常用的造紙濕強劑的是二羥甲基脲 乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺以及一或二乙醇乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺以及一或二乙醇 胺等對脲醛樹脂進行陽離子化胺等對脲醛樹脂進行陽離子化 脲醛樹脂增濕強機理脲醛樹脂增濕強機理 陽離子的脲醛樹脂能直接陽離子的脲醛樹脂能直接吸附吸附在紙漿纖維在紙漿纖維 上上，在，在酸性酸性條件下條件下干燥干燥時發(fā)生分子間交聯(lián)時發(fā)生分子間交聯(lián) 反應。反應。（酸固化

42、樹脂）（酸固化樹脂） UFUF樹脂完全是靠樹脂完全是靠自身自身的交聯(lián)反應，在纖的交聯(lián)反應，在纖 維的周圍形成維的周圍形成疏水疏水的網狀結構，可以的網狀結構，可以限制限制 纖維的纖維的潤脹潤脹以達到提高紙頁濕強度的作用。以達到提高紙頁濕強度的作用。 脲醛樹脂的應用脲醛樹脂的應用 1 15 5的溶液過濾后加在調漿之后、沖漿的溶液過濾后加在調漿之后、沖漿 泵之前泵之前未完全稀釋的漿料未完全稀釋的漿料中，加入量中，加入量 0.53%0.53%。 白水或上網白水或上網pHpH值值4.554.55，高于高于5.55.5不經濟。不經濟。 紙張離機紙張離機熟化兩周熟化兩周后才能達到最大濕強度。后才能達到最大濕

43、強度。 如果測定：剛下機紙頁要在如果測定：剛下機紙頁要在130130o oC C下烘下烘 5min5min。 （2 2）三聚氰胺甲醛樹脂）三聚氰胺甲醛樹脂(MF)(MF) 經酸化后，形成陽離子膠體經酸化后，形成陽離子膠體 交聯(lián)反應交聯(lián)反應 形成亞形成亞甲基醚鍵甲基醚鍵的交聯(lián)對于提高紙張濕的交聯(lián)對于提高紙張濕 強度很重要，強度很重要，自交聯(lián)，少量共交聯(lián)，增自交聯(lián)，少量共交聯(lián)，增 濕強機理同濕強機理同UF UF （酸固化樹脂）（酸固化樹脂） 三聚氰胺甲醛樹脂的應用三聚氰胺甲醛樹脂的應用 商品溶液或加入前的預備液商品溶液或加入前的預備液pH 22.5pH 22.5，含，含 游離甲醛游離甲醛（起穩(wěn)定作

44、用）。（起穩(wěn)定作用）。 加入量加入量0.11%0.11%，添加同，添加同UFUF。 固化固化pH44.5pH44.5，但可在，但可在更高的更高的pHpH下獲得可下獲得可 接受的濕強度。接受的濕強度。 少量硫酸鋁有益，過多具有破壞作用，用硫少量硫酸鋁有益，過多具有破壞作用，用硫 酸和硫酸鋁混合后調酸和硫酸鋁混合后調pHpH值。值。 紙張離機紙張離機1010天天之后達到其最高濕強度。之后達到其最高濕強度。 MFMF與與UFUF比較比較 MFMF比比UFUF價格高價格高 MFMF紙暴露于某些化學品中時能紙暴露于某些化學品中時能保持濕強保持濕強 度度。 MFMF紙對紙對pHpH的依賴性的依賴性較較UF

45、UF紙紙小小，可略高，可略高 于于4.54.5。 MF MF 熟化快熟化快，新紙的強度較高，新紙的強度較高 相同用量下相同用量下MFMF應用效果比應用效果比UFUF好好。 三聚氰胺甲醛樹脂的適用性三聚氰胺甲醛樹脂的適用性 耐耐堿性標簽紙、耐溶劑性洗衣房標簽紙、濾堿性標簽紙、耐溶劑性洗衣房標簽紙、濾 紙和砂紙等紙和砂紙等 白水白水pHpH值不能降低到值不能降低到4.54.5時生產的濕強紙時生產的濕強紙 需在機內加工或僅需要需在機內加工或僅需要短期短期貯存后加工的紙貯存后加工的紙 種，如涂布原紙。種，如涂布原紙。 需要盡可能需要盡可能柔軟柔軟和和平滑平滑的紙種，如皺紋手巾，的紙種，如皺紋手巾， 獲

46、相同濕強度時用獲相同濕強度時用MFMF比用比用UFUF需要量少。需要量少。 UFUF和和MFMF樹脂的特點樹脂的特點 UFUF和和MFMF樹脂自身沒有施膠作用，但樹脂自身沒有施膠作用，但提高松提高松 香施膠作用香施膠作用，生產吸收類濕強紙時必須保證，生產吸收類濕強紙時必須保證 漿料不會來自再生紙的松香膠。漿料不會來自再生紙的松香膠。 會釋放出會釋放出甲醛甲醛，對人體有刺激作用，如果降，對人體有刺激作用，如果降 低甲醛含量，產品貯存器縮短；生產中必須低甲醛含量，產品貯存器縮短；生產中必須 對釋放出的游離甲醛進行處理。對釋放出的游離甲醛進行處理。 但對熒光增白劑沒有明顯影響。但對熒光增白劑沒有明顯

47、影響。 損紙再碎漿損紙再碎漿 損紙應損紙應盡快盡快碎漿，隨著熟化的進行，碎漿越碎漿，隨著熟化的進行，碎漿越 來越難。來越難。 應在應在pH34pH34、溫度、溫度60608080o oC C的條件下碎的條件下碎 漿。漿。 含含MFMF的紙張的紙張比比含含UFUF的紙張更的紙張更難難碎解。碎解。 （3 3）聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷樹脂）聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷樹脂(PAE)(PAE) 兩種功能基：兩種功能基：氮雜環(huán)氮雜環(huán)、環(huán)氧化物環(huán)氧化物功能基功能基 PAE PAE 性質性質 部分交聯(lián)，含有叔胺和季銨，陽離子性部分交聯(lián)，含有叔胺和季銨，陽離子性 10102020水溶液，酸性水溶液，酸性 堿性堿性條件下交

48、聯(lián)條件下交聯(lián) （堿固化樹脂）（堿固化樹脂） PAE PAE 作用機理作用機理 自交聯(lián)自交聯(lián)：分子鏈上的：分子鏈上的氮雜環(huán)氮雜環(huán)與另一分子鏈上與另一分子鏈上 的第二個的第二個游離氨基游離氨基產生交聯(lián)反應，形成分子產生交聯(lián)反應，形成分子 自身的聚合交聯(lián)網絡，在纖維周圍產生一個自身的聚合交聯(lián)網絡，在纖維周圍產生一個 交錯鏈狀結構，在一定程度上交錯鏈狀結構，在一定程度上限制限制了纖維的了纖維的 潤脹潤脹從而增加了濕強度。從而增加了濕強度。 共交聯(lián)共交聯(lián)：雜氮環(huán)雜氮環(huán)與兩個纖維上的與兩個纖維上的羧基羧基產生交產生交 聯(lián)反應，聯(lián)反應，PAEPAE與相鄰纖維上的部分羧基形成與相鄰纖維上的部分羧基形成 新的結

49、合鍵，其中亞甲基醚鍵等新的結合鍵，其中亞甲基醚鍵等抗水抗水的共價的共價 鍵的交聯(lián)網絡的形成對增加紙的濕強度最為鍵的交聯(lián)網絡的形成對增加紙的濕強度最為 關鍵。關鍵。 影響影響PAEPAE增濕強作用的因素增濕強作用的因素 漿種：漿種：PAEPAE樹脂對樹脂對木漿木漿的濕強效果的濕強效果 好于草漿和棉漿好于草漿和棉漿。 打漿度：隨著打漿度的打漿度：隨著打漿度的提高提高，纖維比，纖維比 表面積增加，纖維對表面積增加，纖維對PAEPAE樹脂的吸附樹脂的吸附 能力增大使其在漿料中的留著率得以能力增大使其在漿料中的留著率得以 提高，因此在一定打漿度范圍內（提高，因此在一定打漿度范圍內（2020 6060o

50、oSRSR），干、濕強度均隨打漿度），干、濕強度均隨打漿度 升高而升高而升高升高。 影響影響PAEPAE增濕強作用的因素增濕強作用的因素 pH值：值：pH值對纖維的功能基團（如羧值對纖維的功能基團（如羧 基）的電離狀態(tài)及加入的基）的電離狀態(tài)及加入的PAE樹脂的正樹脂的正 電荷強度影響較大。在電荷強度影響較大。在pH值值68范圍范圍 內，內，PAE效果最佳，適合效果最佳，適合中性、微堿性中性、微堿性 抄紙。抄紙。 添加量：在添加量：在0.251.0范圍內，隨范圍內，隨 著添加量的增加，濕強度提高，超過了著添加量的增加，濕強度提高，超過了 這個范圍濕強增加量大大減小，這與這個范圍濕強增加量大大減小

51、，這與 Zeta電位有關。電位有關。 影響影響PAEPAE增濕強作用的因素增濕強作用的因素 細小纖維留著率：因細小纖維吸附樹細小纖維留著率：因細小纖維吸附樹 脂的能力是長纖維的十幾倍，所以細脂的能力是長纖維的十幾倍，所以細 小纖維的小纖維的一次留著率一次留著率是影響是影響PAEPAE樹脂樹脂 效果的關鍵因素，這也是添加助留劑效果的關鍵因素，這也是添加助留劑 與與PAEPAE樹脂共用會大幅提高濕強效果樹脂共用會大幅提高濕強效果 的一個重要原因。的一個重要原因。 PAEPAE濕強劑的應用濕強劑的應用 與與陰離子聚合物陰離子聚合物的共用技術的共用技術: PAE: PAE樹脂樹脂 與陰離子聚合物如與與

52、陰離子聚合物如與APAM, CMC,APAM, CMC,淀淀 粉黃原酸鈉共用，可形成雙聚合物助留粉黃原酸鈉共用，可形成雙聚合物助留 體系，提高細小纖維和體系，提高細小纖維和PAEPAE留著率。留著率。 與與硫酸鋁硫酸鋁共用：硫酸鋁中和陰離子干擾共用：硫酸鋁中和陰離子干擾 物，提高物，提高PAEPAE在纖維上的吸附量。在纖維上的吸附量。 (4) (4) 聚乙烯亞胺聚乙烯亞胺(PEI)(PEI) PEIPEI不用熟化就能產生濕強度；不用熟化就能產生濕強度； 產生的濕強度高于熱固性樹脂；產生的濕強度高于熱固性樹脂； 持續(xù)的浸泡，特別是在酸性條件下可持續(xù)的浸泡，特別是在酸性條件下可 導致濕強度的損失。導致濕強度的損失。 PEIPEI樹脂產生濕強的機理假說樹脂產生濕強的機理假說 PEIPEI大分子鏈上的大分子鏈上的質子化質子化氨基基團形成大量的氨基基團形成大量的 離子鍵離子鍵，水分子不可能在短時間內全部破壞，水分子不可能在短時間內全部破壞 這種結合，但對同樣含有大量氨基的其它樹這種結合，但對同樣含有大量氨基的其它樹 脂的研究卻發(fā)現(xiàn)沒有任何濕強效果。脂的研究卻發(fā)現(xiàn)沒有任何濕強效果。 PEIPEI中的中的氨基氨基與纖維間形成大量的與纖維間形成大量的氫鍵氫鍵，短時，短時 間內不會被水分子全部破壞，但其他能產生間