造纸过程应用-复杂的助剂
仅起助留作用的添加剂称助留剂，助滤剂是在抄纸过程中用于改善纸页脱水的化学助剂，兼有助留、助滤作用的添加剂称助留助滤剂。水是浆料中的主要成分，一般纸料的浓度为0.3%～1.5%，获得1t干固体要除去66～330t的水分，因此在造纸过程除去水分是提高生产效率和降低生产成本的关键。使用助滤剂可提高纸机生产速度，改善纸页成形，降低干燥部的蒸汽消耗。一般用作助留剂和电荷中和剂的所有助剂都可作为助滤剂，常用的助滤剂种类包括电荷中和剂（明矾、PAC）、阳离子聚合电解质（CPAM、PEI、阳离子淀粉、聚酰胺多胺、阳离子瓜尔胶）、酶（纤维素酶和半纤维素酶）、阴离子微粒（胶体硅和钠基膨润土）等。这一类是早期使用的，只起助留作用，为助留剂，效果不甚明显。这一类无机化合物主要有：硫酸铝、铝酸钠、聚氯化铝和聚合氧化铝络合物。主要有阳离子淀粉、羧甲基纤维素、改性植物胶等，这类产品也不很明显且用量大，主要是助留作用，为助留剂。这类高分子聚合物主要是聚胺类，兼有助留和和助滤作用，称为助理助滤剂。聚丙烯酰胺(PAM)是由丙烯酰胺经自由基聚合而成的线性非离子聚合物，可采用溶液聚合法、反相乳液聚合法、悬浮聚合法以及辐射聚合法制备。目前，PAM产品主要有干粉和胶体两大类，干粉为白色或灰色粉末，胶体为淡黄色，可为粉状、水溶液或油乳液，已成为造纸厂-常用造纸助剂之一，主要用作增干强剂、助留助滤剂和废水处理剂等。由于非离子PAM与纤维吸附作用很小，加入纸料后不能较好地留着，因此需要在结构中引入带电基团。根据带电基团性质的不同,可分为阴离子、阳离子、两性离子型等。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)有粉状、水溶液胶体和乳液三种形式。一类是通过对聚丙烯酰胺均聚物分子中的酰胺基进行化学改性制得，PAM与二烷基胺通过Man2nich反应改性；hoffmann重排反应；先与肼反应，再用亚硝酸酸化，然后加热得到产品。另一类是丙烯酰胺与阳离子基团的单体共聚，这类产品稳定性更好，价格也可接受。虽其制备影响因素较复杂，但今后值得大力发展。阳离子型的聚丙烯酰胺适用于广泛pH值范围，可用于酸性施胶和中性施胶的抄纸系统。可直接吸附于带负电荷的纤维、细小纤维和填料，不必用阳离子促进剂，已成为PAM增干强剂的-主要形式，也可作助留助滤剂和增湿强剂，以及用于纤维改性、印染、废水处理等方面。阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的生产可通过丙烯酸和丙烯酰胺共聚或通过PAM中酰胺基的水解，得到含有丙烯酰胺和丙烯酸基的混合物；聚丙烯酰胺经碱性水解，可制得部分水解的阴离子型聚丙烯酰胺。阴离子聚丙烯酰胺可用作增干强剂，效果比CPAM好且价格低，但需矾土或其他阳离子助剂帮助留着，分子量大于350万时对长纤维有良好的分散效果。两性聚丙烯酰胺(CAPAM)一般是指在大分子链节上同时含有正、负两种电荷基团的水溶性高分子，CAPAM按其阴、阳离子基团分布可分为聚两性电解质和聚内胺酯两种。合成方法有：大分子的侧基改性,接枝聚合，阴、阳离子单体的共聚，由甜菜碱型两性单体均聚或与其他中性单体共聚，两性离子对共聚单体聚合。随着纸料系统的复杂化和白水封闭循环程度的增加，两性聚丙烯酰胺(CAPAM)的应用得以发展。由于既含有阴离子基又含有阳离子基，因此比CPAM应用的pH值范围更宽，同时还有抑菌杀菌作用,能吸附抄纸系统中的杂阳离子，避免纸料系统过阳离子化，容易吸附于纸料的各组分和留着。聚乙烯亚胺(PEI)由乙烯亚胺开环合成,是一种无色或淡黄色黏稠液体，可用作纸张湿强剂、助留助滤剂。PEI可用作纸料中阴离子垃圾的捕捉剂和纸料颗粒表面的“区域阻塞剂”。聚乙烯亚胺助留剂分子量低电荷密度高，适合高速纸机、中速抄纸系统的使用。聚乙烯亚胺能将各种细小纤维束、填料、黏状浆团、胶体及溶解有机化合物等粘结在纸纤维上，使其提高留着率。由于其高分子量及使纤维脱水的功能，因此加快了纸浆在网部的滤水速度，使随后的干燥更易，故使用聚乙烯亚胺的结果是纸浆的游离度更高，滤水时间更短，纸浆在湿部的浓度更大，蒸汽耗量更少。目前，国际上对高效助留助滤剂的开发研究较多。近年来，微粒助留系统以其独特的优势脱颖而出，主要以三大系统(Compozil系统、Hydrocol系统、Integra系统)为主。近年来又出现了一些新的成果，如compozil select，它采用新技术新材料制成，具有成本低、应用范围广、效果好和操作简便等特色。朗盛公司开发出一种新的微粒助留助滤体系Retaminol Syn2cro，这种用化学的方法来控制絮聚过程，与传统的机械控制工艺方法相比，不破坏原始絮聚，聚合物的消耗量低。新的微粒助留体系是经特别改性的阳离子PAM与经特殊处理的蒙脱石相结合的二元体系，可广泛用于各种中性和碱性抄纸，不仅可用于白水中,还可用于废水处理。纳尔科公司的Positek超微粒技术，该技术在-新的高速纸机(高剪切力条件下)和白水封闭循环条件下亦能发挥出良好的助留作用。近年来，废纸浆、机械浆和白水循环使用导致阴离子垃圾问题日益突出，在双元微粒助留系统前添加高阳电荷密度聚合物，如聚乙烯亚胺、聚胺等使助留效果更好地得以发挥，而常规的滑石粉、高岭土等无机控制剂也仍有使用。针对湿部化学品的不同性质和使用特点, 如何正确添加它们也成为摆在各厂家面前的一道难题。智桥小编今天起给大家提供一些生产实际过程中相关化学助剂加入点的案例以供大家参考。助留系统是纸机-重要的组成部分之一，助留剂有多种组合方式，如单元系统、双元系统和微粒絮凝系统。这里只结合某公司关于单元系统和微粒絮凝系统的生产实际来分析助留剂加入点的问题。一是加在旋翼筛之前， 利用旋翼筛产生的高剪切力破坏形成的大浆料絮团，可改善纸张的匀度， 但纸机单程留着率较差；二是加在旋翼筛之后，可以明显提高纸机的单程留着率，不过纸张的匀度变差。微粒絮凝系统是由阳离子型PAM 和膨润土(或硅溶胶) 两种化学品组成。其原理是先加入长链高分子量的阳离子型PAM在纸浆中形成大絮团，然后利用冲浆泵、旋翼筛等设备产生的高剪切力将大絮团打散形成小的絮团，-后加入膨润土这种高比表面积、粒径细小的物质将各个小絮团连接起来形成微絮团的网状结构，这种网状结构有利于助留和助滤。不过此网状结构应避免高剪切，否则被破坏后不能再重新生成。一般阳离子PAM 加在第二冲浆泵前，膨润土加在旋翼筛之后。该微粒助留系统的特点是可以显著提高纸机的单程留着率，但从实际效果来看，纸张的匀度下降较明显。
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