随着造纸技术的进步，纸机车速不断提高。为 了适应生产效率的不断提高，必须使用各种不同的 助剂以改善纸张质量，尤其是纸张增强剂、打浆度 改进剂、助留剂等。目前这些助剂正被大量使用， 但必须提高其质量以满足目前对造纸质量的要求。 与此同时，为保护生态环境，世界各地均严格限制 木材的砍伐，而人们对纸张的需求量却不断增加， 造成了原生木浆供应的大量短缺，使用废纸造纸则 可以有效地节省自然资源和能源消耗。此外，为降 低污染物排放量，造纸过程中大量采用白水封闭循 环,使白水中的电导度越来越高，从而使得造纸助
剂失效严重。
在造纸过程中，阴离子、阳离子、两性丙烯酰胺 聚合物干强剂被大量使用。阴离子型干强剂包括 丙烯酰胺和含有阴离子基团的烯基单体共聚物以 及部分水解的聚丙烯酰胺聚合物。阳离子型干强 剂包括丙烯酰胺和含有阳离子基团的烯基单体共 聚物。丙烯酰胺和烯基单体共聚物采用Hoffman改 性或Mannich改性的聚合物。两性共聚物包括丙烯 酰胺、含有阴离子基团的烯基单体、含有阳离子基 团的烯基单体的三元共聚物且最好这些单体能够 在预聚反应初期加入进行反应，丙烯酰胺和含有阴 离子单体的烯基单体的共聚物采用Hoffman改性或 Mannich改性的聚合物等[|]。
在丙烯酰胺的制造过程中，阴阳离子单体的引 人是为了提高干强剂在纤维上的留着率。聚合物 中的阴离子基团可以借助硫酸铝的帮助来固定在 纤维上，阳离子基团可以自身留着在纤维上。但在 高电导条件下，这些阴阳离子基团在使用过程中受 电解质的作用易失效，同时造纸工业中还涉及大量 的其他问题，例如:浆料质量日益恶化、纸机车速不 断提高、造纸过程中白水的杂质不断增加、白水的 pH值波动等。在这样的应用环境中，传统的干强剂 易流失，助留率下降，且与体系中的过量杂质结合， 失效严重，必须开发新型的干强剂以满足造纸需 要。在借鉴相关国外专利的基础上[2<，笔者采用 引入活性单体羟甲基丙烯酰胺、阳离子单体、交联 单体合成了网络结构的两性干强剂，并对其性能进
行了研究。
1实验部分 1.1原料
丙烯酰胺(AM)、衣康酸（IA)、丙烯酰氧乙基三 甲基氣化铵（DAC)、羟甲基丙烯酰胺（H-AM)、二甲 基二烯丙基氣化铵（DMDAAC)、吊白块（SFS)、交联 剂（TAIC)、聚乙二醇、过硫酸铵引发剂。以上原料 均为分析纯试剂。
1.2实验设备
IKA电动搅拌机：功率90W,转速60 ~ 2 000 r/min,型号RW20,广州仪科实验室技术有限公司； Brookfield旋转式粘度计：型号DV II，测量范围为 1 ~ 106 mPa • 8;耐破强度测试仪，型号DCP- NPY5600A(R)，四川长江造纸仪器有限责任公司； 抄片机、内结合力测定仪、CSF游离度测定仪均为日 本熊谷理机有限公司产品。^
1.3实验方法
1.3.1聚丙烯酰胺(PAM)的制备
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管、氮气导 管的四口烧瓶中，将AM(50%水溶液，92.5m〇l% )、 IA( I. Omol% ) ,DAC(2. Omol% ) ,DMDAAC(3mol% ), H-AM(1.5mol% )、少量的TAIC、聚乙二醇和吊白块 依次放入，然后采用磷酸调节混合液pH值至3.0, 此时混合液的聚合浓度为25%。在氮气导人的条 件下将混合液加热到50^后加人过硫酸铵（5%水 溶液)进行聚合，反应剧烈放热，然后将聚合物保温 80尤反应2.5 h后用水稀释,加人稳定剂后出料。
1.3.2TX>02电荷密度和红外光谱的测定
1)电荷密度测定。将聚丙烯酰胺样品配制成 质量浓度〇. 1%的溶液，取20 ml的样品溶液加人 Muteck颗粒滴定仪的滴定槽中，加入一定体积的蒸 馏水，再加人一定量的硫酸或NaOH溶液调节pH 值，用标准的聚乙烯醇硫酸钾（PVSK)溶液进行滴 定，当溶液的电势变为零时，到达终点。记录滴定 仪上显示的最终数值。
2)红外光谱的测定。采用NICOL ET AVA TAR370红外光谱仪测定IR谱图，KBr压片法制 #,4 000 - 400 cm-'o
1.3.3抄片
1)纸张抄造条件。定量：12〇g/Cm2;铜网:40 目；白水pH值:6~7;压榨:0.5 MPa，l min;干燥: 115*C，3 min〇
2)抄纸工序。将废纸桨（组成:40%的美国废 纸 AOCC+30% 欧废 E0CC +30% 国废 L0CC)加 入白水（电导为2 500 jts/cm)稀释为3%的浓度，搅 拌速度为600 r/min，于1 min时加入桨料绝干量 1.0%的阳离子淀粉，于2 min时分别加人浆料绝干 量0.3%、0.6%、0.9%、1.2%的1)«)2干强剂，2 min 20 s时加入浆料绝干量1.0%的硫酸铝，4 min 时将浆料浓度稀释为1. 〇%，4 min 15 s时停止搅拌 进行纸张抄造。
2结果与讨论
2.1TX*02的分析 2.1.1理化指标
1)外观为无色粘性液体，可以与水以任意比例 互溶;pH值为3.5〜5.5;固含量为（12 ±0.5) %; 粘度(25*C)为700〜1 200 mPa _ S;离子型为两性。
2)样品指标。pH值为4.65;固含量为 12.3%;粘度（25丈）为96〇11^，8;分子量为 86万。
2.1.2TX*02的红外光谱分析
由图1知，3 344.1 cm_i为-⑶NH2的vNH2的 非对称振动吸收峰;3 201.5 cnT1为-C0NH,的 vNH2的对称伸缩振动吸收峰；1 657.4 cm—1为 -(：01«12的〃(；1()的对称伸缩振动吸收峰；1 614.2 cnT1为-CONH^5NH2的弯曲振动吸收峰;1 453.5 为聚合物的8CH2的弯曲振动吸收峰;1 324.2 咖“为-C0NH^5c_n的弯曲振动吸收峰;1 120.9 cm — 1为聚合物vc_〇的振动吸收峰;789.4 cm'1为甲 基的弯曲振动吸收峰。
从红外图谱的分析结果来看，因为聚合物中丙 烯酰胺为主要成分，所以聚合物的红外图谱与纯 PAM的非常接近，同时阴离子单体的-C00H和阳 离子间体的-C00 -均与-C0NH2的振动区域较 为接近，在聚合物的红外图谱上特征并不明显。而 且含-C00H的单体和含C00基的单体用量均较 少，红外仅能对官能团进行表征，并无法有效区别 其归属。同时红外图谱中没有双键特征峰的出现， 表明所有单体均已发生聚合。
2.1.3 TX>02的电荷密度
从图2来看，随着抄造体系中pH的变化，TX- 02 的电荷快速下降，但在中碱性条件下变化较小。 对于废纸抄造体系，因废纸中含有大量的填料，尤 其以碳酸钙使用最多，故pH值多在中碱性域，TX- 02 稳定的正电荷有利于其定着在阴性的纤维上。
2.2 TX>02在纸张增强方面的应用
本文采用全废纸为原料抄造箱板纸，而箱板纸 又是纸箱包装的主要原料，因此耐破度是最重要、 最关键的指标。而PAM是提高纸张耐破度的主流 化学品，因此本文主要研究了 PAM性能与纸张耐破 度以及与之相关性能之间的关系。此外，目前国内 的纸厂竞争日益激烈，纸张抄造成本在纸厂经营中 占有重要地位。因PAM为高价化学品，通常PAM 绝干用量低于绝干浆料添加M的1%，故本实验从 实际出发，研究内容中PAM用童不大于浆料添加量 的 1.2%〇
2.2.1TX*02对纸张强度的影响
从图3来看，随着干强剂TX>02用量的增加，纸 张的耐破指数不断增加。这是因为TX*02粘度低且 具有活性基团，在高电导条件下仍可以有效地吸附 细小纤维，其中阳离子基团可以自身吸附于纤维 上，阴离子基团通过Al3+形成配位键定着于纤维 上，活性基团在干燥时可有效地与纤维发生交联反 应，网络状的长链结构可以同时贯穿若干个纤维和 填料颗粒，物理缠结和吸附能够起到补强作用。干 增强剂往往也是纤维的高效分散剂，能使浆中纤维 分布更均匀，导致纤维间及纤维与干强剂间结合点 增加，从而提高干强度。
2.2.2TX*02对浆料滤水性能的影响
从图4来看，随着干强剂TX>02用量的增加，衆 料的游离度CSF先增加后下降，但仍高于未添加的 浆料。
这是因为：
1)带正电荷的干强剂能够降低纤维和填料的 表面电荷，使极性有所降低，水分子难以在纤维、填 料表面浸湿及定向排列；
2)能够促使纤维和填料凝集，导致纤维和填料 的比表面积降低，形成大的聚集体，加速了脱水 作用；
3)干强剂TX*02本身具有一定的表面活性作 用，在纤维和填料吸附后可降低其表面张力，减少 接触角，使水分子难以铺展或浸湿,受应力作用后 易脱离抄纸网部。
CSF变动的主要原因是：
1)浆料在抄造过程中受到大量剪切力，TX*02 用量增加易被破坏造成分子结构受到破坏；
2)在髙电导体系中,PAM干强剂受到体系杂 质的干扰和自身电荷的排斥作用，其留着率最高维 持在80%左右；
3)在稀释过程中，因抄造体系中阳电荷过剩, 原先形成的干强剂纤维凝集体更易被破坏，使得上 网的浆料勻度逐渐增加。
2.2.3TX*02对填料助留效果的影响
2.2.4TX^02对纸张内结合力的影响
从图6来看，随着干强剂TX>02用量的增加，纸
图4 TX>02用最对CSF的影响 Fig, 4 The influence of TX-02 on CSF
从图5来看，随着干强剂TX42用量的增加，浆 料中的填料的助留率先增加后下降，但仍高于未添 加的浆料。这是因为TX>02通过胶体吸附和机械截 留，使浆料胶体悬浮液中疏水性的细小组分产生聚 集，留着在湿纸幅上，从而减少了白水中的细小纤 维和填料颗粒物，提高了纸浆的滤水性，减轻了污 染。但在高电导体系中,TC"〇2的离子基团会受到 破坏，利用率下降，虽然TX>02用量增加，但其受到 剪切力、电解质、树脂等多重作用，其对填料的助留 率是先上升而后下降。
张内结合力不断增加而后趋于平缓，这是因为干强 剂可有效地改善纤维间的化学结合力和接触面积， 可与纤维和填料等结合形成硬聚体,改善纸张的匀 度,但是在高电导体系中，受电解质和胶粘物、树 脂、填料等的共同作用，T)U)2最高利用率在80%左 右，用量增加的同时其流失也会增加，因此纸张中 填料的助留率提高会达到极限值，使得内结合力的 增加逐渐趋于平缓。