聚丙烯酰胺应用在造纸行业中的作用有哪些?
一、助留剂和助留/助滤剂
助留剂是一种用以提高抄纸过程中纤维细物和填料留着率的化学品,助滤剂的作用是加快纸料在纸机网部滤水性,两者兼具的称为助留/助滤剂。主要用阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉(如:广州纸业集团公司、南平纸业集团公司、吉林造纸厂等)和阴离子聚丙烯酰胺或阴离子胶状二氧化硅的复配物、聚乙烯亚胺(PEI)、聚胺、聚酰躲胺、改性淀粉、聚酰胺-环氧树脂、聚氨基酰胺、聚乙烯胺等。作为助留剂;阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺都可用,由于阳离子聚丙烯酰胺PH适应范围较广,除有助留作用外还有助滤作用,但由于国内生产量及品种较少,还没大量推广应用,而阴离子聚丙烯酰胺已经广泛使用。
一般来说,聚丙烯酰胺和其他化学品相比的价格较高,但用量少,效果显著。由于我国近年来引进了多条大型高速纸机生产线,要求纸页的滤水速度加快,因而导致聚丙烯酰胺的用量急剧增长。据悉,国内有大型高速纸机生产线的厂家基本都用聚丙烯酰胺,但由于国内的聚丙烯酰胺产品目前尚难满足其质量要求,故有引进装置的造纸厂家多用进口产品,而一些有国产纸机的厂也用国产聚丙烯酰胺。例如,宁波中华纸页有限公司有两条大型和一条小型高速纸机生产线,其所用的助留剂和助滤剂均进口,用量为40吨/月,目前尚不考虑用国内产品。镇江金河纸业有限公司在杨克纸机上酸铝的用量,保证成品纸的施胶度合格,其阳离子聚丙烯酰胺的添加量为200×10-6,吨纸阳离子聚丙烯酰胺费用为15元,可节约成本161元/吨。
二、增强剂
增强剂可增强纸和纸板的物理强度。纸张增强的途径有两种,一种是内用纸张增强剂,另一种是施胶压榨的表面增强剂。内用纸张增强剂又分为干、湿两种增强剂。
干增强剂是一种用以增进纤维间的结合,以提高纸张的物理强度而不影响其湿强度的化学品。常用的干增强剂主要是改性淀粉,以及阴离子聚丙烯酰胺胶体、羧甲基纤维素/聚氨酰胺树脂、乙二醛化聚丙烯酰胺、阳离子聚胺树脂/阳离子聚丙烯酰胺等。虽然阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺都可用作干增强剂,但相比较而言,前者更具优势,两者组合使用效果更好,但我国目前主要用阴离子聚丙烯酰胺的。如:聊城造纸厂生产双面胶版纸,原料为麦草浆80%、自制棉浆20%,为提高产品质量从1991年就开始使用国产的阴离子聚丙烯酰胺作为增强剂,其分子量为350万-450万,用量为150-200ppm,预计聚丙烯酰胺将会在造纸业中有较大的增长。
湿增强剂是使纸具有湿强度,在水中变得不易膨胀的化学品。常用的湿增强剂主要有脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚胺酰胺树脂、聚丙烯酰胺和聚酰胺环氧氯丙烷树脂等。我国最早使用阳离子聚丙烯酰胺作为湿强剂的有:新华造纸厂、江门造纸厂、东莞九珑造纸厂等。在增强剂领域我国的聚丙烯酰胺在技术上还没有重大突破,因此尚无法与改性淀粉、聚酰胺环氧氯丙烷树脂抗衡,其用量还不算太大。然而在日本,由于已经突破该难关,使得聚丙烯酰胺在造纸领域的年均增长率达到12%。
三、分散剂
对于长纤维抄造的或者在低打浆度、慢车速条件下抄造的纸,为了提高纸的匀度,必须加入一种能使纤维充分分散,减缓絮聚的添加剂,如:阴离子聚丙烯酰胺分散剂和非离子型聚氧化乙烯等。这类纸一般为卫生纸以及打字蜡纸等特种纸,其中卫生纸用量最大。一般用中等阴电荷、水解度20%-30%的聚丙烯酰胺。其在卫生纸中的添加量为1公斤/吨纸,据查,早在1998年我国全国的卫生纸产量为220万吨,如广州宝洁、广州维达、中顺纸页集团等大型卫生纸公司均普遍使用阴离子聚丙烯酰胺做分散剂,在那个时候,全国的阴离子聚丙烯酰胺就已经达到了2000多吨。阴离子聚丙烯酰胺带有阴电荷,不宜与带阳电荷的其他化学品公用;PEO不带电荷,可与各种化学品共用,在许多特种纸的生产过程中已成为必不可少的助剂,但因PEO的价格比阴离子聚丙烯酰胺高2-4倍,而且,在生产过程中会产生大量的泡沫;使得APAM成为与PEO产生协同效应的最佳助剂。
四、促进剂
为了提高各种添加剂的保留率,增加其效果,有必要添加强电荷性低分子量的聚丙烯酰胺,这在使用中性施胶剂时更重要。
五、混凝剂
造纸工业废水中含有大量的负电荷的木质素、细小纤维、填料等,使用混凝法处理是最简便易行、高效、经济的方法。混凝剂包括无机、有机、高分子三种,采用最多的是铝盐、铁盐、阳离子季铵盐聚合物、高粘度阳离子淀粉和聚丙烯酰胺等。聚丙烯酰胺凝聚速度快、用量少、絮凝体积大、与铝盐和铁盐合用效果更好,一般需要分子量在800万以上的。由于目前聚丙烯酰胺价格较其他化学品贵,所以,用量不如其他化学品普遍。
目前聚丙烯酰胺在我国的造纸行业中大部分用作助留剂、助滤剂和助留/助滤剂。预计,如果在增强剂方面没有大的突破,聚丙烯酰胺在造纸业中年增长率将保持在6%。