隨著現(xiàn)代造紙工業(yè)的發(fā)展，化學(xué)助劑愈來(lái)愈得到廣泛的應(yīng)用。各種性能優(yōu)良的助劑能否在造紙上有效地使用成為衡量一個(gè)國(guó)家造紙工業(yè)發(fā)展水平的重要依據(jù)。造紙助劑多為精細(xì)化學(xué)品，用量少、效果好。其主要作用是:改進(jìn)紙的質(zhì)量、賦予紙張?zhí)厥獾男阅埽岣呱a(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)可有效地減輕環(huán)境污染。
1 高分子助劑在造紙上的應(yīng)用
人工合成高分子助劑在造紙過(guò)程中應(yīng)用范圍較廣，其中濕部化學(xué)助劑、表面施膠劑、涂布助劑的應(yīng)用更多b助留助濾劑的典型代表為聚丙烯酞胺，在提高細(xì)小纖維和填料留著率、降低白水濃度方面效果較其它無(wú)機(jī)或天然高分子助劑皆有明顯的優(yōu)勢(shì)。用量一般為0.01%一0.03%(絕干量/絕干漿)。增強(qiáng)劑方面有聚酞胺多胺環(huán)氧氯丙烷、聚乙烯亞胺、聚丙烯酞胺等，表面施膠劑主要有聚乙烯醇等;涂布助劑中的人工合成高分子助劑有聚丙烯酸醋、聚氨醋、聚醋酸乙烯醋等。 人工合成高分子助劑雖然添加量極小，效果顯著，操作簡(jiǎn)單，但要求應(yīng)用技術(shù)科學(xué)合理，有針對(duì)性。其加人位置、加人量、加人方式應(yīng)當(dāng)隨原料的種類、紙機(jī)類型、紙種、水質(zhì)等的變化作適當(dāng)調(diào)整。所以在重視開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)高效助劑的同時(shí)要研究其在造紙上的應(yīng)用技術(shù);質(zhì)量穩(wěn)定可靠的助劑和針對(duì)性強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合，是用好各種化學(xué)助劑的關(guān)鍵。
2 高分子鏈的組成與抄紙關(guān)系
作為化學(xué)助劑的人工合成高分子鏈中的基團(tuán)性質(zhì)不同，將直接影響其在抄紙過(guò)程中作用的效果。造紙用高分子化合物基本上都是水溶性的，高分子鏈的組成首先必須保證其在水中有充分的溶解性，即這類高分子鏈中必須要含有一定量的親水性基團(tuán)。通常，水溶性高分子鏈中所含的基團(tuán)可分為陽(yáng)離子型、非離子型、陰離子型和兩性型四大類。
這些有效官能團(tuán)可以強(qiáng)烈吸附細(xì)微顆粒和纖維，在細(xì)微顆粒和纖維之間形成架橋。不同類型的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)上的變化可以為能臺(tái)縣描早不同勸臺(tái)甘需葬的產(chǎn)只.
3高分子鏈中官能團(tuán)的引入方法
通常，往高分子鏈中引人某種含有特殊功能官能團(tuán)的方法有兩種，一是通過(guò)高分子反應(yīng)使高分子鏈產(chǎn)生某種官能團(tuán)，二是直接采用含有某種官能團(tuán)的單體進(jìn)行均聚或共聚.
3.1高分子反應(yīng)法
目前，在造紙領(lǐng)域使用較多的人工合成高分子化合物是聚丙烯酞胺系列產(chǎn)物。聚丙烯酞胺本身屬于非離子型化合物，通過(guò)對(duì)其改性，可以得到不同離子形式的產(chǎn)物。常用的方法有:
a.通過(guò)Mannich，C.反應(yīng)獲得陽(yáng)離子型產(chǎn)物;
b.通過(guò)霍夫曼反應(yīng)獲得陽(yáng)離子型產(chǎn)物;
C.通過(guò)水解反應(yīng)獲得陰離子型產(chǎn)物。
以上各種方法使用歷史較長(zhǎng)，在有關(guān)文獻(xiàn)中也有較多的報(bào)道。
3.2共聚法
高分子反應(yīng)法引人特定官能團(tuán)時(shí)，反應(yīng)物之間必須要有充分的混合。而作為聚丙烯酞胺的水溶液，往往具有較高的粘度，與其它反應(yīng)物難以混合均勻，從而導(dǎo)致官能團(tuán)在分子鏈中分布不均勻。為了使官能團(tuán)在分子鏈上盡可能均勻分布，只能采用降低有效濃度的辦法，這必然導(dǎo)致最終產(chǎn)品有效濃度低、渡寧性善。
基于上述情況，目前國(guó)際上造紙助劑的生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)是采用共聚法。所謂的共聚法，是預(yù)先將兩種或兩種以上的單體混合，經(jīng)引發(fā)而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。在使用共聚法合成造紙助劑時(shí)，可以選擇含有特定官能團(tuán)的陰離子或/和陽(yáng)離子單體與非離子單體進(jìn)行共聚，分別可以得到陰離子型、陽(yáng)離子型及兩性型產(chǎn)物;通過(guò)調(diào)節(jié)單體比例，可以達(dá)到調(diào)節(jié)物中離子密度的目的。
4 分子量的控制方法
高分子造紙助劑的合成，分子量的控制辦法與一般高分子合成相同，主要是控制反應(yīng)溫度、引發(fā)劑添加量及合成時(shí)的單體濃度。通常反應(yīng)溫度高則產(chǎn)物分子量低，引發(fā)劑添加量大則產(chǎn)物分子量也低，單體濃度高則產(chǎn)物分子量高。在選用溶液聚合等的合成方法時(shí)，更應(yīng)注意體系中其它物質(zhì)對(duì)聚合反應(yīng)的影響。特別要注意反應(yīng)鏈的位移。
5 合成方法及其發(fā)展
人工合成高分子助劑的合成方法與一般高分子合成類似，傳統(tǒng)的合成方法有縮合聚合和加成聚合兩大類。
縮合聚合是從分子間脫除一個(gè)小分子而逐步形成大分子的合成方法。隨著大分子的形成，體系粘度增加，分子運(yùn)動(dòng)變得困難，進(jìn)一步反應(yīng)的可能性變得越來(lái)越小。因此，縮合聚合所得到的產(chǎn)物的分子量一般都不很高，使用時(shí)性能上存在一定的局限性。
加成聚合是以乙烯基單體為原料，通過(guò)活性中心(自由基、陰離子、陽(yáng)離子)的傳遞，使乙烯基單體的雙鍵打開(kāi)而相互結(jié)合成高分子的反應(yīng)方法。在造紙助劑的合成中，自由基為活性中心的加成聚合反應(yīng)應(yīng)用較多。傳統(tǒng)的自由基加聚反應(yīng)的實(shí)施方法有四種。
(l)溶液聚合是單體、引發(fā)劑、溶劑組成的聚合體系。
(2)本體聚合是聚合體系只含有單體及引發(fā)劑(熱聚合、輻射聚合時(shí)，只有單體)而不加溶劑或稀釋劑的聚合反應(yīng)方法。但用于造紙助劑的合成時(shí)，往往難以實(shí)施。
(3)懸浮聚合通常是用強(qiáng)烈攪拌將單體或單體混合物分散在介質(zhì)中，成為細(xì)小的微粒再進(jìn)行聚合。
(4)乳液聚合是將單體用機(jī)械攪拌及在乳化劑作用下將單體分散在介質(zhì)中進(jìn)行的聚合方法。若希望采用乳液聚合合成造紙助劑時(shí)，則需采用油包水形式的反相乳液聚合。
產(chǎn)物以微粒形式分散于體系中，有效濃度可高達(dá)25%一60%。但是由于體系中存在的有機(jī)溶劑和表面活性劑，使得產(chǎn)物在抄紙過(guò)程中產(chǎn)生許多副作用。
傳統(tǒng)的合成方法，總是存在著一些問(wèn)題，使得目前產(chǎn)品的主要形式局限于糊狀和粉末兩種形式。糊狀產(chǎn)品為了克服其粘度給操作及應(yīng)用帶來(lái)的困難，往往采用降低有效濃度的辦法，這必然增加運(yùn)輸和貯存成本，同時(shí)又使得產(chǎn)物保質(zhì)期變短。而粉末狀產(chǎn)物使用難以稀釋，很容易產(chǎn)生“魚眼”，既造成浪費(fèi)又可能導(dǎo)致管路堵塞，給用戶生產(chǎn)帶來(lái)不便。近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家的一些造紙助劑生產(chǎn)廠家采用共聚方法，在合成上采用比較新穎的手段，如日本文獻(xiàn)[s]中報(bào)道的分散聚合，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出了有效濃度較高、同時(shí)又便于使用的新型助劑。其中采用共聚法可以選擇含有非常適合于造紙領(lǐng)域的官能團(tuán)的單體，而采用的分散聚合則突破了傳統(tǒng)的合成工藝。有文獻(xiàn)報(bào)道，一些產(chǎn)品在有效成分濃度在20%以上時(shí)，體系的流動(dòng)性良好，粘度僅在數(shù)千至萬(wàn)。
6 結(jié)語(yǔ)
人工合成高分子助劑因其獨(dú)特的功效，愈來(lái)愈得到廣泛的應(yīng)用。采用先進(jìn)成熟的工藝合成方法和與之配套的設(shè)備，精確控制產(chǎn)品的分子量、分子鏈結(jié)構(gòu)及電荷密度，使合成產(chǎn)品的作用功效更具針對(duì)性，并能大幅度降低使用成本，無(wú)疑是助劑合成的趨勢(shì)。同時(shí)，加強(qiáng)在助劑應(yīng)用技術(shù)方面的研究，尋求復(fù)配技術(shù)，以拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
作者：尹家貴
