干強劑是一種用以增進纖維之間的結合,以提高紙張的物理強度而不影響其濕強度的精細化學品。干強劑可分為四大類,分別是植物膠類、淀粉類、羧甲基纖維素類和丙烯酰胺類聚合物。
干強劑通常用于補償添加填料或低等級的纖維(如再生纖維)所引起的紙強度的下降;其增強作用的機理是:干強劑能有效地增加纖維之間的結合強度,而且經過干強劑處理的纖維能夠經受住沿著結合鍵周邊發生的應力集中情況,因而增干強劑也稱之為漿內膠粘劑。
一、干強劑
干強劑是在紙頁成形之前加入漿內,以提高纖維之間的結合力,從而提高成紙的干強度。早期的干強劑為淀粉、植物膠等天然產品,以后發展為淀粉衍生物、羧甲基纖維素等,但均存在用量大,增強效果不夠理想等缺點。近年來,一系列改性的聚丙烯酰胺,其中尤以胺甲基化或第七代季銨鹽化改性的陽離子型聚丙烯胺,增強效果更為顯著。它可在各種不同pH值,甚至在堿性介質中應用。干強劑可分為四類。
基本介紹
造紙干強劑增強機理
天然和合成干強劑大部分都是親水性高分子,這些高分子分散在纖維之間增加了纖維間成鍵數量,從而達到提高紙張強度的目的。大多的干強劑都含有接在主鏈環上的陽離子基團,這樣就增加了聚合物和纖維間的結合力,提高了聚合物的留著性。常用的干強劑有天然聚合物如淀粉及其改性物(如陽離子淀粉、陰離子淀粉)、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然產物類干強劑。在大多數情況下,僅加入質量分數0.1%~0.35%的該類物質就可達到有效的干強效果。我國則以陰離子聚丙烯酰胺和改性淀粉為主。
紙的強度是受多種因素影響的,首先取決于成紙中纖維間的結合力和纖維本身的強度,以及紙中纖維的排列和分布。而最主要的是纖維間結合力,纖維的結合力一般有四種:化學鍵、氫鍵、范德華力和纖維表面交織力。其中氫鍵結合力是紙張結合強度產生的主要方式,纖維素分子的羥基相當多,由無數微纖維相互間形成的氫鍵結合力是很大的,這是干強度產生的主要原因。干強劑從其分子結構的特點來看大都是含有多羥基的高分子聚合物,這就是與纖維素分子間形成氫鍵結合的基礎,干強劑分子中的氫鍵形成基團與纖維表面的羥基形成氫鍵。如淀粉的自由葡萄糖羥基參與了纖維表面纖維素分子氫鍵的形成,所以淀粉增加了內部纖維的結合力,在兩束纖維間的自然結合面上增加了氫鍵的數量。同時干強劑對紙頁成形過程有一定的改進作用,干強劑此時起高效分散劑的作用,即干強劑使漿中纖維分布更均勻,提供了更多的纖維間以及纖維與高分子間結合,從而提高了干強度。
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