高吸水性材料

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1、水溶性高分子材料是一種親水性的高分子材料，在水中能溶解或溶脹而形成溶液或分散液。它具有性能優(yōu)異、使用方便、有利環(huán)境保護等優(yōu)點，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。1天然水溶性高分子天然水溶性高分子以植物或動物為原料，通過物理的或物理化學的方法提取而得。許多天然水溶性高分子一直是造紙助劑的重要組分，例如常見的有表面施膠劑天然淀粉、植物膠、動物膠（干酪素）、甲殼質(zhì)以及海藻酸的水溶性衍生物等。2半合成水溶性高分子這類高分子材料是由上述天然物質(zhì)經(jīng)化學改性而得。用于造紙工業(yè)中主要有兩類：改性纖維素（如羧甲基纖維素）和改性淀粉（如陽離子淀粉）。3合成水溶性高分子此類高分子的應用最為廣泛，特別是其分

2、子結(jié)構(gòu)設(shè)計十分靈活的優(yōu)勢可以較好地滿足造紙生產(chǎn)環(huán)境多變及造紙工業(yè)發(fā)展的要求。3.1聚丙烯酰胺（PAM）在工商業(yè)中凡含有50%以上丙烯酰胺單體的聚合物都泛稱聚丙烯酰胺，是一種線型水溶性高分子，是造紙工業(yè)應用最為廣泛的品種。PAM用于造紙領(lǐng)域一般是相對分子質(zhì)量為)100～500萬的產(chǎn)品，其主要應用有兩個方面：即紙張的增強劑和造紙用助留劑和助濾劑。低于上述相對分子質(zhì)量的PAM(可作為分散劑，改善紙頁抄造勻度，高于者可作為造紙廢水處理用絮凝劑。聚丙烯酰胺本身是中性材料，幾乎不能被紙漿吸附，也不可能發(fā)揮作用，因此需要在其結(jié)構(gòu)中導入一個電性基團。視電性基團的類型不同，聚丙烯酰胺產(chǎn)品有陰離子、

3、陽離子、兩性離子等。3.1.1陰離子聚丙烯酰胺（APAM）當導入羧基時可獲得陰離子聚丙烯酰胺。由于與紙漿纖維上負電性相斥，因此在應用時必須加入造紙礬土作為陽離子促進劑。這種應用不但麻煩，而且無法實現(xiàn)中性抄紙技術(shù)帶來的經(jīng)濟效益。據(jù)統(tǒng)計，國外造紙工業(yè)90年代APAM(的應用比例已由60%下降到30%，而陽離子聚丙烯酰胺卻由20%急速上升到50%以上。3.1.2陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）在CPAM的工業(yè)制備方法中，以丙烯酰胺為主要單體與其他陽離子單體共聚的方法，因其分子結(jié)構(gòu)、電荷分布、相對分子質(zhì)量易于控制而被越來越多地加以采用。陽離子聚丙烯酰胺可以直接吸附在紙漿上，在廣泛的12范圍內(nèi)

4、都有效。3.1.3兩性聚丙烯酰胺（C－PAM）CPAM(在日益復雜的造紙生產(chǎn)環(huán)境里也暴露出“先天不足”。主要表現(xiàn)在：隨著造紙白水封閉化程度的提高，白水中溶鹽濃度持續(xù)積累性上升，在一定程度上抵消了0PAM(的使用效果；由上述原因而導致增加陽離子高分子助劑的添加量，造成抄造條件下的過陽離子體系，操作困難，效果反而下降；現(xiàn)代造紙條件下，經(jīng)常使用高配比的二次纖維，由此而帶來的“陰離子垃圾”也會惡化助劑的使用效果。于是人們又研發(fā)出兩性聚丙烯酰胺，在其分子中既有陽離子基團，又有陰離子基團，其增強和助留助濾作用好于單獨使用陽離子型高分子，更好于陰離子型高分子?？紤]到上述離子型聚丙烯酰胺仍為線型

5、高分子，在與纖維結(jié)合程度上以及抵抗白水溶鹽影響方面仍有不如人意之處，科技人員正試圖根據(jù)抄紙環(huán)境的變化特點，設(shè)計、制備出支鏈型乃至立體型聚丙烯酰胺水溶性高分子。3.2聚酰胺環(huán)氧氯丙烷（PAE）PAE的制備分兩步，第一步是合成聚酰胺，第二步是在此基礎(chǔ)上引入環(huán)氧基。第一步合成的聚酰胺分子中含有陽離子基團，能與纖維素形成靜電結(jié)合，而第二步引入的環(huán)氧基具有進一步的反應性能，因此PAE是一種反應性的水溶高分子材料，并且具備了紙張濕強劑必須具有的四個特性，即（1）必須是高分子；（2）必須是水溶性的；（3）必須是陽離子型的；（4）必須能形成化學網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反應為熱固型。目前，PAE是一種重要的濕強

6、劑，但屬于含有氯的高分子材料，對環(huán)境保護而言是不利的。3.3聚乙烯亞胺（PEI）作為水溶性高分子，PEI直接加入漿料中，由于它的水溶液呈陽離子性，因此可作為陽離子型增濕強劑，與PEI相比，它的分子中無熱固性反應基團，也不能固化而得濕強度，而是通過與紙漿上羥基產(chǎn)生強的靜電吸引形成次價力交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這與PEI產(chǎn)生濕強度的機理是不同的。相比之下，PAE提供的紙張濕強度要比PEI提供的低一些。3.4聚氧化乙烯（PEO)PEO是環(huán)氧乙烷經(jīng)多相催化通過陰離子開環(huán)聚合而成的水溶性高分子，與聚乙二醇（PEG)在形式上具有相同的結(jié)構(gòu)式，一般以相對分子質(zhì)量不同來區(qū)分，兩萬以下的稱為聚乙二醇，兩萬以上的

7、稱為聚氧化乙烯。PEO在造紙工業(yè)中最主要的用途是用作紙漿長纖維分散劑，還可用作助留助濾劑、水溶性功能紙粘合劑以及某些合成纖維、玻璃纖維及聚烯烴專用紙制備的組方之一。與上述水溶性高分子不同的是，PEO是一種非離子型高分子，當用作助留助濾劑時，對木素含量較少的化學漿而言，其留著率顯得不穩(wěn)定，應考慮同時加入PEO活性助劑，如酚醛樹脂硫酸鹽漿木素等，以提高助留助濾的效果。PEO用作紙張增強劑的應用正在積極地研發(fā)之中。一般用作長纖維分散劑的PEO相對分子質(zhì)量范圍為250～300萬，其伸展的