造纸湿部化学助剂的协同作用

助剂的协同作用是指几种助剂按一定方式共用时，产生的功效明显强于单独使用这些助剂效果的总和。 湿部聚合物助剂通常与其它聚合物或微小颗粒共用于湿部发挥作用，当然细小纤维也属于微小颗粒系列。这两种组分能产生协同作用，主要依赖于形成更有效的复合体或以相互辅助的形式存在，其中一种助剂可以弥补另一种助剂对系统造成的不利影响。聚丙烯酰胺是一个很好的实例，通过共用阴离子型和阳离子型聚丙烯酰胺，可产生更加优异的助留效果，从实验数据可以推出一个动力学模型，这是建立在两者形成高效分子复合体的基础之上的；聚丙烯酰胺和无机微粒（如膨润土和硅溶胶）之间的协同作用也在填料留着受剪切力影响较大的系统中得到体现；另外，阳离子淀粉和阳离子聚丙烯酰胺也有协同助留效果，但二者共用会影响淀粉提高纸张干强度的能力。 1 协同助留机理 填料颗粒尺寸太小，以致不能仅通过湿部筛网得以保留，不得不用聚合物助剂使填料直接固定在纤维之上，或使其形成絮团后再在纤维上加以留着。 2 聚合物一聚合物协同作用 我们发现聚丙烯酰胺类聚合物共用时有明显的协同作用。无论是阴离子聚丙烯酸胺（Percol 155），还是阳离子产品（Percol 47 )，均能提高填料的留着率，这明显表明聚电解质分子不仅仅是通过静电吸附作用来产生效果的，更加引人注意的是联合共用两种产品助留作用比单独使用任何一种产品都更加有效。二者共用时，添加顺序对其效果影响不大。因此，在这里辅助协同作用机理是不适合的。 聚丙烯酰胺的助留作用主要受其相对分子质量和电荷密度影响，这同样适用于二者共用时的情况；另一方面，助剂所带电荷对其效果也有影响，带高电荷量分子比微电荷分子具有更强的协同作用。大分子交替地连接在一起，形成了拥有足够尺寸、使填料和纤维浆料之间产生有效架桥的长分子链，对如此大分子复合体，电荷中和已经不是先决条件，正极分子将会吸附在负极体上，无论存在的电量如何。其中，两种分子1:1摩尔比可以很好地形成长链，而且，这样的复合体带电荷量大时，会更加稳定存在。于是，这个模型就可以解释所观察的两种现象了。在1：1摩尔比共用时，协同效果最好；当两种产品电量差别大时，协同作用更明显。 3 聚合物微粒助留系统 3.1 细小纤维的影响 单一助留系统应用到不含任何细小纤维浆料中时，助留效果不明显。未经打浆过的“纯”浆中使用传统的阳离子聚丙烯酰胺、膨润土组成的微粒助留系统，其保留碳酸钙的能力也不是十分有效；在未经处理、拥有细小纤维的浆料中使用，与之相比效果较好；而浆料经打浆处理后效果会更好。这些现象进一步表明延伸架桥的作用机理。 3.2 剪切力的影响 对剪切力的敏感性是双元（实际上是三重组分）助留系统实际运行过程中一项相当复杂的影响因素。纸页成形滤水处理前的剪切作用会降低阳离子聚丙烯酞胺的助留能力。当添加膨润土时，这种副作用现象没有被观察到。对此，一种解释是：膨润土以一种辅助助剂的方式，阻止了聚丙烯酰胺缠绕平铺地吸附在填料表面上，这种趋势在剪切力作用下会更加明显。另一种解释是：这种现象是由于微絮凝体的形成而产生的。后面的机理可以解释一些现象，无论是单一、还是双元助留系统，在纸页成形过程中对剪切力比较敏感；如果微粒一聚合物一絮凝体在一定程度上也受剪切力影响，我们希望如此。 膨润土还可以减弱填料留着对持续剪切力的敏感性，但此类剪切因素在双元体系中不能得到完全消除。阳离子聚丙烯酰胺一纤维一填料絮凝体对剪切的抵抗性较添加膨润土的絮凝体更弱，但含有膨润土絮凝体的主要优势在于它包括的填料量远远大于未加时的絮凝体。 4 阳离子淀粉和阳离子聚丙烯酰胺 阳离子添加剂的助留效果受多种因素的影响，对于那些带电荷量小的分子，限制因素主要是接触面积的需求，这样阳离子聚合物的吸附可能不能完全补偿纤维和填料表面电荷量的需求；另一个角度来说，电荷量大的聚合物可能使得电荷过量，导致体系电荷反转，同样不利于填料的留着。不同聚合物共用时，首先应考虑其不同的作用机理，这样才能获得更有效的助留效果。 无论添加多少用量的阳离子聚合物，当碳酸钙填料用量为30％时，在实验室抄纸条件下填料用量最多有88％得以留着。而两种助剂共用，填料留着率可达100%。 5 助剂共用对干强度的影响实例 阳离子淀粉和阳离子聚丙烯酰胺对填料可以产生协同效果，而对于纸张干强度来说，聚丙烯酰胺和阳离子淀粉共用却产生一定的不利影响。 我们发现，阳离子淀粉和聚丙烯酰胺共用时的纸张强度均低于单独使用阳离子淀粉或聚丙烯酰胺时的强度值。实际上，阳离子淀粉和聚丙烯酰胺的对抗性没有这么明显，之所以出现这种情况，主要是由于它们往往在填料存在的状态下使用；在没有填料的情况下，我们甚至发现比单独使用时有更好的强度指标。当填料存在时，聚合物助剂结合填料，直接吸附到纤维表面，占据了用于纤维与纤维间结合的活性表面。作为一个结果，当填料留着率提高时，裂断长就会降低。 双元体系可在两组分不同的作用机理基础上发挥作用。一种助剂主要形成填料絮团，而另一种作为固着剂将其保留在纤维表面。 信息来源于：中国造纸技术网