摘要：丙烯酰胺（AM）類聚合物是指丙烯酰胺的均聚物及丙烯酰胺與其它單體形成的共聚物的統(tǒng)稱。聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物是一類新型的精細(xì)功能高分子產(chǎn)品，是水溶性聚電解質(zhì)中較重要的品種之一。目前在化工、造紙、輕紡、水處理等工業(yè)部門得到了廣泛應(yīng)用。聚丙烯酰胺及其改性物是目前較常用的造紙助劑，因此其市場(chǎng)供需量及價(jià)格直接影響造紙行業(yè)的成本核算。為此，本文主要對(duì)聚丙烯酰胺的種類及其性質(zhì)及造紙中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。
聚丙烯酰胺是造紙工業(yè)中應(yīng)用較早、較廣泛的造紙助劑之一，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，現(xiàn)已被稱為標(biāo)準(zhǔn)的造紙助劑。它是水溶性高分子化合物，因其雙鍵及酰胺基的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，可進(jìn)行一系列化學(xué)反應(yīng)，由于制備時(shí)的原料及反應(yīng)條件的不同，可制得不同分子量和不同功能的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品。按聚合度大小分為高分子量PAM、中分子量PAM及低分子量PAM；在用途上可作為助留劑、增強(qiáng)劑、助濾劑和分散劑等。
一、聚丙烯酰胺的種類及其性質(zhì)
1、非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）
非離子型聚丙烯酰胺無(wú)色、無(wú)腐蝕性、較易溶于水，分子質(zhì)量高且濃度大時(shí)會(huì)在水中形成凝膠，稀釋可增加其流動(dòng)性，提高溫度可促進(jìn)溶解，但受熱時(shí)間長(zhǎng)或溫度超過(guò)60℃易降解，在水溶液中（PH值6.0-7.0）帶負(fù)電荷。此外，PAM能溶于乙酸、丙酸、乙二醇等有機(jī)溶劑。PAM一般以粉末狀或水溶液形式供應(yīng)給造紙生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)再根據(jù)需要溶解或進(jìn)一步稀釋到更低的濃度加到漿料當(dāng)中。
2、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）
用陽(yáng)離子單體和丙烯酰胺共聚可以制備陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，因陽(yáng)離子聚丙烯酰胺所帶電荷與纖維所帶電荷相反，可起到很好的絮凝作用，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺的PH值適用范圍比較廣，因此，對(duì)酸性或中堿性抄紙都適用。陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺可單獨(dú)使用，但為了解決單獨(dú)使用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺產(chǎn)生的勻度變差，強(qiáng)度變差等問(wèn)題，采用了二元組合系統(tǒng)。如使用結(jié)構(gòu)二氧化硅與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺組成二元助留助濾系統(tǒng)，利用高分子質(zhì)量的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)纖維進(jìn)行橋聯(lián)絮聚，形成的絮聚體經(jīng)由適當(dāng)剪切力破壞后會(huì)使絮聚體表面暴露更多鏈段，這時(shí)加入的高負(fù)電荷高比表面積的二氧化硅與這些鏈段發(fā)生作用，將每小段的鏈段聚集到纖維上，使得絮聚體結(jié)構(gòu)更加致密，從而提高紙漿的留著率。
3、陰離子聚丙烯酰胺（APAM）
陰離子聚丙烯酰胺是通過(guò)在聚合物中引入羥基，由丙烯酸單體和丙烯酰胺單體共聚而成。在造紙生產(chǎn)中，由于APAM本身帶負(fù)電荷，不能與纖維很好地結(jié)合，因此，一般加入陽(yáng)離子化合物作為促進(jìn)劑，比如加入硫酸鋁，陰離子聚丙烯酰胺在Al3+的作用下與纖維上的負(fù)離子以配位鍵形式吸附在纖維上產(chǎn)生增強(qiáng)效果，結(jié)果同時(shí)帶來(lái)操作上的麻煩，特別是無(wú)法實(shí)現(xiàn)中性造紙技術(shù)。國(guó)外造紙生產(chǎn)中陰離子聚丙烯酰胺的應(yīng)用比例由20世紀(jì)90年代的60%下降到30%，相反，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺卻由同期的20%躍升到50%以上。
4、兩性聚丙烯酰胺（AmPAM）
兩性聚丙烯酰胺一般采用共聚法制備，即通過(guò)把帶有陽(yáng)離子、陰離子等官能團(tuán)的單體與丙烯酰胺單體在引發(fā)劑的作用下于水溶液中進(jìn)行自由基聚合制得。兩性聚丙烯酰胺既含有陰離子基團(tuán)，也含有陽(yáng)離子基團(tuán)，因此其兼有APAM和CPAM的特點(diǎn)，并且其增強(qiáng)作用和助留助濾作用優(yōu)于APAM和CPAM。在造紙生產(chǎn)中，兩性聚丙烯酰胺中的陰離子基團(tuán)能優(yōu)先吸附體系中的陽(yáng)離子垃圾，從而清除體系中干擾物對(duì)纖維的吸附。同時(shí)，兩性聚丙烯酰胺中的陰離子基團(tuán)會(huì)排斥在體系中的陰離子干擾物，使得陽(yáng)離子基團(tuán)不過(guò)早反應(yīng)從而更好地吸附纖維。AmPAM還可以彌補(bǔ)CPAM和APAM的不足，既調(diào)節(jié)系統(tǒng)陰、陽(yáng)電荷的電子平衡、還可防止抄造系統(tǒng)白水循環(huán)利用時(shí)可能發(fā)生的電荷逆轉(zhuǎn)問(wèn)題。
二、聚丙烯酰胺在造紙中的應(yīng)用
1、助留助濾劑
用作造紙助留助濾劑的通常是聚丙烯酰胺的改性產(chǎn)品，包括陰離子聚丙烯酰胺（APAM），陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）和兩性聚丙烯酰胺（AmPAM），相對(duì)分子質(zhì)量在200萬(wàn)-400萬(wàn)之間。
APAM一般和其他陽(yáng)離子化合物構(gòu)成復(fù)合體系而起到較強(qiáng)的助留作用，例如和硫酸鋁組合，能使APAM和纖維、細(xì)小纖維、填料等緊密結(jié)合，從而很大提高了細(xì)小纖維和填料的留著率。
CPAM在造紙中是較常用的助留劑之一，一般使用高分子質(zhì)量、低電荷密度的產(chǎn)品。其所帶電荷與纖維所帶電荷相反，可單獨(dú)使用，也可與膨潤(rùn)土、陰離子等組合使用，在紙料中以橋聯(lián)機(jī)理引起紙料絮聚，并可以使紙張的填料保留率提高，促使網(wǎng)下白水濃度降低。CPAM與帶負(fù)電荷的膨潤(rùn)土組成微粒助留助濾體系使用時(shí)，因加入CPAM形成的紙料的絮聚體尺寸較大，再經(jīng)過(guò)沖漿泵等裝置后受到高剪切力作用，絮聚體被碎解成小碎塊，而這時(shí)加入負(fù)電荷的膨潤(rùn)土?xí)⑿∷閴K重新橋聯(lián)起來(lái)，并且形成了比CPAM初所形成的絮聚體更小的絮塊。從而提高了紙料的留著率，也相對(duì)改善了成紙的勻度和濾水性能。
AmPAM作為助留助濾劑使用時(shí)，陰離子基團(tuán)排斥紙漿當(dāng)中的陰離子垃圾，陽(yáng)離子基團(tuán)則與纖維、細(xì)小纖維等結(jié)合。從而很好地提高了細(xì)小纖維的留著率。
2、增強(qiáng)劑
CPAM用作增強(qiáng)劑，通過(guò)陽(yáng)離子與纖維上的陰離子形成離子鍵，可使其吸附到紙漿纖維上，而酰胺基與纖維上的羥基結(jié)合形成氫鍵，增強(qiáng)了纖維之間的結(jié)合力，從何使紙張強(qiáng)度增加。采用APAM加松香加硫酸鋁添加順序，用于紙漿中也可以獲得較好的增強(qiáng)效果，但APAM的增強(qiáng)效果會(huì)隨填料用量的增加而下降。
AmPAM在造紙工業(yè)中也常用作紙張干強(qiáng)劑，與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑相比，其效果更好，能有效地提高紙張強(qiáng)度。有研究表明，兩性聚丙烯酰胺類增干強(qiáng)劑對(duì)于廢紙漿抄紙有更好的增強(qiáng)效果。
3、分散劑、絮凝劑
造紙工業(yè)中聚丙烯酰胺類分散劑主要是相對(duì)分子量低的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，由于其分子鏈中含有羧基，對(duì)帶負(fù)電的纖維有分散效果，能提高紙漿黏度，有利于纖維懸浮，并能有效改善紙頁(yè)的均勻性，是一種長(zhǎng)纖維的分散劑。而用作造紙工業(yè)水處理的絮凝劑的則是兩性聚丙烯酰胺，其酰胺基可與廢水當(dāng)中的許多物質(zhì)親和形成氫鍵，因而可以將分散在水中的微粒吸附在一起凝聚成團(tuán)，從而促進(jìn)微粒的沉降和過(guò)濾。兩性聚丙烯酰胺與其它的無(wú)機(jī)絮凝劑相比，具有品種齊全、生產(chǎn)中用量少、沉降速度快、生產(chǎn)泥渣少，后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同廢水處理的使用要求。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)領(lǐng)域也扮演著重要的角色。可用作紙張均度劑、增強(qiáng)劑、分散劑、助濾劑等，它的作用是可以改善紙的均勻度，有效提高紙張質(zhì)量和強(qiáng)度，還可以提高填料及細(xì)小纖維的留著率，減少原材料的流失量，提高過(guò)濾回收效率及減少對(duì)環(huán)境的污染。
