兩性瓜爾膠接枝共聚物 (LGG>g-PAM)可用作漿內(nèi)添加 劑，在紙張生產(chǎn)中具有廣泛的作 用，具有很好的市場開發(fā)前景。同 時(shí)它適應(yīng)綠色環(huán)保理念和造紙循 環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求叫。
LGG*g-PAM克服了天然瓜爾膠溶液易被微生物降解而不能長期保存的缺點(diǎn)，它在同一瓜爾膠分子鏈中同時(shí)接上陰離子、季 銨型陽離子取代基和丙稀醜胺增 強(qiáng)基團(tuán)，使合成聚合物既有多糖 化合物的分子間的作用力與反應(yīng) 性，又有合成髙分子的機(jī)械性、與 生物作用的穩(wěn)定性和線形鏈展開 能力實(shí)驗(yàn)研究了 LGG~g-PAM 增強(qiáng)姉時(shí)紙頁物理強(qiáng)度的影響。
1實(shí)驗(yàn)原料與分析方法.
1.1實(shí)驗(yàn)原料 1.1.1助劑
LGG*g-PAM:實(shí)驗(yàn)室自制。
1.1.2漿料.
龍?jiān)鼭{，打漿度 40.0°SR〇 1.2實(shí)驗(yàn)方法 1.2.1 LGG^-PAM 的合成 1.2.1.1羧甲基瓜爾膠(CMGG) 的合成稱取50g瓜爾膠原粉于 三口瓶中，加入定量乙醇潤濕，再 加入一定量的NaOH 7jC溶液，堿 化45min后，然后向上述體系中 加入一定量的氯乙酸，升至一定 溫度反應(yīng)4h。將產(chǎn)物用鹽酸調(diào)節(jié) pH后真空抽濾，濾餅用一定體積 比的乙醇水溶液攪拌洗滌3次， 真空抽濾后進(jìn)行真空干燥，得到 —定取代度的CMGG備用。 1.2.1.2 LGG^g-PAM 的合成【#4: 實(shí)驗(yàn)采用高效廉價(jià)的KMnfV 1^04引發(fā)體系，以不同取代度 的CMGG、甲基丙稀醜氧乙基三 甲基氣化銨(DMC)、丙烯酰胺 (AM )為原料，采用水溶液聚合法 合成了一系列粗產(chǎn)物。然后用體 積比為6:4的乙二酵、冰醋酸混 合液對合成所得到的粗產(chǎn)物抽提 除去均聚物，沉析干燥分離出接 枝物即為LGG^g-PAM。
1.2.2紙頁抄造及釀性能測定
將一定量的濕漿置于標(biāo)準(zhǔn)纖 維疏解器中，加自來水稀釋到漿 濃1.25%(相對于絕干漿)后疏解 30 000ro疏解完畢后加自來水稀 釋至一定濃度待用。然后在已疏 解好一定濃度的蔗渣漂白硫酸鹽 漿中加入一定量的LGG^-PAM， 攪拌一定時(shí)間。然后在TAPPI標(biāo) 準(zhǔn)成上抄片，其實(shí)驗(yàn)方法參 照 T205 om-88。
按國 家標(biāo)準(zhǔn)方法測量紙頁物理性能吹 1.2.3紙頁纖維分散和斷紙情況分析樣品臺上，同樣將測定抗張強(qiáng)度 時(shí)試樣的斷頭朝上粘于樣品臺 上，經(jīng)IB.5型離子滅射儀噴金，并 在Philips XL30環(huán)境掃描電子顯 微鏡察、拍照。
^實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 LGG^g-PAM不'同電荷密度 對紙頁物理性能的影響
LGG*g-PAM的電荷密度是 影響其增強(qiáng)性能的重要因素。在 DMC和AM用量相同的條件下， 實(shí)驗(yàn)通過改變CMGG的取代度 合成了一系列不同電荷密度的產(chǎn) 物，研究陽電荷密度及陰電荷密 麟蔗渣漿的増強(qiáng)性能。
電荷密度是反映LGG~g- PAM帶電情況的重要參數(shù)，它的 大小決定著LGG>g-PAM可提供 的與纟千維之間吸引點(diǎn)的多少和吸 引力的強(qiáng)弱及在纖維上所采取的 構(gòu)型，是決定賊聚能力的重要 參數(shù)。低陽電荷密度使聚合物與 粒子表面產(chǎn)生弱的吸附和絮凝， 中等陽電荷密度產(chǎn)生好的吸附強(qiáng) 的架橋，而高陽電荷密度產(chǎn)生強(qiáng) 的吸附弱的架橋抑。
從表1看出，上述試樣的 LGG~g-PAM在用量為0.8%時(shí)對 蔗渣楽的增強(qiáng)效果均有不同程度 的提髙。其中髙陽電荷密度中等 陰電荷密度的LGG~g-PAM3和中 等陽電荷密度低陰電荷密度的 LGG~g-PAM7增強(qiáng)效果更優(yōu)，使• 抗張指數(shù)比空白分別提髙 21.83%和20.92%，撕裂指數(shù)分別 提髙10.71%和14.20%，耐破指 數(shù)分別提高29.38%和35.63%， 耐折度由空白的5次分別提高到 9次和10次。兩性助劑的陰離子 基團(tuán)有助于消除體系中干擾助劑 對纖維吸附的陽離子，對陽離子 基團(tuán)起保護(hù)作用，電M斥那S 在體系中存在的高活性“雜陰離 子”，從而使助劑中的陽離子基團(tuán) 不會發(fā)生過早的反應(yīng)或被中和， 更易于薪維麵。齡考慮各 項(xiàng)物理指標(biāo)的增強(qiáng)效果，選定 LGG-g-PAM7作為實(shí)驗(yàn)用助劑。 2.2 LGG>g-PAM用量對紙頁物 理性能的影響
由表2可見，隨LGG*g-PAM
用量的增加，紙頁的各項(xiàng)物理性 能均逐漸升高。當(dāng)LGG-g-PAM用 量為0.8%時(shí)，紙頁的抗張指數(shù)比 空白提髙了 20.92%，撕裂指窓往1 髙了 14.20%，耐破指數(shù)提高了 ‘35.63%，耐折度由空白的5次提 高到10次，之后再增加LGG~g- PAM的用量各項(xiàng)指標(biāo)雖仍有所 提高，但上升幅麵于平緩。這可 能是由于隨著助劑用量的增加， 有更多的LGG~g-PAM大分子與 纖維之間形成氫鍵和離子鍵結(jié) 合，使得紙頁強(qiáng)度不斷提髙，但過 量的LGOg-PAM又使部分漿料 產(chǎn)生絮聚，影響紙頁勻度，降低了 紙頁強(qiáng)度的增加幅度。同時(shí)，助劑 用量過大還會造成紙張生產(chǎn)成本 提高。
造紙過程中漿料中纖維及 細(xì)小纖維、增強(qiáng)劑等成分的性能 (如帶電量)隨漿料PH值的變化 會有一定的改變，進(jìn)而影響增強(qiáng) 劑的使用效果。與叔銨型助留劑 相比季銨型助劑受漿料PH值的
影響較小。表3表明：LGG-g- PAM在中性及堿性條件下增強(qiáng) 效果較好，適宜的抄造pH值為 7~10。在此pH范圍內(nèi)隨著漿料 pH值的升髙，紙頁的強(qiáng)度逐漸提 高。但整體來看，架料pH值在4- 10范圍內(nèi)對紙頁增強(qiáng)效果影響 不大，尤其是對撕裂指數(shù)的提高。 這主要是因?yàn)樵谑褂眉句@型造紙 助劑時(shí),pH值在此范圍內(nèi)電荷變 化不大。該體系可以用于越來越 受到廣泛關(guān)注的中堿性抄紙?bào)w 系。
2.4 不同反應(yīng)時(shí)間對紙頁物理 性能的影響 時(shí)間也是影響聚合物增強(qiáng)劑效果 的重要因素。高分子聚合物加入 漿中，會在楽料表面經(jīng)歷一系列 動態(tài)變化:吸附、重構(gòu)、擴(kuò)散及分 子鏈斷裂等其中吸附階段反 應(yīng)速度極快，可在幾秒鐘內(nèi)完成， 此時(shí)只有很少的聚合物鏈與纖維 表面接觸;在重構(gòu)階段，聚合物鏈 在纖維表面進(jìn)一步擴(kuò)展；嫌階 段，吸附和重構(gòu)的聚合物鏈向漿 料的孔隙n&，形成與纖維之間 的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)高分子聚合物 的使用功效;分子鏈斷裂階段，聚 合物鏈在剪切力的作用下發(fā)生斷
由表4可知，隨著LGG-g- PAM在漿中反應(yīng)時(shí)間的延長，紙 頁的強(qiáng)度不斷提髙，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間 超過8min后，強(qiáng)度增長幅度趨于 平緩。這主要是由于LGOg-PAM 加入漿料中后，隨著時(shí)間的延長， 其分子與纖維之間的結(jié)合更加完 善，表現(xiàn)為紙頁強(qiáng)度不斷提髙。當(dāng) LGG-g-PAM與漿料充分結(jié)合后， 再延長時(shí)間，強(qiáng)度改善不明顯，并 且在剪切力的作用下，一些相對 較弱的結(jié)合可能會受到破壞。因 此,LGG-g-PAM加入漿料后反應(yīng) 6~8min 較為^'iSo 2.5紙樣的掃描電銑(SEM)分析
從圖1可看出空白紙樣的纖 維分布不勻，多有纏結(jié)，纖維之間 空隙很多；而加入助劑的紙樣纖 維分布緊密均勻。這可能是由于 LGOg-PAM的存在，提髙了細(xì)小 纖維的留著，改善了紙頁纖維之 間的結(jié)合情況，使得纖維之間的 空賺少，這種情況會對紙頁強(qiáng)
度的提高有較大幫助。
2.5.2紙頁抗張?jiān)嚇拥臄嗉埱闆r
SEM 照片（xlOO)
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Paper and Paper Making Vol.27 No.5 Sep 2008
圖2為測定抗張強(qiáng)度時(shí)添加 LGG*«-PAM增強(qiáng)劑前后所抄紙頁 斷紙?zhí)幍腟EM照片?？梢钥闯觯?加助劑的紙樣艙賊較松散， 排列雜亂且較長，樹維本 身裂斷較少，而出來的較 多；而加人助劑的紙樣被拉斷時(shí)，
斷紙?zhí)幚w維緊密，長度較短，纖維 本身裂《多，而被整根抽出來的 較少。這可能是由于LGC^g-PAM 含有大縫等，它們能夠 與纖維表面的纖維素分子形成氫 齡合，咖了賺間雄合區(qū)域 氣鍵的數(shù)目，間_受限， 夕卜力啦力作用下，纖維間滑動幾率 減少，而劃餓潑的機(jī)會增加，表 明纖維間作用解肋口強(qiáng)。同_枝 共聚物中帶有較多的陽離子電荷， 可與帶負(fù)電性的纖維形成靜電吸 附作用，因此增加了紙頁的麵強(qiáng) 度。
3結(jié)論
選定LGG*g-PAM7 (陽電荷 密度為1.90mmol • g-1,陰電荷密度 為0.120 mmol*g_1)作為實(shí)驗(yàn)用助 劑，其0.8%的用量即可滿足需 要，此時(shí)紙頁的抗張指數(shù)比空白 提高20.92%,撕裂指數(shù)提髙 14.20%，耐破指魏提高了 35.63%， 耐折度由空白的5次提髙到10 次。