刨花楠（Machilus pauhoi kaneh)是一種生長在中國南方的羧甲基植物膠粉常綠喬木。將刨花楠劈砍碎后研磨成細粉， 稱白膠粉、香膠粉，也叫F691粉，其相對分子質(zhì)量為60 萬~130萬，主要化學(xué)成分是：纖維素46%~51%，水溶 性多聚糖12。%~15。%，木質(zhì)素18。%~22%，單寧5。%~7%， 灰分2%~3%[1]。近幾十年來，植物膠粉F691作為制備絮 凝劑和多功能水處理劑的原料，通過化學(xué)改性被賦予 優(yōu)異的應(yīng)用性能，已經(jīng)得到人們的關(guān)注。肖錦[2~4]等在 植物膠粉的改性和應(yīng)用方面做了比較深入的研究，主要 引入不同陰離子和陽離子基團合成天然高分子絮凝劑， 在水處理方面具有較好的絮凝、緩蝕、阻垢、殺菌等性 能。其中羧甲基化F691衍生物在處理油田廢水中，具有 良好的絮凝凈水和抑制管道設(shè)備點蝕的效果。
纖維素及其衍生物可以與丙烯酰胺、丙烯酸、二甲 基二烯丙基氯化銨共聚物等單體進行接枝共聚反應(yīng)，采 用不同的接枝工藝，可以制取各種獨特性能的產(chǎn)品，它 們具有合成高分子的機械與生物穩(wěn)定性和線性鏈展開 能力，在高分子吸水材料、造紙助劑、油田化工材料和 水處理等多方面的實驗應(yīng)用中具有優(yōu)異的性能[5~7]。
以來源豐富、價格低廉的刨花楠粉合成羧甲基化植 物膠粉CC-Na (含有一些不溶于水的固相組分），在反 相乳液體系來進行C C-Na植物膠粉和丙烯酰胺的接枝 共聚反應(yīng)，可以制備高分子量共聚物CC-Na-g-PAM。
1實驗部分
1.1實驗原料及儀器
CC—Na—g—PAM:實驗室自制，CPAM助留劑（晨 鳴紙業(yè)提供），陽離子淀粉（國民淀粉提供）；陽離子 瓜爾膠（廣州禾豐有限公司提供，氮含量為0.8%)，廢 報紙脫墨漿（廣州造紙集團有限公司提供，打漿度44 °R)。
1.2CC-Na的制備
將刨花楠膠粉分散于異丙醇中，加入NaOH堿化一 段時間，然后加入一定量的氯乙酸和NaOH,在一定微 波反應(yīng)條件（福射功率500W,福射時間50min,溫度 60"C)下進行醚化反應(yīng)。原料藥劑配比為m(刨花楠粉)： m(NaOH) :m(ClCH2COOH)=3.0 :1.4 :1.0,產(chǎn)物的陰 離子濃度達到3.817mmol/g。
1.3CC-Na-g-PAM 的制備
在液體石蠟中加入乳化劑撹拌均勻配成油相。在去 離子水中按照各種條件相應(yīng)加入C C-Na原料和單體， 撹拌形成水相。水相在高速分散機（上?，F(xiàn)代環(huán)境工程 技術(shù)有限公司，型號：GFJ-0.4) 4000r/min撹拌下慢 慢滴加到油相中，形成反相乳液。20min后乳液轉(zhuǎn)移到 四口燒瓶中，通入氮氣10min,加入引發(fā)劑，在一定溫度
同時，伴隨著副反應(yīng)的發(fā)生：
nH2C=CH—CONH2 ? |H2^ = CH|n
H2NOC
產(chǎn)品洗滌：反應(yīng)后，以體積分數(shù)為95%的乙醇破乳， 抽濾，所得產(chǎn)物分別用乙醇洗滌兩次和丙酮洗滌一次， 60C下真空干燥得粗產(chǎn)物。
接枝率計算如下：
G=(m-mc)/mc
其中，m—洗滌后共聚物質(zhì)量；me—膠粉總質(zhì)量。 1.4紅外分析
選用傅里葉紅外光譜儀（Thermo, Nexus670)對 CC-Na膠粉和CC-Na-g-PAM接枝共聚產(chǎn)物進行檢 測，以表征產(chǎn)物分子成功接枝丙烯酰胺單體。
1.5接枝共聚物的分子量測定
本實驗以凝膠色譜儀測定（Wyatt, DAWN HE- LEOS)不同接枝率接枝產(chǎn)物的分子量。采用水作為 溶劑，測定產(chǎn)物0.1%~0.2%濃度的平均分子量，通過 0.45pm的針頭過濾器。流動相為0.1M的NaCl,流速 為0.5ml/min。
1.6紙頁抄造及強度性能測定
將一定量的紙漿置于標(biāo)準(zhǔn)纖維疏解器中，再加自來 水稀釋到漿濃1.3% (相對于絕干漿）后疏解30000r。 疏解完畢后，將漿濃稀釋到0.5%待用。加入0.5ml助留 劑，撹拌1min,再加入一■定用量的CC-Na-g-PAM， 撹拌一定的時間。最后在TA PPI標(biāo)準(zhǔn)紙頁成形器上抄 紙，其實驗方法參照T205 om-88。
紙頁經(jīng)恒溫恒濕處理后，按國家標(biāo)準(zhǔn)方法測量紙頁 物理性能[8]。
2結(jié)果與討論
2.1紅外光譜儀對接枝產(chǎn)物的表征
為確定接枝聚合物CC-Na-g-PAM的結(jié)構(gòu)，對 CC—Na和共聚物CC—Na—g—PAM進行了紅外光譜分 析，如圖1所示。
CC-Na膠粉紅外譜圖在3400cm-1出現(xiàn)了寬強的 -OH伸縮振動吸收峰；在2920cm-1附近為C-H的伸 縮振動，為膠粉的飽和烴的吸收峰；在1605cm-1出現(xiàn)了 -C=O的特征吸收峰。而共聚物譜圖在3150cm-1出現(xiàn)了 -NH2的伸縮振動特征吸收峰，而在1650cm-1處出現(xiàn)了 -NH2的變形吸收峰；同樣在1605cm-1出現(xiàn)了-C=O的特 征吸收峰。這些都說明CC-Na膠粉接枝上了AM單體。 2.2接枝聚合物的分子量表征(表1)
當(dāng)接枝率為452.0°%時，分子量達到最大值。接枝率 小于452.0°%時，分子量隨著接枝率的減少而減少；而 當(dāng)接枝率大于452.0%時，由于凝膠作用，大分子不溶于 水，故測出的分子量較小。而Mw/Mn在1.5~2.0之間， 分子量分布較窄。
2.3考察不同接枝率的CC-Na-g-PAM對紙張強度性 能的影響
不同接枝聚合反應(yīng)的產(chǎn)物CC-Na-g-PAM具有不 同的分子量，由表2可知，分子量越高，紙頁抗張強度、 撕裂強度、耐破強度越大。在接枝率為452.0%時，紙 頁的抗張指數(shù)比空白提高了30.30%,撕裂指數(shù)提高了 16.69%,耐破指數(shù)提高了28.12%。因此，選擇接枝率為
452.0。%的CC-Na-g-PAM作為實驗增強助劑。
2.4考察CC-Na-g-PAM用量對紙張強度性能的影響 接枝產(chǎn)物CC-Na-g-PAM的用量（相對于絕干 漿）對紙張物理強度性能影響如表3所示，隨著用量的
增加，抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和耐破指數(shù)均有所提高。在 用量為1.0%時，紙頁的抗張指數(shù)比空白提高了30.43%, 撕裂指數(shù)提高了14.06%,耐破指數(shù)提高了28.66%。之 后再增加CC-Na-g-PAM的用量各項指標(biāo)上升幅度已 經(jīng)趨于平緩或有所下降。這主要是因為隨著助劑用量
表1不同接枝率聚合物的分子量
接枝率G
%Mn(x105)Mw(x105)Mw/Mn
341.5
378.43.882
4.4297.089
7.5981.826
1.715
452.0
492.65.802
2.3299.334
3.7091.609
1.592
568.7
604.63.370
4.4715.455
7.7361.619
1.730
表2 CC-Na-g-PAM接枝率對紙頁物理性能的影響
接枝率G抗張指數(shù)撕裂指數(shù)耐破指數(shù)
%N.m/gmN.m2/gkPa.m2/g
空白26.407.041.53
341.530.797.841.65
365.532.598.061.82
452.034.398.221.96
492.632.408.181.76
568.730.197.181.86
604.630.997.651.70
注：紙片定量60g/m2，CC—Na—g—PAM用量1.0g，廢報紙漿，反應(yīng)時間 2min。
表3 CC-Na-g-PAM用量對紙頁物理性能的影響
用量％抗張指數(shù)
N.m/g撕裂指數(shù)
mN.m2/g耐破指數(shù)
kPa.m2/g
028.757.181.57
0.433.837.381.83
0.634.507.991.86
0.834.837.871.92
1.037.508.192.02
1.237.458.262.03
注：紙片定量60g/m2，CC—Na—g—PAM接枝率492.6%，廢報紙脫墨漿。
表4不同增強劑對ONP漿的增強效果
增強劑抗張指數(shù) N.m/g撕裂指數(shù)
mN.m2/g耐破指數(shù)
kPa.m2/g
空白26.506.881.55
陽離子淀粉1.0%33.907.481.86
陽離子瓜爾膠1.0%29.507.971.79
CC-Na- 0.6%30.037.591.75
g-PAM 1.0%33.558.101.95
注：紙片定量60g/m2，CC—Na—g—PAM接枝率492.6%，廢報紙漿。
的增加，有更多的CC-Na-g-PAM大分子與纖維之間 形成氫鍵或架橋作用，使得紙頁強度不斷提高，同時又 使部分漿料產(chǎn)生絮聚，紙頁勻度降低，影響了紙頁強度 的增加。同時，助劑用量過大還會造成紙張生產(chǎn)成本提 高。因此選擇1.0°%的用量即可滿足需要。
2.5不同增強劑對0NP漿的增強效果
與陽離子淀粉和陽離子瓜爾膠相比，產(chǎn)品CC-Na- G-PAM能顯著地提高紙張的強度性能，在撕裂強度和 耐破度方面表現(xiàn)出色，但在抗張強度上效果不太明顯。 當(dāng)CC—Na—G—PAM用量為1.0%時，其增強效果明顯優(yōu) 于工廠現(xiàn)用的陽離子淀粉在用量為1.0%時的效果，具 有用量低、增強性能好的特點。
3結(jié)論
3.1選定CC—Na—g—PAM (接枝率452.0%)作為實驗 用助劑，1.0°%的用量即可滿足需要，此時紙頁的抗張指 數(shù)比空白提高30.43%,撕裂指數(shù)提高16.69%,耐破指 數(shù)提高了28.66%。
3.2 CC-Na-g-PAM增強效果明顯優(yōu)于相同用量的 陽離子淀粉和陽離子瓜爾膠，具有用量低、增強性能好
的特點。