聚丙烯酰胺分子量和电荷与其用途的关系

      在造纸工业中，聚丙烯酰胺的应用技术*成熟。其用途一般取决于分子量和羧基含量，按照分子量和羧基含量划分的使用范围。分子量低且羧基含量高的一般用作分散剂；中等分子量（10万～100万）、中等羧基含量（5％～10％）的用作增强剂；中高分子量（200万～500万）的，用作助留助滤剂；分子量高、羧基含量低的用作废水絮凝剂，也可用作纤维分散剂，依其用量而定。聚丙烯酰胺还可以和淀粉、壳聚糖等进行接枝或复配来提高其使用性能。

      为了获得良好的干强度性能，聚合物的分子链要求具有足够的长度以提供良好的吸附性能和氢键结合的位置。但不要大到能使纤维桥连起来造成絮凝，甚至破坏了纸页的匀度，对于大多数聚丙烯酰胺类的干强树脂来说，适宜的分子量范围是在10万～50万。

      未经改性的聚丙烯酰胺不能直接对大多数纸浆起作用，因此所有的聚丙烯酰胺增干强剂的商品，都含有一些能加强树脂吸附性的取代基。这些取代基的量一般都很少，大致是丙烯酰氨基的5％～10％（摩尔）。取代基的类型可以是阴离子、阳离子，或者具有疏水性，也可以是这些取代基的任何一种组合物。

      CPAM广泛用于各种纸和纸板中，其优点是自身带有正电荷，使用时不需加入硫酸铝等沉淀剂。一般中高分子量（200万～500万）的CPAM是*常用的助留助滤剂。胺甲基化的阳离子聚丙烯酰胺用于高速纸机中，在较高填料用量时可以提高网部和压榨部的脱水和纸机的车速，并可节省用浆量。用CPAM作增干强剂时，在不影响强度的条件下可以多用填料和质量较差的纤维，同时可降低纸的定量。CPAM也可用作机械浆的助滤剂以提高滤水性能。

      由于造纸湿部化学和电荷的特性，阳离子型助剂曾经得到了广泛应用，效果也令人满意，一直在湿部添加剂中占主导地位。但有时也使人感到还未达到尽善尽美的境地，主要表现在以下几个方面：（1）在含盐量高的系统中，阳离子型助剂的使用效果受到很大影响，有时甚至不起作用。由于环保的要求，造纸厂逐步减少废水排放，采用部分或全部白水封闭循环。这样含盐量积累很快，阳离子型助剂的效果就会受到很大影响。（2）为了更进一步提高纸页强度，往往需增加阳离子型助剂的用量，但加入过多会造成过阳离子体系，使纸机操作困难，留着率下降，效果反而降低。（3）在酸性抄纸中，由于硫酸铝用量较高，也影响其使用效果。（4）纸浆本身（尤其是脱墨浆）带有的以及在配料中带人的某些离子性“杂质”，也会在不同程度上影响其应用。为克服阳离子型助剂以上的缺点，近年来新发展了复合变性的两性助剂。

      聚丙烯酰胺从电化学的角度解决了上述问题。它们的作用原理是，*，两性助剂中的阴离子基团具有如下作用：（1）纤维通常带负电，因而易于吸附阳离子型助剂，但也易于吸附其他带正电的物质，这样就削弱了纤维对阳离子型助剂的吸附，而两性助剂中的阴离子基团，能优先吸附体系中的阳离子，也有助于清除体系中干扰纤维吸附的阳离子。（2）能对阳离子基团起保护作用，电性排斥那些在体系中存在的高活性“杂阴离子”，从而使助剂中的阳离子基团不会发生过早的反应或被电中和。第二，两性助剂电荷基本平衡，那些未被留着的助剂，随白水排出后，再循环使用时，不会失去电荷平衡，从而可保证纸机良好的运转状态。第三，在中性或碱性抄纸中，离子电荷的平衡敏感度较大，体系较容易出现过阳离子化，造成湿部失控，而使用两性助剂则可以使体系得到控制。

      因而，两性助剂比阳离子型助剂更能有效地提高纸页的强度、填料留着率和纸机的滤水，从而可提高纸机车速，大大减轻白水处理负荷。所以当今为实践从酸性抄纸向中性、碱性抄纸的转变，急需开发性能良好的两性助剂。