复杂的造纸湿部，那些你知道和你不知道的

智桥读者供稿

智桥导读：纸页成形过程是湿部化学最重要的领域，助留剂、助滤剂又是两类最重要的过程助剂。现代造纸工业中,助留助滤剂得到了广泛的应用,各种助留助滤剂的性能不断提高,应用技术发展很快。助留、助滤剂既可以单独使用，也可以配合使用。目前发展趋势是向阳离子聚合电解质和微粒助留系统方向发展。

仅起助留作用的添加剂称助留剂；助滤剂是在抄纸过程中用于改善纸页脱水的化学助剂；兼有助留、助滤作用的添加剂称助留助滤剂。

水是浆料中的主要成分，一般纸料的浓度为0.3%～1.5%，获得1t干固体要除去66～330t的水分，因此在造纸过程除去水分是提高生产效率和降低生产成本的关键。使用助滤剂可提高纸机生产速度，改善纸页成形，降低干燥部的蒸汽消耗。

一般用作助留剂和电荷中和剂的所有助剂都可作为助滤剂，常用的助滤剂种类包括电荷中和剂（明矾、PAC）、阳离子聚合电解质（CPAM、PEI、阳离子淀粉、聚酰胺多胺、阳离子瓜尔胶）、酶（纤维素酶和半纤维素酶）、阴离子微粒（胶体硅和钠基膨润土）等。

助留剂和助留助滤剂大体可分为四大类：

无机产品类

这一类是早期使用的，只起助留作用，为助留剂，效果不甚明显。这一类无机化合物主要有：硫酸铝、铝酸钠、聚氯化铝和聚合氧化铝络合物。

改性天然产品类

主要有阳离子淀粉、羧甲基纤维素、改性植物胶等，这类产品也不很明显且用量大，主要是助留作用，为助留剂。

高分子聚合物

这类高分子聚合物主要是聚胺类，兼有助留和和助滤作用，称为助理助滤剂。

（1）聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)是由丙烯酰胺经自由基聚合而成的线性非离子聚合物，可采用溶液聚合法、反相乳液聚合法、悬浮聚合法以及辐射聚合法制备。

目前，PAM产品主要有干粉和胶体两大类，干粉为白色或灰色粉末，胶体为淡黄色，可为粉状、水溶液或油乳液，已成为造纸厂最常用造纸助剂之一，主要用作增干强剂、助留助滤剂和废水处理剂等。

由于非离子PAM与纤维吸附作用很小，加入纸料后不能较好地留着，因此需要在结构中引入带电基团。

根据带电基团性质的不同，可分为阴离子、阳离子、两性离子型等。

（2）阳离子聚丙烯酰胺

阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)有粉状、水溶液胶体和乳液三种形式。

获得CPAM的方法分为两大类：

一类是通过对聚丙烯酰胺均聚物分子中的酰胺基进行化学改性制得，PAM与二烷基胺通过曼尼奇反应改性；霍夫曼重排反应；先与肼反应，再用亚硝酸酸化，然后加热得到产品。

另一类是丙烯酰胺与阳离子基团的单体共聚，这类产品稳定性更好，价格也可接受。

虽其制备影响因素较复杂，但今后值得大力发展。

阳离子型的聚丙烯酰胺适用于广泛pH值范围，可用于酸性施胶和中性施胶的抄纸系统。

可直接吸附于带负电荷的纤维、细小纤维和填料，不必用阳离子促进剂，已成为PAM增干强剂的最主要形式，也可作助留助滤剂和增湿强剂，以及用于纤维改性、印染、废水处理等方面。

（3）阴离子聚丙烯酰胺

阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的生产可通过丙烯酸和丙烯酰胺共聚或通过PAM中酰胺基的水解，得到含有丙烯酰胺和丙烯酸基的混合物；聚丙烯酰胺经碱性水解，可制得部分水解的阴离子型聚丙烯酰胺。

阴离子聚丙烯酰胺可用作增干强剂，效果比CPAM好且价格低，但需矾土或其他阳离子助剂帮助留着，分子量大于350万时对长纤维有良好的分散效果。

（4）两性聚丙烯酰胺

两性聚丙烯酰胺(CAPAM)一般是指在大分子链节上同时含有正、负两种电荷基团的水溶性高分子，CAPAM按其阴、阳离子基团分布可分为聚两性电解质和聚内胺酯两种。

合成方法有：大分子的侧基改性，接枝聚合，阴、阳离子单体的共聚，由甜菜碱型两性单体均聚或与其他中性单体共聚，两性离子对共聚单体聚合。

随着纸料系统的复杂化和白水封闭循环程度的增加，两性聚丙烯酰胺(CAPAM)的应用得以发展。

由于既含有阴离子基又含有阳离子基，因此比CPAM应用的pH值范围更宽，同时还有抑菌杀菌作用，能吸附抄纸系统中的杂阳离子，避免纸料系统过阳离子化，容易吸附于纸料的各组分和留着。

（5）聚乙烯亚胺

聚乙烯亚胺(PEI)由乙烯亚胺开环合成，是一种无色或淡黄色黏稠液体，可用作纸张湿强剂、助留助滤剂。

PEI可用作纸料中阴离子垃圾的捕捉剂和纸料颗粒表面的 “区域阻塞剂”。

聚乙烯亚胺助留剂分子量低电荷密度高，适合高速纸机、中速抄纸系统的使用。

聚乙烯亚胺能将各种细小纤维束、填料、黏状浆团、胶体及溶解有机化合物等粘结在纸纤维上，使其提高留着率。

由于其高分子量及使纤维脱水的功能，因此加快了纸浆在网部的滤水速度，使随后的干燥更易，故使用聚乙烯亚胺的结果是纸浆的游离度更高，滤水时间更短，纸浆在湿部的浓度更大，蒸汽耗量更少。

微粒助留体系

目前，国际上对高效助留助滤剂的开发研究较多，近年来，微粒助留系统以其独特的优势脱颖而出,主要以三大系统(Compozil系统、Hydrocol系统、Integra系统)为主。

近年来又出现了一些新的成果，如依卡助剂公司推出了第五代产品compozilselect，它采用新技术新材料制成，具有成本低、应用范围广、共同效果好和操作简便等特色。

朗盛公司开发出一种新的微粒助留助滤体系Retamin of Syn2cro，这种用化学的方法来控制絮聚过程，与传统的机械控制工艺方法相比，不破坏原始絮聚,聚合物的消耗量低。

新的微粒助留体系是经特别改性的阳离子PAM与经特殊处理的蒙脱石相结合的二元体系，可广泛用于各种中性和碱性抄纸，不仅可用于白水中,还可用于废水处理。

纳尔科公司的Positek超微粒技术，该技术在最新的高速纸机(高剪切力条件下)和白水封闭循环条件下亦能发挥出良好的助留作用。

近年来，废纸浆、机械浆和白水循环使用导致阴离子垃圾问题日益突出，在双元微粒助留系统前添加高阳电荷密度聚合物，如聚乙烯亚胺、聚胺等使助留效果更好地得以发挥,而常规的滑石粉、高岭土等无机控制剂也仍有使用。