三而造纸·精细化工

1) 硫酸铝

硫酸铝是一种价格便宜, 且用途十分广泛的造纸化学品。硫酸铝的组成为Al2(SO4)3·nH2O,由氢氧化铝、高岭土或铝土矿石与硫酸反应而制得。

但是随着抄纸系统向中碱性的转化, 硫酸铝将逐渐失去其正电性, 甚至消失, 因此不再适合作为阴离子垃圾捕捉剂。

2) 聚合氯化铝

聚合氯化铝(Polyaluminum Chloride), 简称PAC,是介于氯化铝和氢氧化铝两种物质之间的一种水溶性的无机高分子聚合物, 通常以通式Aln(OH)mCl3n-m来表示, 其中n代表聚合程度，m代表某种聚合氯化铝产品的中性化程度, 即氢氧根离子取代氯离子的多少。

从聚合氯化铝的结构式来看, 它是以高阳电荷的形式存在的, 加入到水中可形成高阳电荷铝聚合物, 比硫酸铝含有更多的铝离子, 并且能在很宽的pH 值范围内维持其高电荷性。实验表明，随着铝盐用量的增加, 纸浆悬浮液的pH 值降低,但聚合氯化铝对pH 值的影响非常小, 而硫酸铝的加入使pH 值下降很多。因此, 在用作阴离子垃圾捕捉剂时, 聚合氯化铝的性能比硫酸铝更好,更能适应中碱性造纸的发展趋势。

3) 聚乙烯亚胺

聚乙烯亚胺(PEI)是一种无色或淡黄色的粘稠液体, 聚合度一般为100左右。它是由乙烯亚胺在酸性介质中开环聚合而得到的水溶性阳离子型聚合物, 并非是完全线型结构, 而是带有含伯胺、仲胺、叔胺分支结构的高分子。为了提高其性能, 可对其进行改性, 例如将其与环氧氯丙烷反应 , 得到聚乙烯亚胺环氧氯丙烷, 其阳离子型更强, 反应活性更高。

PEI在水溶液中呈阳离子型, 可与填料和细小纤维有较强的静电力结合, 也易被具有负电荷的纤维和杂质吸附。在pH=6~9 时效果最佳。在纸料中加入高电荷密度、低分子质量的聚乙烯亚胺或其改性物, 预先对纸料中的阴离子垃圾进行捕捉, 使其分散定着到纤维上, 不仅可排除阴离子杂质的干扰, 而且可以起到助留剂的作用, 降低了白水的浓度, 减少造纸过程中其它化学品的消耗, 有利于造纸系统中白水系统的全封闭循环。在抄纸系统向中碱性转化的今天,PEI 是一种较好的阴离子垃圾捕捉剂。

4）聚二烯丙基二甲基氯化铵

聚二烯丙基二甲基氯化铵(Polydiallyl dimethyl ammonium chloride), 简称P-DADMAC , 是一种具有特殊功能的水溶性阳离子聚合物, 它的均聚物及共聚物具有正电荷密度高、水溶性好、高效无毒和造价低廉等优点。在室温下, P-DADMAC水溶液在pH值为0.5~14范围内稳定, 其水溶液在碱性介质中发生部分水解。

由于其分子结构中带有极高密度的正电荷,因此P-DADMAC可作为抄纸系统中阴离子的捕捉剂。P-DADMAC作为阴离子垃圾捕捉剂的研究在国外已有不少报道。以往的实验证明, 加入少量的P-DADMAC就能使电荷达到平衡, 可以大幅度地提高两性淀粉和聚丙烯酰胺对漂白麦草浆的填料留着率, 这说明低分子质量、高电荷密度的P-DADMAC确实是一种较好的阴离子垃圾捕捉剂。但是, 如果用量过大, 会使电荷发生逆转,反而影响了填料留着率。

5）其它的ATC

除了上述的几种ATC以外, 无机吸附剂膨润土也可用于清除造纸体系中的阴离子垃圾。如在膨润土和阳离子聚丙烯酰胺结合使用的助留体系, 其中改性的膨润土就是一种吸附剂, 它吸附白水体系中大量的有机和无机物质, 并为阳离子聚丙烯酰胺提供活化点, 使之通过某种形式的氢键结合完全地吸附在膨润土表面, 从而产生助留效能。此外, 聚合硅酸硫酸铝也是一种好的吸附剂,但现在还很少用于造纸。

在含有大量阴离子杂质的高得率纸浆体系中, 聚氧化乙烯(Polyethylene oxide), 简称PEO, 是一种极好的捕捉剂和助留剂。聚氧化乙烯是一种非离子型聚合物, 其捕捉作用原理不是依赖电荷中和, 而是在纤维和细小组分之间进行吸附桥联。如果体系中含有酚羟基类物质时, 其作用更加明显。