第五章 助留剂和助滤备课讲稿

5.1.2 基本聚集机理
电中和机理 补丁机理 桥联机理
电中和机理
粒子表面双电层被压缩，至粒子表面的Zeta 电位为零时，则粒子间的静电斥力消失，粒子 间靠分子引力，从而引起纸料的絮聚。
一些低分子量、高阳电荷密度的聚合物如硫酸 铝、聚铝和聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯 化铵
电中和聚合物加入量与纸料聚集程度 和表面电性
纸料留着率
纸料总留着率：进入卷纸机处的纸 页所含物料量与送到纸机湿部的物 料量的比率，简称总留着率。
纸料单程留着率：离开伏辊的湿纸 页中所含物料量与离开流浆箱的物 料量的比率，也称首程留着率。
纸料留着率的计算
单程留着率的近Biblioteka Baidu计算公式：
RFPChChCw10% 0
Ch和Cw分别是流浆箱和白水盘中白 水的浓度
5.2.1 单元助留体系
助留：提高细小纤维在纸料中的留着率 提高纸料间的胶体聚集作用：
电中和作用、补丁机理、桥联机理 引起桥联聚集的聚合物：
高分子量、低电荷密度的阳离子聚合物： 阳离子或两性聚丙烯酰胺：0.01～0.1%，
一般0.01－0.02％ 适于低速纸机。
5.2.2 双聚合物助留体系
（1）硫酸铝/阴离子聚合物体系 先加入的硫酸铝以多核聚铝的形式吸
电中和机理的特点
用量范围很窄，不易操作 聚集体致密、不抗剪切，其聚集体称为
“软絮聚体”，属凝聚（coagulation) 聚集具有可逆性 加入地点不重要
补丁机理
10-100万的中高电荷密度的阳离子聚合 物引起的聚集
补丁聚合物加入量与纸料聚集程度 和表面电性
补丁机理特点
可操作范围较电中和机理高，并于聚合 物在纸料颗粒表面覆盖率达50％时获得 最好助留效果
以电荷的静电中和为主要聚集作用力 形成的致密的“软絮聚体”，属凝聚 不抗剪切，但具有可逆性 加入地点不重要
桥联机理
大于100万的高分子量、中低电荷密度的 阳离子聚合物引起的聚集
链圈
链尾
链轨
桥联机理
桥联聚合物加入量与纸料聚集程度和表面电性
桥联机理
分子量越高，桥联作用越强 在加入量很低时开始引发纸料间的聚集，至覆
盖率达50％时达到最大絮聚，可操作范围很宽 聚集体结构松散，抗剪切，称 为“硬絮聚体” 不可逆，称为“絮聚（flocculation) 主要造纸助留剂的作用机理 加入地点非常重要：靠近流浆箱
5.1.3 复合聚集机理
补丁－桥联机理 阴离子微粒絮聚机理 阳离子微粒絮聚机理
对于复合絮聚机理来讲，纸 料的最后絮聚特性常常与最 后加入助剂组分的絮聚特点 关系更为密切。
（1）补丁－桥联机理
由低至中分子量、高电荷密度的阳离子聚 合物和高分子量、低电荷密度的阴离子聚 合物引起的絮聚
补丁－桥联机理特点
形成大而松散的絮聚体，抗剪切，絮聚作 用非常强
引起细小纤维间和纤维间的絮聚，细小纤 维的留着主要靠纤维交织层对细小纤维絮 聚体的截留作用
常引起纸张匀度的恶化 阳离子聚合物加在压力筛前，阴离子聚合
物尽量靠近流浆箱
（2）阴离子微粒絮聚机理
由高分子、低电荷密度的阳离子聚合物 和阴离子的微粒引起的聚集
阳离子聚合物加入后引起桥联絮聚，经 历高剪切作用，纤维间的絮聚破坏，加 入阴离子微粒组分：三维纳米粒子产生 微粒电中和作用；长径或长厚比很大的 微粒产生微粒桥联作用。
电中和引起纸料絮聚体压缩失水
补丁－桥联机理
特点：
絮聚体大而松散， 一定的抗剪切能力， 细小纤维间和纤维间 的絮聚，细小纤维的 留着主要靠纤维交织 层对细小纤维絮聚体 的截留作用 ，易引起 纸张匀度的恶化。
常用聚合物
阳离子聚合物：聚乙烯亚胺（PEI)、 聚胺、阳离子淀粉
阴离子聚合物：高分子量低电荷密 度的阴离子聚丙烯酰胺
附在纸料表面形成正电荷吸附点，后加 入的阴离子聚合物（阴离子聚丙烯酰胺， 高分子量、低电荷密度）则在不同的纸 料颗粒的正电荷点之间桥联，引起纸料 的絮聚。 属于补丁－桥联机理。
（2）阳离子聚合物/阴离子聚合 物助留体系
先加到纸料中的低至中分子量、高电 荷密度的阳离子聚合物首先吸附在纸料 组分表面，中和其表面局部电荷，形成 阳电荷补丁，随后加入的高分子量的阴 离子聚合物在不同颗粒的阳电荷补丁之 间桥联，引起纸料组分的絮聚。
聚合物“补丁”随时间的延长会向纸料孔隙内 扩散而降低其效用，微粒“补丁”则不会
阳离子有机微粒/阳离子聚合物
阳离子微粒起位阻剂（blocking agent)的作用
5.2 助留剂
5.2.1 单元助留体系 5.2.2 双聚合物助留体系 5.2.3 阴离子微粒助留体系 5.2.4 阳离子微粒助留体系 5.2.5 PEO/酚醛树脂助留体系
微粒桥联作用
（3）阳离子微粒絮聚机理
阳离子有机微粒/阴离子聚合物
微粒“补丁”－桥联机理
微粒“补丁”的厚度大于聚合物“补丁”（聚 合物“补丁”常以平伏的构型吸附在纸料表面）
微粒与纸料组分的电中和作用仅发生在与纸料 组分接触的微粒部分，微粒的其余部分仍带有 很高的正电荷，而聚合物吸附在纸料组分上之 后，由于带有正电荷的大部分分子链直接与纸 料组分接触，大部分正电荷都被纸料组分中和 掉
（3）阴阳离子复合物助留体系
阴阳离子聚合物发生离子配对中和 反应，形成复合物。可在更宽的加入量 范围内引起纸料组分的絮聚，且复合物 的电荷比例越接近其等电点比例，引起 有效絮聚的加入量范围越宽，颇似絮聚 随聚合物分子量提高时的情况。
预先将特定的阴离子聚合物和 阳离子聚合物混和，形成庞大的阴 阳离子复合物，再加到纸料中，阴 阳离子复合物在纸料颗粒间产生强 烈的架桥作用，引起纸料的絮聚而 提高纸料留着率。
第五章 助留剂和助滤剂
5.1 概述 5.2 助留剂 5.3 助滤剂
5.1 概述
5.1.1 纸料的留着方式 5.1.2 基本聚集机理 5.1.3 复合聚集机理
5.1.1 纸料的留着方式
机械截留作用: (1) 抄纸网对纤维的截留作用 (2) 纤维交织层对细小组分的截留作用
胶体的聚集作用
主要由纸料组分间的胶体作用力引起， 常常包含电解质、聚合物的作用。 (1)细小组分间的聚集 (2)细小组分与纤维间的聚集 (3)纤维间的聚集