浅谈生活用纸用暂时性湿强剂(1)

浅谈生活用纸用暂时性湿强剂
随着社会的发展、人们生活水平的提高，全球范围内各种生活用纸的数量和品种大大增加，各种一次性生活用纸层出不穷，尤其是别对妇女、儿童和老人的用纸，其品种更丰富，人们把这些纸产品统称为生活用纸；其中许多的纸种要求具有暂时性湿强度，如：卫生纸，餐巾纸。

本文主要介绍了几种生活用纸用暂时性湿强树脂。

根据水浸渍纸之后其纸的湿强度变化，可以推断纸中是否含有湿强剂。

如果纸在润湿10S-2h后会失去二分之一或更多湿强度，则纸中就是含有暂时性湿强树脂；如果失去少于20％的原始湿强时，即纸中含有持久（或永久）湿强树脂。

1 永久性湿强树脂
永久性湿强树脂有脲醛树脂（UF）、三聚氰胺甲醛树脂（MF）、聚酚胺-环氧氯丙烷（PAE）树脂等。

脲醛树脂在造纸工业上的应用始于20世纪30年代，是一种热固性、酸性固化氨基树脂，也是最早用作造纸湿强剂的合成树脂。

三聚氰胺树脂是1942年开发出来的一种应用非常广泛的湿强剂，是三聚氰胺和甲醛缩聚的产物（三羟基三聚氰胺）。

三聚氰胺树脂处理过程简单，加入量约为1％-5％（对绝干纤维），在大多数纸中，1％-3％的湿强树脂用量即可达到理想效果，湿强度可高达50％、在提高湿强度的同时，还能使纸的某些干强度指标（如裂断长、耐破度和耐折度等）和施胶度有相应的提高，主要用于钞票纸、海固纸等的生产。

由于脱醛树脂和三聚氰胺树脂仍会含有残留的甲醛，污染操作环境；而且，这2
种树脂都是需要在较低的pH下键联、熟化的热固性树脂，损纸回收有一定的困难，因此它们的使用受到限制。

目前，国内纸厂为提高纸张湿强度，普遍使用的湿强剂是聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。

这类树脂的湿强效果好，但是固化后不易降解，损纸回用较困难，必须在强碱和强氧化剂的条件下才能完成再制浆；另外，聚酰胺-环氧氯丙烷树脂中有机氯含量高，不利于环保；再有，其性价比不高。

同此，对其进行改性以降低成本是其今后发展的一条途径
2 暂时性湿强树脂的种类及作用机理
国外自20世纪70年代就已着手开发纸在水中浸泡后其湿强度能明显降低的暂时性湿强剂，但稳定性很差，常温下保质期只有1个星期，后经逐步改进，产品稳定性
有所提高，成纸浸泡半个小时后，其湿强度降至初始湿强度的一半。

20世纪90年代，国外又开发了新一代湿强剂，即损纸易回用型湿强剂。

2．l 双醛淀粉
根据乙二醛能被高碘酸氧化成醛的原理，高碘酸也能氧化淀粉中的相邻羟基，这样得到的改性淀粉便称为双醛淀粉（DAS）。

由于纸张纤维带负电荷，阳离子淀粉和普通二醛淀粉相比，其与纤维有更强的亲和力，效果更好。

阳离子化的双醛淀粉可直接吸附在纤维上。

一般认为，阳离子双醛淀粉或阴离子双醛淀粉湿强效果的产生与双醛淀粉的醛基与纤维素的羟基反应形成半缩醛基、进一步与羟基形成缩醛有关。

由于双醛淀粉的醛基能与纤维羟基或自身与其余双醛淀粉分子交联，所以在增加湿强度的同时也增加了干强度，阳离子双醛淀粉的最佳加入量为质量分数2％-5％。

当纸页通过烘缸干燥时，双醛淀粉的醛基与纤维的羟基形成半缩醛的反应会很快建立平衡，白纸负离开烘缸时已基本完成固化。

因为阳离子双醛淀粉与纤维的反应是一个动态平衡，所以当纸页重新浸入水中时会产生可逆反应。

因此，双醛淀粉产生的湿强度是一种暂时湿强度，纸页浸泡2h的湿强度比10s后的湿强度要低30％-50％；因而，双醛淀粉更适用于面巾纸、薄型纸、毛巾纸中，特别是在碱性条件下，固化反应的可逆性使损纸的处理很容易。

2.2 聚乙烯亚胺
聚乙烯亚胺（PEI）是一种多支链聚合物，应用于造纸工业始于20世纪40年代末的欧洲，是由乙烯亚胺单体在酸催化下聚合成的；其分子中存在伯、仲、叔3种胺基基团，当pH＜8，胺基大量质子化，从而使树脂成为带高阳离子电荷的聚合物电解质。

聚乙烯亚胺树脂的特点是：（1）分子内没有形成共价交联的基因，故不需经固化或聚合便可获得湿强度，但湿强效果较热固性树脂差；（2）普遍用于碱性抄纸中；（3）当浆料中留着率为1％时，相对湿强度达20％左右。

聚乙烯亚胺树脂也有成本高、纸品发黄、白度下降的缺点。

2.3 乙二醛聚酰胺树脂
2.3.1 乙二醛聚酰胺树脂的合成及湿强呈现机理
乙二醛聚酰胺树脂（PAMG）是20世纪60年代开发的。

中等相对分子质量的树脂制备是通过少量的阳离子单体，如叔胺或季镀、二烯丙基二甲基氯化铵（DMD）、甲
基丙烯酰胺乙基三甲基氯化铵（DMC）与丙烯酰胺单体反应生成阳离子聚丙烯酰胺。

阳离子聚丙烯酰胺在溶液中用乙二醛处理，引入具有反应活性的酰胺基，并与丙烯酰胺分子进行交联，其余留下的基团与纤维在纸页干燥时发生反应。

乙二醛聚酰胺树脂可与纤维素发生化学反应，即其醛基和纤维素的羟基作用生成的缩醛结构产物，包覆成纸中的纤维素分子间的H键结合领域。

但是，纸页与水较长时间接触后，该缩醛结构又会与水作用，发生逆向反应，又分解成乙二醛聚酰胺树脂和纤维素而失去了增湿强效果，所以乙二醛改性聚丙烯酰胺能获得暂时性增湿强效果。

乙二醛聚酰胺树脂以10％的因含量供应，在纸机湿部的添加量为0.2％-1％（对绝干浆），有的称为中性固化树脂，但实际上是酸固化树脂。

在pH增加时，乙二醛聚酰胺树脂比脲醛树脂更具有持久性，最有效的pH是4.5，当有铝矾存在时小H升到6仍然有效。

由于树脂的反应是依靠醛基，乙二醛树脂非常像双醛淀粉，能直接与羟基形成半缩醛与其他树脂相比更能增加干强度；在加热时其湿强度对加入量的变化是非常稳定的，由于树脂中阳离子电荷密度低和酰胺基具有极性，该树脂与其他树脂相比更能降低纸页的吸水性。

乙二醛改性聚丙烯酰胺类湿强剂成本较低，用于湿强度要求不高、使用后就抛弃的生活用纸有明显的优势，市场前景广阔；而对于湿强度要求较高的纸种，损纸易回用湿强剂与PAE树脂合用可以取得较满意的效果。

2.3.2 损纸易回用温强剂乙二醛聚既胺树脂与聚酰胺-环氧氯丙烷树脂的比较
（1）使用损纸易回用湿强剂生产的成纸在水中浸泡后，湿强度明显降低，从而大大缩短了损纸回用时的碎解时间，并节约了能源。

使用该湿强剂生产的生活用纸废弃后，由于湿强度降低，可避免下水道堵塞。

（2）损纸易回用湿强剂生产中不含有机氯，克服了聚酰胺-环氧氯丙烷树脂湿强剂有机氯含量高的缺点。

（3）损纸易回用湿强剂熟化时间短，纸产品下纸机熟化程度就可达60％-95％，而聚酰胺-环氧氯丙烷树脂生产的成纸下纸机熟化度仅为10％-30％。

3 展望
随着我国经济的不断发展和人们生活水平的提高，人们对纸种的需求也越来越多，湿强纸用暂时性湿强树脂的合成与应用很具有竞争力；而且我国木材原料短缺，
二次纤维的利用对我国造纸业的发展意义重大。

湿强纸是废纸原料的重要组成部分，其再制浆的研究有利于我国纸和纸板产量的提高。

但是，湿强纸表面的网状结构难以破除，使湿强纸的再利用比较困难。

因此，研究开发适用于生活用纸、低湿强度要求纸种的损纸易回用型湿强剂显得十分必要。

近几年来，人们对湿强树脂进行了系统的研究，但是在生产中应用的不多，以上介绍的几种暂时性湿强树脂在理论上是可行的，在生产中的应用还要进一步地研究和探讨。

因此，寻求合适的、合成的湿部应用条件是当今造纸工业用暂时性湿强树脂的关键问题。