聚乙烯亚胺的衍生物在造纸上的应用

聚乙烯亚胺的衍生物在造纸上的应用

王雪娟施士焱

(武汉市强龙化工新材料有限责任公司，武汉430023) 造纸工业是以纤维为原料的化学加工业，纸张的许多特殊的优越性能(如抗水性、抗油性、湿强度、平滑性、印刷适性、柔软性等等)都需要通过各种化学品的应用来实现。当前，我国造纸工业正在由酸性施胶向中性施胶转变，AKD施胶剂(烷基烯酮二聚体分散液)是造纸工业目前使用最广泛的中性施胶剂。

1 聚乙烯亚胺的衍生物有着不可多得的特性

聚乙烯亚胺(PEI)的衍生物是造纸工业和造纸化学品生产中使用广泛的聚合物胶体，聚

乙烯亚胺单体是一种三元环化合物，由于三元环的不稳定性，在适当的催化剂的催化下，可开环聚合生成不同分子量的聚乙烯亚胺(PEI)。

在以上聚合物分子简式中，均含有伯胺、仲胺、叔胺。而在伯胺、仲胺分子上的活泼H，均可以继续聚合反应，形成大分子化合物。根据文献报导，聚乙烯亚胺分子中，伯胺：仲胺：叔胺=1：2：1，可见聚乙烯亚胺属于高支链度聚合物，它可以与水无限互溶。聚乙烯亚胺配制成10％水溶液，其溶液pH值高达10～12，聚乙烯亚胺还有一个明显的特点是，其水溶液具有正电荷性，正电荷性的强弱与催化机理密切相关，采用不同的催化剂，可得到不同正电荷的聚乙烯亚胺；正电荷性的强弱与溶液的酸碱性密切相关：溶液呈碱性状态，正电荷值大约在20％～30％左右，随着溶液pH值下降，正电荷值不断提高，当溶液是中性状态时，正电荷值可达50％左右，溶液呈酸性状态时，正电荷值可高达70％左右。正因为聚乙烯亚胺有这些不可多得的特性，为其在不同工业领域获得广泛的应用提供了理论依据。特别是在造纸工业领域中带有广泛的应用性，既可以做助留剂、助滤剂，又可以做湿增强剂，中性施胶剂，特别是做湿增强剂，请允许我引用一下浙江理工大学留日博士生的话：“在众多含有N 原子高聚物分子中，聚乙烯亚胺作湿增强剂用效果最佳，机理是什么，目前还没有研究清楚。”这是三年前协会在杭州召开的造纸化学品研讨会上发表的，通过这几年的努力，相信在这方面的理论研究是有长足的发展的。

2在施胶剂产品中作聚合物保护胶的应用

含C14～C22烷基二烯酮和1％～20％重量的聚合物保护胶体所组成的烷基二烯酮分散液用作纸、纸板或特种纸板生产时的施胶，并使纤维素纤维变得憎水，具有优良的施胶效果。 以上所谈及的l％～20％重量的聚合物保护胶体，品种很多，这里重点介绍几个实例说明PEI在造纸工业上作施胶剂的应用：

例一：215g无水PE1同6．1g苯甲酸在150℃～180℃温度下反应，时间l0小时，然后反应混合物冷却，溶解在水中，即制备了用苯甲酸酰胺化的聚乙烯亚胺水溶液浓度20％，将此溶液加热到80℃，加醋酸将pH值调到4，把熔融的硬脂酰二烯酮加到此溶液中，使新制备的分散液中的硬脂酰二烯酮的含量是10％。将混合液在均匀器中通过高剪力均化。在二次均化中，将得到的水溶性硬脂酰二烯酮分散液快速冷却到室温。

例二：172g无水PE1，同48．2g癸酸混合，在150℃到180℃加热反应，时间l0小时，得到癸酸部分酰胺化的PE1。将其配制成2％浓度的水溶液，上述水溶液12759(2％浓度)加热到80％，然后加乙酸将其pH值调到4，向此溶液中加熔融的硬脂酰二烯酮，加入量为使硬脂酰二烯酮在混合物中的含量为15％，将此热混合物在均化器中均化二次后，将得到的硬脂酰二烯酮分散液快速冷却到室温。

例三：172g的无水PE1同34．29苯甲酸在150℃～180℃温度下反应8小时，然后冷却反应物，溶解在水中，制备成含固量24．1％的水溶液，将浓度22％的二(氯代醇)聚氧乙烯(含l0个环氧乙烷单元)的水溶液81ml加入到上述水溶液中，将反应混合物加热到70℃，同时随时检测反应混合物的粘度。当粘度到达416mpa.S(在20％和l9．1％的浓度下测定结果)立即停止交联反应，然后将交联的酰胺化的PE1加工成2％浓度的水溶液。

将上述2％浓度的l320g加热到80％，加乙酸将pH值调到4，然后将熔融的烷基二烯酮加热到85％，使配制的混合物中的烷基二烯酮含量为12％的量加入，再将均化器用高速剪切力，将混合物加工成分散液，均化二次后，将得到的分散液再快速冷却到室温。

聚乙烯亚胺(PEI)的衍生物是一种非常优良的分散剂，在使用过程中用量小，而效果非常显著。用以上方法制备的水溶液烷基二烯酮分散液的特别的优点是(与含淀粉的烷基二烯酮分散比较)：

a、使用寿命和剪切的稳定性；

b、用于纸张施胶时，它在生产后就立即显示出完全的施胶效果，不需要熟化期；(施胶效果的快速产生，对结合了涂布装置的造纸机械特别重要)

c、同以前的烷基二烯酮分散液比较，本产品用于纸和纸板的生产中对纸纤维显示出定向留着，即使在造纸湿部含有大量的干扰物质(如从再生纤维所带来的)时，也有优良的施胶效果。

3结束语

使用聚乙烯亚胺的衍生物生产的AKD乳液是AKD中性施胶剂中新的一代产品，具有施胶效果好、不需要熟化期等优良性能，可用于生产所有纸、纸板、特等纸板。生产这些所用的原材料可以是亚硫酸盐和硫酸盐的纸浆，可以是短纤维或长纤维、热机浆、化学热机浆和压榨细木浆，也可以是废纸或上述原材料一个或多个的混合物。不需要熟化期的AKD乳液给造纸工业的生产(特别是需要进一步加工的高挡纸)带来便利，因为聚乙烯亚胺有这些不可多得的特性，聚乙烯亚胺的衍生物在造纸工业的应用有着广阔的应用前景。