增强剂

单一离子型淀粉的局限性



白水循环的封闭程度不断增加导致抄纸系统 的盐含量积累，应用效果下降； 阳离子淀粉的长期和大量应用导致抄纸系统 的过阳离子化； 造纸系统对于多种离子型化学添加剂（明矾、 增白剂等）的使用使单一离子型变性淀粉的 应用效果降低； 废纸回用和草类纤维的应用以及白水封闭循 环，导致抄纸系统成分的复杂化，应用效果 降低。
两性淀粉特点

由于同时含有阳离子和阴离子基团，阳离 子基团可以和纤维直接作用，而阴离子基 团可与系统中的其它阳离子助剂结合沉淀 或通过Al3+与纤维形成配合键，使两性淀 粉能够形成伸展的三维网络结构，因而增 加纤维间结合的机会。 两性淀粉的应用，可以避免阳离子淀粉可 能产生的纸料系统过阳离子化。

在纸料组分上的吸附

比表面积 纤维表面负电荷量 决定淀粉的吸附量
淀粉更易吸附于细小纤维 和填料上
增强效率

吸附在长纤维上更有效： 细小纤维的流失 吸附于长纤维更有利于增加纤维间结合
阳离子淀粉增强剂的使用
a. 糊化：配成1％的水溶液，加热到糊 化温度，使发生溶剂化作用，形成淀 粉糊，再与浆料混合。
6.2.2 干增强剂的作用机理
（1）纸张强度的形成

纤维间最主要的结合力来自于氢键 纤维形成氢键的能力取决于-OH 纤维的-OH只有0.5％－2% 能形成氢键结 合，98％仅体现纤维本身的强度
纤维间的结合强度还有很大的提高余地

（2）干强剂的增强机理



提高纤维间的结合 ：氢键，羟基、胺基与纤 维表面羟基形成氢键结合，增加氢键的数目； 静电吸附结合：阳离子基团与纤维上阴离子 基团之间，阴离子基团通过铝离子与纤维形 成静电结合等。 提高纤维分布均匀性：使纤维更加均匀地结 合，导致纤维间及纤维与高分子之间结合点 增加，从而提高干强度。 改善细小纤维留着和纸页滤水，从而有利于 湿纸页的固化。
因分子间力小于氢键结合力
要提高纤维间结合力
提高纤维层之间的结合
提高纤维间结合面积和结合力
提高纤维间的氢键结合力
6.1.2 纸张强度


ห้องสมุดไป่ตู้
纸页的强度：指纸页承受各种机械力时的 抵抗力。 根据力的作用方式：抗张强度、撕裂强度、 耐折强度、抗弯强度、耐破强度、表面强 度、内部结合强度等。 纸张是否被润湿：干强度和湿强度，一般 所指强度均为干强度。
纤维之间的结合
（5）范德华力： 即分子间作用力，0.4nm， 分子间吸引 力为主要形式；色散力是高分子作用的主要形 式，且具有加和性。 （6）物理缠结： 纤维之间不发生，加入的聚合物分子间的 缠结，作用点可以滑移。
6.1.4 影响纸页强度的因素

浆料纤维本身强度 纤维之间的结合强度： 纤维之间的结合面积 纤维的排列和分布情况，即纸页匀度
b. 添加浓度：应充分混合均匀 糊液浓度应低，一般不高于1％； 高取代度阳离子淀粉，最好稀释到 0.5％。
阳离子淀粉增强剂的使用
c. 用量：一般< 2.5％，<1％最经济；高取 代度者用量少些，低取代度者用量大些；草 浆比木浆用量高些。 d. 添加点：加在浓浆中 e. 硫酸铝的影响 ：先加，干扰淀粉的吸附， 应于淀粉后加入 f. 与阴离子添加剂的配伍：避免与其直接接触
（3）两性及多元变性淀粉
既含有阳离子基团又含有阴离子基
团的淀粉。
两性淀粉特点


比单一离子型淀粉所适应的pH值范围更 宽且电荷基本平衡，未被留着的淀粉随白 水排出后，再循环使用白水时，不会失去 电荷平衡，加入量的多少也不会影响纸浆 的Zeta电位。 能够吸附系统中的杂阳离子（Ca＋、Mg2 ＋等），消除其对淀粉应用的干扰。

一般强度是指抗张强度
6.2 增干强剂
6.2.1 干增强剂的分类及主要品种 天然聚合物：淀粉及其改性物、壳聚糖及其 改性物、植物胶等。 合成聚合物：聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰 胺等 。 常用商品干强剂： 淀粉衍生物：约占95％ 植物胶：约占2％ 合成干强剂：约占2％ 其它：约占1％，用于特种纸。
6.1.3 纸张强度产生原因
纤维之间的结合则是纸张产 生强度的主要原因
纤维之间的结合
（1）氢键 ： 羟基：产生氢键 加和性：加合值远大于其化学键能 主要结合力：约80％的强度由氢键结 合产生 （2）离子键： 由阳离子聚电解质中的阳离子基团与 纤维上的阴离子基团电离后形成。
纤维之间的结合
（3）配位键：很少，原来的配位理论认为铝 离子通过配位键分别与纤维和松香结合。 （4）共价键 有机高分子可以直接和纤维形 成醚键、酯键或其他牢固结合的共价键，如 PAE的环氧基可和纤维羟基形成醚键。
（3）干强剂的增干强特点
增加纸中纤维间的结合力 提高以结合力为主的强度指标： 裂断长、耐折度、z向强度、挺度、表面拉 毛强度、抗压强度等。
6.2.3 淀粉类干增强剂
（1）阳离子淀粉 增强：较低取代度 兼顾增强和助留助滤：中等取代度
增强作用


氢键作用： 由淀粉葡萄糖单元上的羟基与纤 维表面上的羟基形成 离子键： 由阳离子基团与纤维上羧基形成
两性淀粉特点
纤维常常带负电荷，很容易吸附阳 离子淀粉，但它也易吸附其它正电荷 的物质，这会减弱淀粉与纤维的吸附， 而两性淀粉中的阴离子基团能给予弥 补。 用作造纸增强剂时比阳离子淀粉更 能有效地提高纸页强度、填料和细小 纤维的留着以及纸机的滤水
6.1 概述 6.1.1 纸张结构简介
多层结构 •层间少有纤维交织， 各层纤维之间存在空 隙
层间结合力较差
6.1.1 纸张结构简介
平面内纤维相 互交错排列 层内纤维间结 合力较强
6.1.1 纸张结构简介



据观察，定量60g/m2的纸页由大约10层纤 维组成，层间少有纤维交织，主要靠分子 间力结合。 大量空气存在于各层纤维之间：纸的表观 密度0.6-0.7g/cm3,约为纤维密度的一半， 纸页中约50％是纤维，50％是空隙。 提高纸张强度，提高纤维层之间的结合。
（2）阴离子淀粉（磷酸酯淀粉 ）


酸性抄纸，且必须与硫酸铝配合使用。 在不加填的纸张中，加入磷酸酯淀粉的目 的是为了提高细小纤维的留着率，提高纸 张物理强度，磷酸酯淀粉加入纸浆中。 在加填的纸张中，加入磷酸酯淀粉的目的 是为了提高填料留着率，提高纸张的物理 强度，磷酸酯淀粉与填料混合后再加入浓 浆中。