交联型两性聚丙烯酰胺的制备与应用

作     者：马衍旎 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡惠仁

授予年度：2013年

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 082201[工学-制浆造纸工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：交联型两性聚丙烯酰胺 自由基聚合 增强 应用 

摘      要：随着湿部抄造体系由酸性向中性、碱性转变,国际造纸工业向着高速化、连续化、大型化发展,以及增加填料用量和降低纸张定量、提高白水系统封闭循环程度、加大回收纤维和高得率浆的使用比例等变革的不断深入,为保证造纸生产线的产量与产品质量,研究开发适用于造纸生产尤其是草类、废纸和其他短纤维原料造纸的高效价廉增强剂是十分必要的。交联型两性聚丙烯酰胺具有分子量高,粘度低,结合点多等特点,成为新型增强剂研究开发的方向。根据自由基聚合原理,采用过硫酸铵单独引发,引入结构改性助剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS),对丙烯酰胺单体(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸(AA)进行水溶液自由基共聚合反应,制备出一系列不同相对分子质量和电荷密度的交联型两性聚丙烯酰胺(AmPAM),将制得的AmPAM用于手抄片的增强。得出了最佳合成工艺条件：反应温度70-75℃、引发剂用量为0.2 wt%、反应体系pH值为3、MBA用量为0.09wt%. DMC用量为15wt%、AA用量为2.2wt%、SMAS用量为1.1wt%、聚合浓度为20%。在优化条件下所制备的交联型AmPAM,其阳电荷密度为0.70～0.81 mmol·g-1分子量为30～35万左右、pH为3-4、稳定性能良好。按照实验室优化的合成工路线和条件,对产品进行了中试。结果表明,中试产品的性能指标及其增强效果与实验室样品相当,均具有良好的溶解稳定性及显著的增强作用。这表明交联型AmPAM可以实现工业化生产。实验将所制交联型AmPAM用于手抄片的增强实验,结果表明,交联型AmPAM对不同浆料均有显著的增强效果。与空白样相比,抗张指数可以提高25%-35%,裂断长增加800-1100m。交联型AmPAM的相对分子质量的改变对漂白浆的增强效果影响较大,而其电荷密度的变化对OCC增强效果影响较明显。同时还考察了白水循环、PCC加填量等条件对交联型AmPAM应用效果的影响。结果表明,随着加填量的增加,交联型AmPAM增强效果逐渐下降,填料的留着率也逐渐降低;随着白水循环次数的增加,OCC浆的成纸强度不断提高,配抄浆(加填20%)的成纸强度基本保持不变,而填料留着率明显增大。