利用高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺改善助留效果

劉軍鈦

（深圳市三力星聚合同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司，廣東深圳 518034）

利用高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺改善助留效果

劉軍鈦

（深圳市三力星聚合同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司，廣東深圳 518034）

文化用紙生產(chǎn)試驗表明，在助留劑系統(tǒng)中引入更高相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺（PAM）是強(qiáng)化助留劑性能、改善紙機(jī)網(wǎng)部保留的一個有效手段。

聚丙烯酰胺；助留劑；相對分子質(zhì)量

1 紙機(jī)助留面臨的困難

經(jīng)過30多年的發(fā)展，助留劑已成為造紙企業(yè)廣泛使用的生產(chǎn)助劑。助留劑可以有效地降低網(wǎng)下白水濃度，這種效果一直被用來提高成形網(wǎng)上的紙幅濃度，減少原料流失。如今，在現(xiàn)代化抄紙條件下，使用助留劑的意義已經(jīng)不再局限于助留助濾，而更是維持紙機(jī)正常運行和紙張質(zhì)量穩(wěn)定的重要保障。

國內(nèi)造紙工業(yè)正處在快速發(fā)展期，“三高一低（高車速、高灰分、高白度、低質(zhì)漿）”成為文化用紙、新聞紙和包裝用紙生產(chǎn)企業(yè)各自追求的目標(biāo)。造紙廠一方面提高車速、提高成紙灰分和白度。另一方面，則用闊葉木漿替換針葉木漿，用高得率漿替換化學(xué)漿，用廢紙漿替換原生漿，用國產(chǎn)廢紙?zhí)鎿Q進(jìn)口廢紙。這些措施雖然有利于降低生產(chǎn)成本，提高紙張產(chǎn)品的市場競爭力，但卻會影響紙機(jī)的濕部化學(xué)環(huán)境。高車速增加紙漿流送過程的剪切力，高灰分、高白度以及低質(zhì)漿則在紙漿中引入更多的干擾物質(zhì)，加重助留劑的處理負(fù)擔(dān)，降低助留劑的使用效率，最終導(dǎo)致助留劑越用越多，助留成本不斷上升（圖1）。

圖1 抄紙技術(shù)發(fā)展對助留劑的影響

2 提高PAM相對分子質(zhì)量以改善保留

在高車速和不良濕部化學(xué)條件下提高紙機(jī)的網(wǎng)部保留率，可從2方面入手，即：強(qiáng)化助留劑產(chǎn)品性能或改善濕部化學(xué)條件。對于造紙企業(yè)來說，實施后者復(fù)雜且有風(fēng)險。首先需要面對“三高一低”的現(xiàn)實，尋找可以被改善的目標(biāo)；其次濕部化學(xué)優(yōu)化常常涉及多個參數(shù)，需要實際經(jīng)驗作為指導(dǎo)；再者優(yōu)化是一個生產(chǎn)調(diào)整過程，一旦調(diào)整不當(dāng)不僅達(dá)不到預(yù)期效果，還會影響正常生產(chǎn)。相比之下，實施前者只需要在市場上尋找合適的產(chǎn)品，既簡單、又易行，顯然是改善保留的最佳途徑。

造紙助留劑系統(tǒng)均以高聚物為骨干，常用的高聚物是陽離子聚丙烯酰胺（CPAM），它可以單獨被使用，也可以和定著劑、微粒化學(xué)品等共用，組成多元助留劑系統(tǒng)。強(qiáng)化PAM使用性能的方法主要是增大陽電性密度或相對分子質(zhì)量（圖2）[1]。

圖2 CPAM主要依靠相對分子質(zhì)量和電荷密度而起作用

在實際應(yīng)用中，增大電荷密度涉及多用昂貴的陽離子單體，因而會顯著增加PAM產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；而增大相對分子質(zhì)量則主要依靠提高分子鏈長，對產(chǎn)品的成本影響輕微[2]。需要指出的是，這里并非主張使用很高相對分子質(zhì)量的PAM產(chǎn)品，而是建議造紙企業(yè)根據(jù)自身助留特點，考慮改用比現(xiàn)有PAM相對分子質(zhì)量更高的產(chǎn)品。

3 提高PAM相對分子質(zhì)量對產(chǎn)品使用的影響

眾所周知，PAM的作用機(jī)理為絮凝，直鏈相對分子質(zhì)量愈高，絮凝作用愈強(qiáng)，對成紙勻度的影響也愈大。過去國內(nèi)紙機(jī)的車速和成紙灰分都比較低，所用紙漿較為潔凈，所以不能用相對分子質(zhì)量很高的PAM，主流產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量一直在 500萬～800萬之間。如今，紙機(jī)的車速、成紙灰分和漿種都發(fā)生了很大的變化，從而為使用更高相對分子質(zhì)量的PAM助留助濾劑創(chuàng)造了條件。

任何形態(tài)的PAM產(chǎn)品都需要經(jīng)過溶解才能被加入紙漿。相對分子質(zhì)量增加，PAM水溶液的黏度也隨之上升，產(chǎn)品在水中的溶解時間變長。因此，使用更高相對分子質(zhì)量的PAM時，首先需要選擇造紙級的產(chǎn)品，保證產(chǎn)品具有良好的溶解性，防止不良供應(yīng)商用水處理級的產(chǎn)品以次充好；其次在使用時需要根據(jù)現(xiàn)場制備設(shè)備和使用條件，對產(chǎn)品的溶解時間、溶解溫度等作相應(yīng)調(diào)整。

4 實際應(yīng)用

最近，國內(nèi)某大型文化紙廠的一臺紙機(jī)在生產(chǎn)過程中試用相對分子質(zhì)量更高的PAM，取得了較好的效果。

4.1 生產(chǎn)概述

該紙機(jī)為長網(wǎng)紙機(jī)，采用頂網(wǎng)成形，抄寬3 800 mm，生產(chǎn)定量為 60～100 g/m2的文化用紙，漿種包括漂白針葉木漿、自產(chǎn)漂白化葦漿及化機(jī)漿。使用碳酸鈣做填料，成紙灰分約 28%。

4.2 助留劑系統(tǒng)

助留劑為超微粒助留劑系統(tǒng)，包括CPAM、膨潤土和有機(jī)微粒等3種化學(xué)品。首先在壓力篩前加入CPAM，然后在壓力篩出口加入膨潤土和有機(jī)微粒。其中CPAM具有較低的電荷密度，相對分子質(zhì)量約為800萬。試驗用的CPAM與原用CPAM具有相同的電荷密度，但相對分子質(zhì)量達(dá)到900萬左右。

紙機(jī)網(wǎng)部保留率的控制采用手動連鎖方式，即根據(jù)白水濃度變化由紙機(jī)操作工隨時調(diào)整CPAM的加入量，以保持網(wǎng)下白水濃度始終處于設(shè)定范圍。

4.3 試驗過程

試驗共進(jìn)行了5 d，期間共生產(chǎn)80、75和70 g/m2等3種不同定量的紙張。漿料質(zhì)量配比為木漿29%～30%，化機(jī)漿 33%～35%，化葦漿35%～38%。

試驗期間除了更換 CPAM產(chǎn)品以外，所有濕部化學(xué)助劑的制備、添加方式及用量均保持不變，紙機(jī)車速維持在770 m/min左右。

試驗過程中重點監(jiān)測上網(wǎng)濃度、網(wǎng)下白水濃度以及濕部真空和干燥部蒸氣消耗情況，紙張檢驗按車間日常成品檢驗項目及方法進(jìn)行。

4.4 結(jié)果與分析

試驗之前（“原用 CPAM”）和試驗期間（“試驗CPAM”）的平均數(shù)據(jù)見表1。

表1 助留劑助留助濾效果比較

從表1數(shù)據(jù)可以看出：

（1）與原用CPAM相比，采用更高相對分子質(zhì)量的CPAM后，在白水濃度保持不變的情況下，CPAM的平均用量下降了約13%；

（2）干燥部蒸氣總耗量下降約5%，濕部真空也有所下降，說明助濾效果有所改善；

（3）按當(dāng)時價格計，僅PAM用量減少一項，噸紙成本平均節(jié)約 3元；

（4）成紙灰分略有提高，另外試驗前、后紙張各項物理指標(biāo)沒有明顯差異。

5 結(jié)論

在漿料質(zhì)量較差、紙機(jī)車速較高的情況下，采用更高相對分子質(zhì)量的PAM助留助濾劑是提高助留劑使用效果的一個有效手段。對于造紙企業(yè)來說，這種方法簡單易行。生產(chǎn)試驗結(jié)果表明，提高PAM的相對分子質(zhì)量可以顯著改善助留劑系統(tǒng)的助留助濾效果，從而達(dá)到降低助留劑用量及生產(chǎn)成本的目的。

［1］劉軍鈦.助留劑效果的影響因素及影響規(guī)律［J］.湖南造紙，2009，16（4）：20-23.

［2］劉軍鈦.聚丙烯酰胺主要性質(zhì)及其對生產(chǎn)成本的影響［J］.中國造紙，2011，30（9）： 64-68.

Retention Improvement with Polyacrylamide of Higher Relative Molecular Weight

LIU Jun-tai
（Shenzhen Polyco Technology Co.，Ltd.，Shenzhen 518034，China）

The trial in the fine paper production showed that the use of polyacrylamide with higher molecular weight was an effective means to strengthen the performance of the retention aid system and to improve the retention at wire section.

polyacrylamide；retention aid；relative molecular weight

TS727+.2

A

1007-2225（2012）06-0007-03

2012-07-17

劉軍鈦先生（1960-），博士；長期從事助留劑的研發(fā)和應(yīng)用工作，創(chuàng)建國內(nèi)首家造紙助留劑專業(yè)網(wǎng)站 “助留專家網(wǎng) www.retention.hk”；E-mail：ciminhuang@gmail.com。

本文文獻(xiàn)格式：劉軍鈦.利用高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺改善助留效果[J].造紙化學(xué)品，2012，24（6）∶7-9.