隋艷霞

（黑龍江省造紙工業(yè)研究所，黑龍江牡丹江，157013）

由于紙漿纖維具有高度的親水性，水分子能參與廣泛的氫鍵結(jié)合，當(dāng)紙與水接觸時纖維—纖維結(jié)合被纖維—水鍵合取代，因此，紙和紙板被水浸透后，其機(jī)械強(qiáng)度幾乎全部喪失，一般只能保持干紙強(qiáng)度的4%～10%。[1]而在工農(nóng)業(yè)技術(shù)、日常生活的實際應(yīng)用中，很多紙張如照相紙、鈔票紙、育苗紙等都要求紙張具有較高的濕強(qiáng)度。因此，常通過添加化學(xué)助劑（濕強(qiáng)劑）提高紙的濕強(qiáng)度。此外，在紙漿中加濕強(qiáng)劑，又可給高速紙機(jī)的操作創(chuàng)造更為有利的條件。

1 濕強(qiáng)劑的作用機(jī)理[2]

加入紙槳中的濕強(qiáng)劑通過紙的干燥處理發(fā)生化學(xué)變化，使紙張在水中不易膨脹，從而產(chǎn)生濕強(qiáng)度，其作用機(jī)理主要包括以下幾個方面：

（1）加入紙漿中的濕強(qiáng)樹脂一般為低分子且溶于水的初期縮合物，加入紙漿能滲透到纖維的表面和內(nèi)部，并縮聚成高分子聚合物，使得樹脂與相鄰纖維間的部分羥基結(jié)合，形成抗水的亞甲基醚鍵等共價鍵，因而使紙張產(chǎn)生一定的濕強(qiáng)度。

（2）濕強(qiáng)樹脂的部分高分子聚合物沉積于纖維間，與相鄰纖維間樹脂分子構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無定形交織，限制了纖維彼此間的活動，相應(yīng)地就減少了纖維的潤脹和紙頁伸縮變形等性能，從而增加了紙的濕強(qiáng)度。

（3）部分濕強(qiáng)樹脂分布于纖維表面，由于樹脂成熟后具有持久不變且溶于水的性質(zhì)，從而阻止了水分子深入纖維空隙中，避免纖維因吸水膨脹而破壞纖維結(jié)合，因而增加了濕強(qiáng)度。

（4）加熱或其它化學(xué)條件下，能自身聚合固化或與纖維素反應(yīng)形成共價鍵。

2 影響留著率和效果的因素[3]

濕強(qiáng)劑的作用效果受很多因素的影響，掌握和了解這些因素，對今后更好地使用濕強(qiáng)劑會有很大的幫助。

2.1 紙漿打漿的影響

一般來說，紙漿的打漿度越高，纖維表面積越大，纖維對濕強(qiáng)樹脂吸附能力就越大。因此，在一定的打漿度范圍內(nèi)，紙的濕強(qiáng)度隨打漿度的提高而增加。

2.2 硫酸鋁的影響

在紙漿中，一方面存在適量的硫酸鋁，可以改進(jìn)各種類型樹脂的留著率和濕強(qiáng)度，另一方面，陰離子樹脂必須在硫酸鋁幫助下才能強(qiáng)烈地吸附在纖維上，從而起到濕強(qiáng)作用。

2.3 pH值的影響

pH值對樹脂的成熟和在紙張中的留著率有很重要的影響。如脲醛樹脂在貯存和配置樹脂液時，為保持其良好的穩(wěn)定性和避免樹脂分子過早迅速聚合，必須控制pH值在7以上，但為使樹脂迅速凝聚而存留在紙漿上，在加入樹脂前，紙漿的pH值應(yīng)控制在4.0～4.5左右，并應(yīng)加入一定量的硫酸鋁以使樹脂留著充分，又如在使用三聚氰胺甲醛樹脂液前，紙漿的pH值也應(yīng)控制在4.0～4.5左右。

2.4 纖維原料的影響

對不同種類的漿料，同一濕強(qiáng)劑的濕強(qiáng)效果有所不同。如聚酰胺環(huán)氧氯丙烷對紙漿的濕增強(qiáng)效果有所不同，它對木漿的濕增強(qiáng)效果明顯高于草漿和棉漿。

2.5 殘余化學(xué)物質(zhì)的影響

紙漿在施加樹脂前必須充分洗凈，漿料中即使含有少量蒸煮溶液，未洗凈氯化物或殘氯等都會影響濕強(qiáng)樹脂的使用效果。

3 常用造紙濕強(qiáng)劑

3.1 改性脲甲醛樹脂

傳統(tǒng)脲甲醛樹脂（UF）由于有游離甲醛的危害，近年來國外已經(jīng)開始禁用，而一些不含甲醛的濕強(qiáng)劑成本大多較高，因此人們開始對改性脲甲醛樹脂進(jìn)行研究。李曉宣等[4]研究了以乙二醛部分或全部代替甲醛合成脲醛樹脂的合成條件以及產(chǎn)物對紙產(chǎn)生的濕增強(qiáng)效果。結(jié)果表明，產(chǎn)物無甲醛污染，固含量和粘度適中，貯存穩(wěn)定性好且濕強(qiáng)效果明顯，適于用作紙張濕強(qiáng)劑。

3.2 改性三聚氰胺甲醛樹脂

由甲醛和三聚氰胺反應(yīng)生成的三聚氰胺甲醛樹脂（MF），其酸性膠只有在濃度較低（<6%）時才是穩(wěn)定的，另外樹脂液中的游離甲醛含量較高，固化要求的pH值（4～4.5）較低，故應(yīng)用時比較麻煩，并對紙張白度及耐久性都有不良影響，而改性MF樹脂改善了MF樹脂的某些性能，在造紙工業(yè)上應(yīng)用更為廣泛。

沈一丁等[5]在合成MF樹脂時加入足夠量的甲醇或其它醇類作為改性劑制成改性MF樹脂，改性MF樹脂在涂布中可作為抗水劑，另外與聚酰胺環(huán)氧氯丙烷配合可作為中性抄紙用濕增強(qiáng)劑。

3.3 聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂（PAE）

作為濕強(qiáng)劑，PAE樹脂主要用于一次性的生活用紙和醫(yī)療用紙，如手巾紙、藥棉紙等。另外也用于照相原紙、液體包裝用紙和食品包裝用紙中。

PAE樹脂特點：A無毒無味，不含甲醛類的濕強(qiáng)劑；B可在pH值4～10的范圍內(nèi)廣泛使用；C具有高效濕強(qiáng)效果，當(dāng)用量在0.5～1.0時，相對濕強(qiáng)度可達(dá)14%左右，因而用量少；D其損紙回收容易，可在pH值10條件下進(jìn)行打漿；E具有良好的吸附性能，較高的干強(qiáng)度和暫時的濕強(qiáng)度；F含PAE的紙頁剛度低。

由于含PAE樹脂的紙頁剛度低，成紙接頁困難，人們對其進(jìn)行改性，主要改性產(chǎn)品是由已二酸、二乙烯三胺和乙醇胺組成的聚合物，用環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行環(huán)氧化后所得。這種改性產(chǎn)品，貯存時間加長，使紙張的相對濕強(qiáng)度增加（當(dāng)加入量為1%時，相對濕強(qiáng)度達(dá)到35%左右），而且還可使紙張具有良好的韌度和塑性。

PAE樹脂及其改性產(chǎn)品在中性、弱堿性條件下固化，可減輕廢水污染，減弱對造紙設(shè)備的腐蝕，同時，生產(chǎn)出的紙中不含游離甲醛，避免了紙張日久泛黃的特點，也對人無害，因此被廣泛應(yīng)用。但該類產(chǎn)品成本較高。

3.4 聚乙烯亞胺樹脂（PEI）

PEI是一種多支鏈聚合物，應(yīng)用于造紙工業(yè)始于二十世紀(jì)四十年代末的歐洲，是由乙烯亞胺單體在酸催化下聚合成的，其分子中存在伯、仲、叔三種胺基基團(tuán)，在pH值8以下胺基大量質(zhì)子化，而使樹脂成為帶高陽離子電荷的聚合物電解質(zhì)。

PEI樹脂特點：A分子內(nèi)沒有形成共價交聯(lián)的基團(tuán)，故不需經(jīng)固化或聚合便可獲得濕強(qiáng)度，但濕強(qiáng)效果較熱固性樹脂差；B普遍用于堿性抄紙中；C當(dāng)漿料中留著率為1%時，相對濕度達(dá)到20%左右。

3.5 殼聚糖

殼聚糖是現(xiàn)在研究最為活躍的一種造紙濕強(qiáng)劑，是甲殼素脫去乙酰基形成的衍生物。它是高分子線形聚合物，對纖維有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和在纖維間聚橋的能力，而且它是一種天然的陽離子聚合物，分子鏈上具有許多正電荷中心和氫鍵中心，易和纖維上的負(fù)電荷形成離子鍵，和纖維上非離子表面形成氫鍵。因此，可用作造紙濕強(qiáng)劑。

3.6 二醛淀粉（DAS）

二醛淀粉（DAS）由高碘酸氧化玉米淀粉制得。一般在pH值4.5左右使用。當(dāng)它在漿料中的留著率為2%時，相對濕強(qiáng)度達(dá)27%。其濕強(qiáng)效果持續(xù)時間短。易被生物降解。可用它作衛(wèi)生巾、尿布用紙的濕強(qiáng)劑。

3.7 新型濕強(qiáng)劑—多官能羧酸

由于傳統(tǒng)的許多濕強(qiáng)樹脂對環(huán)境的不良影響日益引起人們的關(guān)注，造紙工業(yè)正在努力尋找一些對環(huán)境無害的替代濕強(qiáng)劑。聚羧酸便是其中的一種。有文獻(xiàn)報道，紙頁經(jīng)過某些多官能羧酸如：馬來酸的均聚物（PMA）、三元共聚物（TPMA），多亞乙基馬來酸（EMA）等處理后，其濕強(qiáng)度與干強(qiáng)度比值可超過60%，而且其濕強(qiáng)紙回收容易。但處理后的紙頁耐折度和抗張能力顯著下降。

4 結(jié)束語

隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，紙的用途越來越廣。濕強(qiáng)劑對某些紙和紙板產(chǎn)品具有重要的作用。進(jìn)入21世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)已成為世界各國的共識，嚴(yán)格的環(huán)保立法要求造紙助劑必須是低污染的化學(xué)品，且應(yīng)具有生物降解性。因此，開發(fā)新一代無污染的濕強(qiáng)劑將成為造紙工業(yè)今后的發(fā)展趨勢。

[1]吳翠玲,李新平,王建勇.造紙工業(yè)常用濕強(qiáng)劑及其發(fā)展趨勢[J].紙和造紙,2005(6)：35-38.

[2]張巧真,冀玲芳.造紙濕強(qiáng)劑[J].湖北造紙,2003(1)：29-31

[3]劉遠(yuǎn)華.淺談造紙濕強(qiáng)劑的應(yīng)用[J].浙江造紙,2000(3)：57-58.

[4]李曉宣,李星緯,蔣鵬舉.乙二醛/尿素樹脂的合成及在造紙上的應(yīng)用[J].南京理工大學(xué)學(xué)報,1999,23(2)：162.

[5]沈一丁,陳玉群,田德卿.改性氨基樹脂增強(qiáng)劑的制備及穩(wěn)定性研究[J].造紙化學(xué)品,200,12(2)：19