两性聚丙烯酰胺的制备及应用:
两性聚丙烯酰胺的制备及应用,聚丙烯酰胺在合成水溶性聚合物中是用 途最广、用量最大的，自50年代用于造纸工 业作为添加剂，己有40多年的历史。采用不 同的聚合工艺，引入不同的官能团，可得到一 系列不同分子量和不同电荷密度的产品，使 其应用范围更加广泛，现己被称为标准的造 纸助剂。据报道[1]，美国1985年用于造纸作 为助留助滤剂的PAM为8700吨，1985 — 1990年间増长6 — 10 %。因此研究和开发高 质量的PAM具有一定的理论价值和实际意 义。
本文用甲醛和二甲胺对丙烯酰胺与丙烯 酸共聚制得阴离子聚丙烯酰胺进行胺甲基化 改性，然后再用硫酸二甲酯季铵化，或直接用 丙烯酰胺单体、丙烯酸单体和阳离子单体（二 烯丙基二甲基氯化铵或甲基酰氧乙基三甲基 氯化铵)共聚反应，制得两性聚丙烯酰胺，作 为抄纸用的系列添加助剂，实验其助留作用。
1.实验与分析方法
2.1两性聚丙烯酰胺的合成过程 7%。在中性和碱性抄纸中，季铵型两性聚丙
2.1.1丙烯酰胺单体和丙烯酸单体共聚反 应:在烧杯中将丙烯酰胺单体和丙烯酸单体 用蒸馏水配成一定浓度，用10%的氢氧化钠 溶液调节pH值，通氮15分钟，然后加入过硫 酸铵和促引剂，最后加入亚硫酸氢钠，用玻璃 棒搅匀，用塑料薄膜密封，室温下放置24小 时，则得丙烯酰胺单体和丙烯酸单体共聚体。
加水加温搅拌稀释成溶液备用。
2. 1.2丙烯酰胺单体和丙烯酸单体共聚体 的改性:将一定浓度的聚丙烯酰胺溶液加入 到恒温水浴中的500ml四口烧瓶中，加温到 一定温度后，加入甲醛和二甲胺(摩尔比为1 1 2)的预混液(提前20分钟在30 °C以下混 合)，反应一■定时间后取出备用。
2. 1.3用硫酸二甲酯季铵化胺甲基化的阴 离子聚丙烯酰胺共聚体:在通风橱中，向四口 烧瓶加入胺甲基化的阴离子聚丙烯酰胺共聚 体，在20 C下加入硫酸二甲酯，反应1小时后 出料，为防止存放过程中凝胶化，加入少量的 亚硫酸氢钠作稳定剂。
2.2造纸实验过程:在标准纤维疏解机(瑞 典产)内把纸浆按2 %的浓度疏解(4000转)，
依次加入0. 8%分散松香胶、硫酸铝和25%
o 5 2 1
丙烯酰胺用作酸性抄纸
聚丙烯酰胺对漂白麦草 〖响（见图1，图中空白样 值为5.5,硫酸铝用量为
0 5 0 -r 4 3 3 .J
滑石粉(每加一种搅1000转）若为AIKD施 胶依次加入0. 3%AKD胶、30%碳酸钙)，在 抄片成形前加入两性聚丙烯酰胺，然后在 FRANK抄片器(德国产)抄片干燥成纸片。 2.3纸片物性和灰份按《造纸工业测试方法 标准汇编》（1990)所规定的要求测定。
2.4填料留着率的测定
1.4.1纤维灰份C:按GB742— 79测定。
2.4.2纸料灰份B:将被测纸料用定量滤纸 过滤后或直接在105 °C烘箱中烘干至恒重， TAPPI 按标准 T4130m — 80 测定(900 °C)。 2.4.3滑石粉灼烧减量D、纸页灰份A的测 定方法与纸料灰份的测定方法相同。
2.4.4填料留着率的计窜％如下式：
Rt —0. 94(A —C)X (1 —B—D)
(B—C)X (1—A—D)
3结果与讨论
3.1叔胺型两性聚 的助留助滤剂 3.1.1叔胺型两性 浆纸料助滤作用的影 打浆度为40° SR，pH 5 %)
3.1.2叔胺型两性聚丙烯酰胺LP — 3 对漂白麦草浆纸料的助留作用的影响（见表
1)。
两性聚丙烯酰胺的制备及应用,从表1中可以看出，分子量为202万、水 解度为4%、阳离子度为21.8%的两性聚丙 烯酰胺在pH值5.5、硫酸铝用量为5%条件 下是漂白麦草浆纸料的优良的助留剂，在用 量为0.05 %和0. 1 %时填料留着率达 85.2%和92.6%，而且抄片时未看出强烈的 絮聚，成纸的匀度和强度还较好。
表1聚丙烯酰胺对麦草浆助留作用的影响
序号用量
(%)定量
(g/m2)裂断长
Cm)灰份
(%)填料留着率 (%)
空白056. 69511013. 4342. 4
LP3 - 1161. 94467016. 7763. 7
LP3 -3367. 77460019. 5180. 3
LP3 -5566. 30450019. 7985. 2
LP3 -7769. 11455020. 5991. 2
LP3- 101068. 85435020. 7892. 6
注:pH值为5. 5,硫酸铝用量为5%
以漂白麦草浆（漂白硫酸盐针叶木浆 20%，其余为漂白麦草浆）为主配抄80g/m2 双面胶版印刷纸，ZW24型1760长网多缸造 纸机，车速230m/min。使用滑石粉作填料， 高分散石蜡松香胶为施胶剂、硫酸铝为沉淀 剂。配料顺序为:配浆池内配浆—依次加增 白剂、显白剂、0. 6%的高分散石蜡松看胶，搅 均后加5%硫酸铝—高位箱处加25%滑石粉 乳和0.02 %的两性聚丙烯酰胺(浓度0.01 %) —网前箱纸料上网成形(上网pH值为6. 0)。 纸机抄出的纸页强度、灰份、填料留着率、纸 机网下白水浓度如表2。
表2加入0. 02%两性聚丙烯酰胺后纸页性能与纸 机白水浓度的变化
从表2中可以看出，加入0.02%的叔胺 型两性聚丙烯酰胺LP— 3可使纸页的灰份
指标加助剂前加助剂后加助剂后 指标的增减
纸料灰份(％)32. 031. 7-
成纸灰份(％)22. 625. 42. 8
白水浓度（％)0. 34780. 2827-0.0651
纸页裂断长(m)33103422112
填料留着率(%)51.966. 715. 8
1 票白麦草浆纸料的助 丨向
'出，分子量为202万、水 t为21. 8%的两性聚丙 [值5. 5、硫酸铝用量为 草浆纸料的优良的助滤 和0. 1 %时，漂白麦草浆 '降 15°SR 和 20°SR。
图1 PAM用量对 滤作用的影t 从图1中可以看 解度为4 %、阳离子£ 烯酰胺LP— 3在pH 5%条件下是漂白麦 剂，在用量为0.06% 纸料的打浆度分别下 10
/I o Q
o 6 C.
-sc^-u
K性能的
电荷的纸料发生作用，产生絮聚，从而提高了 两性聚丙烯酰胺的助留助滤作用。
表3 pH值对LP- 3助留作用及纸张性能的影响
序号pH值定量
(g/ m2)裂断长
(m)灰份
(%)填料留着率
(%)
15. 577. 35376018.4775. 5
26. 076. 87376018.4175. 1
36. 573. 69415017.4558. 3
47. 070. 90419015. 9758. 5
注：LP—3用量为0.05%，硫酸铝用量为2%
从22.6%提高到25.4%提高了 2. 8%填
料留着率从51.9 %提高到66.7%,提高了 15.8%,网下纸机白水浓度从0.3478%下降 为0.2827%,下降了 0.065%,而且纸页的裂 断长未下降，两性聚丙烯酰胺的制备及应用,因此叔胺型两性聚丙烯酰胺LP 一3是一种良好的酸性抄纸的湿部添加剂。 3.1.3 pH值对叔胺型两性聚丙烯酰胺LP 一3的助留助滤作用
从图2、图3及表3中可以看出，随着pH 值的提高，纸料的滤水性、纸页的灰份和填料 留着率都下降。由于pH值低时纸页灰份的 提高和纸料的酸性大，从而使纸页的强度有 所下降。这是因为两性聚丙烯酰胺的阳离子 为叔胺型，在酸性条件下阳离子性强，与带阴
图2 LP — 3在不同pH值下对漂白麦草浆的助 滤作用
56 '1—
4.55.56.5
pH值
图3 LP- 3对漂白硫酸盐木浆滤: 影响
?1994-2014 China Academic Joi
从pH值对叔胺型两性聚丙烯酰胺LP— 3的助留助滤作用可看出，随着pH值的提 高，纸料的滤水性、纸页的灰份和填料留着率 都下降。这是由于叔胺型两性聚丙烯酰胺的 电荷密度随pH值的提高，其阳电荷密度降 低，因而叔胺型两性聚丙烯酰胺LP3的助留 助滤作用随pH值的提高，其阳电荷密度降 低，使纸料的滤水性、纸页的灰份和填料留着 率都下降。因而使用硫酸二甲酯对叔胺型两 性聚丙烯酰胺LP3进行季铵化处理，提高阳 电荷密度，今用不同的硫酸二甲酯季铵化叔 胺型两性聚丙烯酰胺LP3得到的系列产品， 实验其在中性抄纸条件下的助留助滤作用。
3.2季铵型两性聚丙烯酰胺在中性抄 纸中的应用
3.2.1不同硫酸二甲酯用量季铵化的 两性聚丙烯酰胺（LP系列）在中性抄纸条件 下的助留作用(如图4)。
从图4和表4中可以看出，随着硫酸二 甲酯用量的增加，两性聚丙烯酰胺的电荷密 度增加，填料留着率大大提高，硫酸二甲酯用 量为60 %时，效果较好，中性抄纸条件下两 表4用硫酸二甲酯季铵化的两性聚丙烯酰胺的阳 电荷密度
50607.080
02.882.732.610.36
202.982.822.691.41
403.083.012.911.75
603.133.103.103.09
803.213.193.193.14
80
60
40
20
硫酸二甲醋用量(°/〇)
两性聚丙烯酰胺的制备及应用,图4不同硫酸二甲酯用量季铵化的两性聚丙烯 酰胺（LP系列)在中性抄纸条件下的助留 作用（空白样的填料留着率为33 %)
性聚丙烯酰胺用量为0. 05%时填料留着率 从叔胺型两性聚丙烯酰胺LP— 3的59. 5% 提高到79. 4%(空白33 %)提高了 19. 9%。 但硫酸二甲酯用量80%时，填料留着率反而 降低，这是由于硫酸二甲酯用量过量，两性聚 丙烯酰胺水溶性变差所致。因而我们选用硫 酸二甲酯用量为60%的季铵化的两性聚丙 烯酰胺(JLP3)，下面研宄实验条件对其助留 作用的影响。
3.2.2季铵型两性聚丙烯酰胺JLP3 (LP— 3用60%的硫酸二甲酯季胺化)在AKD中性 抄纸中对漂白麦草浆助留作用的影响。
从图5中可以看出，季铵型两性聚丙烯 酰胺在pH值7.5条件下是漂白麦草浆纸料
的优良的助留助滤剂，在用量为0. 04%和 0.08 %时填料留着率从33. 0 %提高到76. 1 % 和91.7 %,但成纸的强度随填料留着率的提 高有所下降。
4结论
4.1叔胺型两性聚丙烯酰胺LP—3在酸性条 件下是漂白麦草浆和漂白硫酸盐针叶木浆很 好的助留助滤剂，并随着pH值的提高，纸料 的滤水性、纸页的灰份和填料留着率都下降。 4.2[卩一3用于2资24型1760长网多缸造纸 机，以漂白麦草浆（漂白硫酸盐针叶木浆 20%,其余为漂白麦草浆）为主配抄80g/m2 双面胶版印刷纸，加入0. 02%的叔胺型两性 聚丙烯酰胺LP — 3可使纸页的灰份从22. 6% 提高到25.4%,提高了 2. 8%,填料留着率从 51.9%提高到66. 7%,提高了 15. 8%，网下 纸机白水浓度从0.3478%下降为0.2827%, 下降了 0.065%，而且纸页的裂断长未下降。 4.3季铵型两性聚丙烯酰胺随着季铵化试剂 硫酸二甲酯用量的增加，两性聚丙烯酰胺的 电荷密度增加，填料留着率大大提高，硫酸二 甲酯用量为60%时，效果较好，中性抄纸条 件下两性聚丙烯酰胺用量为0. 05 %时，填料 留着率从叔胺型两性聚丙烯酰胺LP — 3的 59.5%提高到79. 4% (空白33%)，两性聚丙烯酰胺的制备及应用,提高了 19.9%。在用量为0.04%和0.1 %时填料留 着率从33.0%提高到76.1%,而成纸的强度 随填料留着率的提高有所下降。
5结语
人类珍惜赖以生存的自然环境，废水的 污染直接威胁着人类的健康和生存，同时影 响着整个生态环境。因此，本文旨在抛砖引 玉，为改善我省造纸废水的污染状况，让我们
也来献上一策。
本文推荐企业：山东东达聚合物有限公司（http://www.sdpamchina.com/)，是专业的阴离子聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺生产厂家，专业生产聚丙烯酰胺,阴离子聚丙烯酰胺,阳离子聚丙烯酰胺,非离子聚丙烯酰胺。拥有雄厚的技术力量，先进的生产工艺和设备。东达聚合物有限公司全体员工为海内外用户提供高技术,高性能，高质量的聚丙烯酰胺产品。专业聚丙烯酰胺生产厂家：山东东达聚合物有限公司热忱欢迎国内外广大客户合作共赢。