助留剂在造纸工业中有着重要的地位，它可以 通过改变造纸浆料的絮凝状态来提高细小纤维及填 料等的留着率，从而达到减少纤维和填料的流失以 及降低污染负荷的结果。随着抄纸机的高速化、大 型化以及对产品质量更高的要求，必须使用与之相 对应的新的高效助留系统和助留技术以保证造纸 工业的迅速发展。作为纸机湿部化学添加剂，不同 离子类型的聚丙烯酰胺及其接枝共聚产物是具有代 表性的造纸助留剂之一。

聚丙烯酰胺是水溶性的有机高分子化合物，主 链上有活泼的酰胺基和双键。采用不同的聚合工 艺，引入不同的官能团，可得到不同分子量和不同电 荷密度的聚丙烯酰胺系列产品，是化学性质非常活 泼、应用广泛的多功能高分子化合物。聚丙烯酰胺 作为造纸助剂，应用非常广泛。根据分子量的不同， 聚丙烯酰胺在造纸工业中可用作干强剂、助留剂、助 滤剂和絮凝剂等。

在造纸中作为助留助滤剂时，其作用机理是浆 料中的颗粒靠电中和或架桥作用而絮凝，并保留在 滤布上;絮块的形成也能使浆料中的水更易滤出，减 少纤维的流失量和对环境的污染，而且也有利于提 高过滤和沉淀等设备的效率。一般用作助留助滤作 用的PAM多为阳离子型。

随着人类科学技术的进步，阳离子的使用越来 越广泛，由以前的单独使用，逐步发展为与阴离子聚 电解质组成二元助留助滤系统，以及与特殊性颜料 组成聚合物微粒助留助滤系统。

1阳离子聚丙烯酰胺一元助留体系高分子量低电荷密度的阳离子聚丙烯酰胺在造 纸中是最常用的助留剂之一。CPAM的分子量有 高、中、低三种，它们所带的电荷密度也随之有高、 中、低之分。分子量和电荷密度是影响助留助滤效 果的主要因素，一般用中高分子量和中等阳离子度 的CPAM。分子量太大或电荷密度过高容易引起 絮凝太大，导致纸页匀度下降，强度变差。CPAM 用作助留剂可使纸张的灰分填料保留率有所提高， 纸机各部的真空度真空吸水箱总真空度、伏辊真空 度、真空压榨真空度也有不同程度的下降。因为 CPAM所带电荷与纤维所带的电荷相反，可以起到 很好的絮凝作用，且不受浆料pH值的限制。利用 填料表面的负电性，用阳离子高分子聚电解质对其 进行阳离子化，以増加填料颗粒与纸浆纤维和细小 纤维的吸附，从而提高填料的单程留着率，并减少白 水中的填料含量，减少流失从而降低成本，还可以降 低浆料上网的浓度和灰分，延长成形网的寿命，并且 纸页的平滑度和不透明度可以得到改善111。

CPAM的加入量要根据实际情况而定，阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂在造纸中的应用，加入 CPAM量越高，纸料在网上凝聚越严重。另外，加入 CPAM后网上脱水加快，用量过多时，导致水线出现 在水印辊之前。用量过多，细小纤维填料在纸中増加 会导致纸张强度下降，一般来说CPAM的用量在0. 01%~1%之间。同时CPAM与纸料的接触时间对 滤水性与留着性也有很大的影响。试验表明，添加的 CPAM与浆料接触时间很短时，可实现高留着率和高 滤水速率2。这可能是因为大量的CPAM与浆料接 触时细小纤维在纤维层形成前己絮凝在纸料悬浮液 中的长纤维上。CPAM的絮凝能増加纤维层的可压 缩性，产生更为敞开的纸页结构，从而更易脱水，所以 

阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂在造纸中的应用 

CPAM的加入一般选在流浆箱之前。

但单独使用CPAM作助留剂时，容易产生匀度 变差、强度下降的缺点，于是人们考虑用二元助留助 滤系统和CPAM微粒系统，在提高助留助滤性能的 条件下，改善成形匀度和纸张强度。

2阴阳离子聚丙烯酰胺二元助留体系131

这种助留系统利用低分子量、高电荷密度的 CPAM和高分子量、低电荷密度的阴离子聚合物配 合使用，在纸机的上浆系统，先加入中等分子量的 阳离子聚丙烯酰胺，然后添加高分子量阴离子聚丙 烯酰胺，使体系产生“硬性絮团”助留效果。其助留 机理是:首先，阳离子聚合物CPAM以覆盖在纤维 表面形成阳电荷补丁，阳电荷补丁为阴离子提供固 着点，然后高分子量的阴离子聚合物与补丁结合，但 分子链的其余部分受正电荷补丁周围的负电排斥， 迫使阴离子聚合物伸至周围的水中，促使其吸附到 另一粒子表面的阳电荷补丁上，起到桥联作用，将两 粒子结合到一起。二元助留助滤系统的助滤机理是 运用聚合物使细小组分缠绕而产生大的纤维絮凝 团，増大的纸页孔隙度，使水和空气能更自由地通过 纸幅，促使水从絮凝体之间被脱去，但是絮凝体内的 水不能脱去。

3 CPAM/微粒助留助滤系统

这种新型聚合物微粒助留助滤体系是先向浆内添 加高分子阳离子聚合物，其通过桥联与纸浆纤维等形 成较大的絮凝体这些絮凝体经强烈剪切作用后离解 成较小的絮凝体。继之添加活性比表面积非常大、带 高密度负电荷的特殊无机颜料粒子这些微粒子物质 与絮凝体结合形成高密度、易失水的微絮凝体从而 具有留着率高、成形和滤水性好的综合效果。该系统 能产生非常有利于助留和改善纸页匀度的絮凝作用。 助留技术的最近发展是微粒与聚合物联合作用的体 系20世纪80年代发展的有Hydrocoll系统和com- pozil系统，Hydiocoll系统是利用高分子的CPAM与 改性膨润土，形成复式控制系统11。rompozil系统主要 是利用淀粉与胶体二氧化硅组成复合助留体系。这种 微粒系统的作用机理目前普遍认为是将阳离子聚合物 添加至系统内的大剪切位置，在此处与以往使用的助 留剂一样，通过交联功能造成大的凝聚体并通过混合 浆泵和网前箱那样的大剪切力装置再均匀地分散成 小凝聚体而且给纤维表面带来适量的阳离子电荷。 然后通过使用具有很大表面积的带负电荷粒子，使小 而密集的凝聚体引起粒子凝聚，从而连接成网状。这 一凝聚功能与通常的交联功能相比可制得更小、更均 匀的凝聚物。微粒的最后添加，充当着不同粒子间的 “搭桥’作用。以往的双元聚合物系统是由聚合物的链 完成‘搭桥”因此凝聚体一旦分散，则桥必然毁坏，故 得不到可逆性的凝聚体。不添加微粒时，纸浆纤维有 可能带有正电荷，这些正电荷是在预处理时所剩余的。 阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂在造纸中的应用，通过添加带负电荷的微粒可解决这种电荷的不平衡， 从而形成更牢固、更紧密的絮凝物。同时，因该系统中 有大量的细小的絮凝体在阴离子周围，这些絮凝体不 能保留水，从而使絮凝体内的水也被脱去，因此増加了 自由滤水，这一点比二元助留助滤系统先进4。

聚合物微粒助留体系中助留助滤机理以及通过 控制电位优化聚合物或聚合物微粒的絮凝和滤水效 果如表1。

表1各种助留助滤系统的絮聚效果和滤水性能的比较

序号助剂絮聚效果/%滤水效果/%

1APMP0-14

2DADMAC+APAM+ 5-15

3膨润土 + APMP+ 10

4DADMAC+ 膨润土+ APMP+ 8-15

5CPAM+ 5+ 7

6DADMAC+CPAM+ 6+ 4

7CPAM +膨润土+ 7+ 1

8DADMAC+ CPAM + 膨润土+ 8+ 19

9A PM P+ 1-7

10铝盐+ APMP+ 5+ 38

11DADMAC + APMP+ 3+ 22

12膨润土 + APMP+ 3+ 19

13铝盐+膨润土 + APMP+ 4+ 37

14DADMAC+ 膨润土+ APMP+ 4+ 28

15DADMAC+ APMP+ 膨润土+ 6+ 65

16C PA M+ 1+ 23

17铝盐+ CPAM+ 4+ 43

18DADMAC+CPAM+ 3+ 42

19CPAM +膨润土+ 4+ 29

20铝盐+CPAM+膨润土+ 7+ 50

CPAM微粒系统因其卓越的性能己被广泛使 用，阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂在造纸中的应用，作为优质的造纸助留助滤剂己经在全世界得到 了广泛的应用，人们正在对这种系统进行改性研究， 使其能达到更好的效果。

4结语

阳离子聚丙烯酰胺以及各种改性的种类由于其 高效的絮凝作用，在造纸中逐渐得到广泛的应用，被 认为是最重要的合成高分子助剂。由此可见，阳离 子聚丙烯酰胺在造纸中的应用相当（下转第34页) 采用水作为反应介质，使通常难溶或不溶的物质溶 解在高于水沸点的反应温度下，反应物进行化学反 应、成核结晶和晶体生长的一种方法1121。吕庆荣等 人将FeCl3。6H2O 2mmol和尿素6mmol溶解于 25mL乙二醇中，再加入少量的PVP,将溶液倒入四 氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，密封，加热到 220 °C，保温不同时间后自然冷却到室温，用无水乙 醇和去离子水清洗，然后置于干燥箱中50 °C保持 20h 得到 Fe3〇41131。

2.2.2 YFe2〇3 的制备

自然界中的Fe〇3的同质多象变种己知有两 种，即a Fe2〇3和Y Fe〇3。前者在自然条件下稳 定，称为赤铁矿;后者在自然条件下不如前者稳定， 处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿，磁赤铁矿主要是 磁铁矿在氧化条件下经次生变化作用形成。Y Fe2〇3为纳米粒子，它因为在磁性、催化、气敏、生物 医学等领域的广泛应用而备受关注。YFe2〇3可通 过固相法、气相法-激光加热法、液相法（化学沉淀 法、空气氧化法、溶胶-凝胶法、微乳液法、电化学法） 等方法来制得。

2.2.3 CoFe〇4 的制备

铁酸钴是性能优良的磁性材料，具有较强的磁 各向异性，较高的矫顽力、适中的磁饱和强度、显著 的化学稳定性及机械强度，己被广泛应用于催化剂、 磁记录材料、铁流体等领域。此外，由于其在微波频 段C波段和Ku波段可以保持高的复磁导率实部和 虚咅卩，可以用作微波吸收材料。CoFe2〇4纳米颗粒 具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量 子隧道效应等，同时由于与磁相关的特征物理长度 恰好处于1到100纳米的纳米量级，其多种电磁特 性或物理特性即发生变化。阳离子聚丙烯酰胺作为助留助滤剂在造纸中的应用，目前制备CoFe2〇4纳 米磁性材料的方法主要有高能机械研磨法、自蔓延 燃烧合成法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法、微乳 液法等。其中，水热法具有方法简单、所需温度低、 易通过改变反应条件控制产物粒径大小和分布、减 少或避免团聚、产物纯度高且无需高温燃烧等优点， 从而成为制备纳米磁性材料最具潜力的方法之

一丨14

3磁性防伪纸的应用前景

磁性纸己在许多方面得到了很好的应用，比如 在农业上用作磁性保鲜包装薄膜;在工业上用于地 铁或轻轨及铁路等的自动售票系统;用于磁性记录 材料等。磁性防伪纸张的开发和广泛应用，必将推 动防伪事业的发展，从而推动经济的健康发展和维 护消费者的利益，所以说，磁性防伪纸有着广泛的发 展空间和重大的研究意义。