聚氧化乙烯助留體系在造紙中發(fā)展

    聚氧化乙烯(polyethyleneoxide，簡稱PEO)是一種高分子量的非離子性聚合物，是造紙工業(yè)上一種常用的分散劑和助留助濾劑。PEO對木素中酚基有較強的親和力，可以牢固地吸附在機械木漿上，是一種很好的機木漿細小組分的助留劑。國外近期的一些研究表明”1， 分子量在7 X 10 的PEO，在白水封閉系統(tǒng)中的助留助濾性能大大優(yōu)于其他陽離子助留助濾劑。

　　單一的PEO體系對細小組分的吸附具有選擇性，因此產(chǎn)生非對稱的聚合物橋聯(lián)。試驗發(fā)現(xiàn)，PEO對某些未洗滌的新聞紙料的效果顯著，而對另一些洗滌過的漿料則不起作用。這是由于未洗滌的漿料中含有某些高濃度的溶解物質(zhì)，這些物質(zhì)可使PEO活化而起助留作用。為了增加PEO的助留助濾效果，研究人員在其中加入了一些輔助助劑，形成了復式的PEO助留助濾系統(tǒng)。本文將對目前國內(nèi)外的PEO助留助濾系統(tǒng)進行簡要的介紹。

　　1 PEO／輔助助劑雙組分助留體系

　　該體系是目前國內(nèi)外研究較多的一種PEO助留體系。輔助助劑一般為酚醛樹脂(PFR)、萘基磺酸鹽和木素等， 即形成PEO／PFR 助留體系和PEO／~素(或改性木素)助留體系。

　　1．1 PE0／PFR助留體系

　　非離子性的酚醛樹脂(PFR)與PEO組成的二元體系被稱為Net—Bond體系，可用于有陽離子雜質(zhì)干擾的情況。該系統(tǒng)成功應用于配有原生有機物(抽提物)的機械漿，特別適用于新聞紙的抄造，無需添加滑石粉等樹脂控制劑來消除樹脂障礙。與單一的高分子聚合物助留劑相比， 
              
　　該體系有以下特點：① 能在較寬的pH范圍內(nèi)(pH=4～10)有效地發(fā)揮凝聚作用，PEO／PFR體系有很好的適應能力，尤其是在中性條件下，系統(tǒng)顯示出較高的留著率；②對紙頁勻度的不良影響小；③ 添加量少而可以獲得高的留著率和良好的濾水性能；④ 可以通過改變體系中兩種助劑的添加量來調(diào)整紙頁的勻度或提高填料的留著率；⑤ 對于含陰離子性不純物質(zhì)多的紙料，例如GP、TMP等，可有效地利用其含量較多的木素化合物， 部分地代替PFR的作用，從而在生產(chǎn)新聞紙、含機械木漿較多的紙中，充分發(fā)揮助留助濾功能。

　　PEO／PFR助留助濾體系的作用機理尚不明確，但已有幾種假設(shè)：① PEO／PFR組成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并包絡纖維；② 吸附的PEO和PFR形成氫鍵，使纖維成為網(wǎng)絡的組成；③ PFR中和抽提物，使PEO在纖維間更有效地起橋聯(lián)作用。

　　1．2 PEO／木素(或改性木素)助留體系

　　用木素或改性木素作為PEO體系的輔助助劑也越來越引起人們的注意。木素或改性木素作為輔助助劑有許多優(yōu)點：木素的結(jié)構(gòu)與酚醛樹脂相類似，可以起到與酚醛樹脂相同的作用，可以從制漿黑液中提取，是一種豐富的可再生資源。研究發(fā)現(xiàn)，純堿木素及其改性物都能提高纖維的留著，能顯著提高紙張的不透明度、撕裂指數(shù)和灰分，而且成本比較低，不過紙張的白度有所下降。木素酚醛樹脂(LPF)與PEO并用，與PEO／PFR體系對纖維的助留效果差不多，甚至有超過的趨勢。

　　2 改良的PEO／輔助助劑體系

　　國外一些研究人員發(fā)現(xiàn)，在PEO／輔助助劑雙組分助留體系加入一種有機陽離子性的固著劑，可以顯著提高填料和細小纖維的留著率。他們稱這種體系為PEO／輔助助劑／固著劑助留體系，也稱為改良的PEO／輔助助劑助留體系。與前者相同，輔助助劑可以為酚醛樹脂(PFR)、萘基磺酸鹽和木素等；固著劑可以為聚丙烯酰胺(PAM)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(pDADMAC)、聚乙烯亞胺(PEI)等，也有研究人員用陽離子淀粉衍生物或陽離子纖維素衍生物進行試驗。

　　pDADMAC／PFR／PEO助留體系的最高留著率為88％ ，而PEO／PFR體系的最高留著率為73％ ， 提高約20％ ，  助留效果增加得非常明顯。同時，濾水速度也有很大提高，pDADMAC／PFR／PEO助留體系的漿料游離度最高值為360mLCSF,而PEO／PFR體系為250mLCSF。

　　采用改良的PEO／輔助助劑助留體系，可以獲得很好的助留助濾效果，填料和細小纖維的留著率大大提高，漿耗降低；網(wǎng)部的白水濃度下降，有利于白水的封閉循環(huán)；紙頁的濾水性能提高，干燥速度加快，有利于紙機的高速運轉(zhuǎn)。

　　3 PEO／陽離子性高分子聚合物體系

　　改良的PEO／輔助助劑助留體系的助留效果很好，不過也有一些缺點：需加的助劑種類比較多，各種助劑添加的時間以及順序等都要準確計算，故工作量大，成本也較高。因此，研究人員采用陽離子性高分子聚合物作為輔助助劑，形成PEO／[gH~ 子性高分子聚合物體系，這是PEO助留體系的最新發(fā)展。目前已經(jīng)報道的這種高分子聚合物主要有兩類：一類是陽離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)，另一類是陽離子性改性酚醛樹脂。

　　3．1 PEO／陽離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)體系
              
　　日本的小野裕司等人將對乙烯基苯甲基三甲基氯化銨(VBTMAC) 與對乙烯基苯酚(VPH)在一定條件下反應，得到了陽離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)，其結(jié)構(gòu)式為：

　　他們將PEO／陽離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)和PEO／PFR兩種體系在同種漿料中進行了試驗，并作了對比， 在PEO／PFR體系中，PFR／的用量為0．05％ 時留著率最高，為52％；PEO／陽離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)體系中，VBTMAC／VPH用量為0．1％ 時留著率最高， 為59％ ， 即可將留著率提高約13％ 。這種PEO陽離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)體系在助留方面有非常好的作用，而且使用方便，成本也不高，是今后助留劑研究的一個熱點。

　　3．2 PEO陽離子性改性酚醛樹脂體系

　　陽離子性改性酚醛樹脂可以用含胺基的化合物(如正丙胺、二丁胺、三乙胺、二乙基乙醇胺等)將酚醛楞朔旨改性而獲得。當陽離子取代度在10％～60％時，助留效果最好，細小纖維和填料的留著率比PEO／PFR體系可提高約8％ ～10％。

　　4 小結(jié)

　　由于PEO是非離子性的聚合物，毒性很低，而且適應的pH范圍很寬，可用于中性抄紙，因此它是一種非常有前途的助留助濾劑。選擇合適的輔助助劑來增強其助留助濾效果是研究的重點。一般可作輔助助劑的有兩類物質(zhì)：①  酚醛樹脂或與酚醛樹結(jié)構(gòu)相類似的物質(zhì)；② 陽離子性的高分子聚合物，最好含有胺基。

　　目前我國對PEO助留系統(tǒng)的研究還不太深入， 主要是對PEO／PFR和PEO／素(或改性木素)助留體系的研究，而對改良的PEO／輔助助劑體系及PEO／陽離子性高分子聚合物體系的研究幾乎還沒有，國外對這兩種體系的研究已取得了很好的效果。希望有關(guān)的科研單位和研究人員能重視這方面的工作，開發(fā)出新型、高效的助留助濾劑。