关于造纸工业中增强剂的综述（关于造纸工业中增强剂的综述）
关于造纸工业中增强剂的综述（关于造纸工业中增强剂的综述）2.1增干强剂............................................. 4第2章 造纸增强剂的两大分类................................ 41.1 研究背景与意义....................................... 31.1.1 研究背景....................................... 31.1.2 研究意义....................................... 3
摘 要：用一些化学品使纸在干燥或潮湿状态下保持一定强度的方法称为增强。对于质地不太高的阔叶树木浆、草纸浆及回收纸浆需加入增强剂才能制成优质的纸和纸板。同时，纸张增强的方法有两种，一种是浆内添加增强剂，另一种是抄纸时添加表面增强剂。浆内增强根据效果不同，又分为增干强剂和增湿强剂两类。作者就对造纸增强剂进行了系统的分析和综述
关键词：造纸;增强剂;废纸。
目 录
第1章 前 言............................................. 3
1.1 研究背景与意义....................................... 3
1.1.1 研究背景....................................... 3
1.1.2 研究意义....................................... 3
第2章 造纸增强剂的两大分类................................ 4
2.1增干强剂............................................. 4
2.2增湿强剂............................................. 4
第3章 各种增干强剂的分类及作用机理........................ 4
3.1 淀粉衍生类........................................... 4
3.2 聚丙烯酰胺类......................................... 4
第4章 各种增湿强剂的分类及作用机理........................ 5
4.1脲醛树脂............................................. 5
4.2聚乙烯亚胺........................................... 5
4.3三聚氰胺甲醛树脂..................................... 5
第5章 新型造纸增强剂研究发展.............................. 6
5.1交联型聚乙烯亚胺纸张增湿强剂........................ 15
5.2阳离子及氧化半乳甘露聚糖............................ 15
5.3改性瓜尔胶增强助留剂................................ 16
第6章 总结................................................ 7
参考文献：.................................................. 7
第1章.前 言1.1 研究背景与意义1.1.1 研究背景造纸术是我国四大发明之一，同时对人类文明发展做出的卓越贡献。当今世界，随着互联网技术的快速发展，网络具有的实时性、传播快等特性，使它成为了主要的新媒体。受互联网媒体冲击，传统的平面媒体用户、广告数量急剧下降，直接影响到了报纸的发行量和书本纸的需求量。同时随着整个信息化社会大数据时代的到来和平板电脑、智能手机及智能电视的普及，未来将会对书刊用纸带来冲击。但是，造纸工业仍在各国国民经济中占有重要地位，而且，随着社会的进步和人类水平的提高，对纸张和纸制品的需求量会越来越大。
造纸原料有木材纤维和非木材纤维(蔗渣、稻麦秆、玉米秆、竹子、黄麻、剑麻植物等)，其中木材纤维中的针叶树木纤维长，可制优质纸。而阔叶木和非木材纤维纤维短，用这种纸浆生产纸的过程中需要使用很多种专用化学品，如施胶剂、助留剂、助滤剂、增强剂、脱墨剂、消泡剂等。这些专用化学品称为造纸化学品，它们对纸张的性能起着决定性的作用。可使生产优化，纸机运行速度加快，并能使性能较差的纤维生产出更薄、更白、更强的纸，同时可减轻环境污染。我国是造纸大国，与发达国家相比，我国造纸工业中，木材纤维原料比重不足25%，非木材纤维比重则占到60%以上，以草浆为主，因此对助剂有更大的依赖性。由此可见，造纸化学品在造纸过程中是非常重要的。
1.1.2 研究意义造纸是指通过机械的、化学的或二者结合的方法，把植物或者废纸中的纤维加工成纸浆；然后通过手工或机器抄造的方法，把纸浆及其造纸化学品混合均匀而制成纸产品的过程。随着中国经济的持续发展，不断拉动对纸张的需求，为我国造纸行业的发展提供了广阔的空间。2015-2019年，我国造纸行业规模持续增长，供需基本平衡。根据数据显示，2019年我国纸及纸板的生产量和消费量分别达到10765万吨、10704万吨；预计2020年和2021年将持续保持增长。 根据中国造纸协会数据显示，2019年，我国纸浆产量与2018年基本持平，为7207万吨。其中，废纸浆产量达到5351万吨，占纸浆总产量的74.25%[1]。随着人们生活质量的提高，快递行业的快速发展，废纸成为制作成装快递等货物硬纸箱的主要来源，废纸资源在造纸原材料中的比重越来越重要。所以，如何提高二次纤维造纸的强度是目前科研工作者需要解决的关键问题 这也是造纸行业、快递持续发展 提升自身竞争力的必由之路 这就需要在废纸造纸过程中使用高效的、绿色无污染、无毒的增强剂来提升纸张质量。
第2章 造纸增强剂的两大分类2.1增干强剂增干强剂是指在造纸过程中用于增强纤维间的结合，以提高纸张物理强度，而不影响湿强度的化学品。常见的主要有两类，一类是改性天然聚合物， 如羧甲基纤维素、淀粉衍生物、壳聚糖改性物;另一类是合成聚合物，如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺等。典型代表为淀粉衍生物类和功能性较强的聚丙烯院胺类(可提高强度50%，而其他增强剂为20%)[2]。
2.2增湿强剂增湿强剂是指能使纸张完全被水浸湿或被水饱和时仍能保持其部分强度的化学品。很多纸张例如壁纸、特种地图纸、钞票纸、广告海报纸、卫生纸、实验和工业滤纸、照相原纸、绘图纸等需要具有湿强度。加人增湿强剂后，纸张的湿强度可由原先干强度的5%~10%之间提高到20%~40%之间。目前使用最多的增湿强剂是脲醛树脂、聚乙烯亚胺和环氧化聚酷胺树脂，其中环氧化聚酰胺树脂效果最佳，以其优异的湿增强性著称于造纸工业[3]。
第3章各种增干强剂的分类及作用机理3.1淀粉衍生类淀粉主要有叔胺或季铵基阳离子淀粉、磷酸酯阴离子淀粉，双醛淀粉等。淀粉是由葡萄糖组成的多糖高分子化合物，为了获得淀粉在纤维上有好的留着，必须在淀粉分子上接枝取代基，由于阳离子淀粉对纸的强度、填料留着和滤水都有很大的影响，所以各种品级的纸张中都要采用阳离子淀粉。阳离子淀粉有高度的分散性和纤维有较高的留着性等优点[4]。原因是阳离子淀粉中的正离子能与带负电的纤维直接结合而发生作用。
3.2 聚丙烯酰胺类聚丙烯酰胺类功能性较强 (可提高强度50%，而其他增强剂为20%)，品种较多、
包括非离子型、阳离子型和阴离子型聚丙烯酰胺，较新型的两性离子型聚丙烯酰胺的增强效果更佳。阴离子聚丙烯酰胺(APAM)主要由PAM水解得到，或由丙烯酰胺与丙烯酸共聚得到，其作用机制是:在酸性抄纸范围内，利用添加硫酸铝所提供的阳离子而与带负电荷的细小纤维和填料絮凝而结合。阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)是在聚丙烯酰胺中导入部分叔胺、季铵等阳离子基得到。通常制备方法有次氯酸降解聚丙烯酰胺和胺甲基化聚丙烯酰胺。CPAM能使纸料中的细小粒子(包 括细小纤维和填料)附在较长的纤维的表面上，形成较大的絮状体，而使纸料易于脱水，同时减少细小纤维粒子通过网子的流失量，经干燥后增强纸张的强度。两性离子型聚丙烯酰胺(C-APAM) 是本身具有阳离子和阴离子双元体系的改性聚丙烯酰胺，使用后纸张的绝大部分物理性能都有明显的提高，尤其用于印刷用纸效果更为显著[5]！
第4章各种增湿强剂的分类及作用机理4.1脲醛树脂用作造纸湿强剂的脲醛树脂，是由甲醛与尿素以2:1的摩尔比、pH为5.5~6.5、反应温度80~100°C的条件下制得的，其中尚含有少量未反应的甲醛，这样在储存过程中，甲醛和未反应的尿素可以继续生成一羟甲基脲和二羟甲基脲。在加入浆内时，残余甲醛将在分子链中引入交联。将脲醛树脂用乙二胺、二乙烯三胺、甲胺、双氰胺等改性剂进行改性能在分子链中引人更多阳离子基，使脲醛树脂在纸中有更大留着率[6]。
4.2聚乙烯亚胺聚乙烯亚胺水溶液呈阳电荷，有较高的反应活性，能与纤维中的羟基反应并交联聚合，使纸张产生湿强度。聚乙烯亚胺不仅可以作湿强剂，还是很好的干强剂助留脱水剂以及打浆助剂，在pH为7~9范围内使用。由乙烯亚胺聚合得到。
4.3三聚氰胺甲醛树脂由尿素分解、缩合得到三聚氰胺后和甲醛缩合，然后聚合得到、经盐酸处理后的三聚氰胺-甲醛树脂带正电荷，它能迅速被带负电荷的纤维所吸附，在纤维表面上形成一层薄膜，增强了纤维之间的结合力，减少了纤维的膨胀变形，而赋予纸张湿强度、主要用于绘图纸、照相原纸等的湿增强
第5章新型造纸增强剂研究发展5.1交联型聚乙烯亚胺纸张增湿强剂通过硅烷偶联剂（KH560）对聚乙烯亚胺（PEI）进行改性制备了一种新型环保湿强剂。采用FT-IR、TG、SEM和Zeta电位仪对改性PEI进行结构表征和性能测试 并分析其与聚酸胺多胺环氧氯丙烷树脂（PAE）联用的增强效果。结果表明 抗张指数提高了58.4% 撕裂指数提高了26.4%。与单独使用改性产品相比 PEI-KH560与PAE等质量比联用的湿抗张指数提高23.8% 耐折度提高50.1%[7]。
5.2阳离子及氧化半乳甘露聚糖以半乳甘露聚糖（GM）为原料 采用液体醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CHPTAC）或H2O2对其进行修饰制备纸张增强剂 加入乳酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）制备抗菌纸并根据纸张性能检测和抑菌效果评价 优化反应条件 使用红外光谱对修饰后的半乳甘露聚糖与抗菌剂结合发挥作用的结果进行分析。采用H2O2氧化半乳甘露聚糖 并将修饰后的氧化半乳甘露聚糖和PDADMAC一起加入纸浆中制备抗菌纸 通过对纸张性能的检测和抗菌性能的评价 与空白对照组相比 纸张耐折度、抗张指数、耐破指数分别提高了58.7%、24.3%、18.2% 纸张对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌圈直径比添加未氧化半乳甘露聚糖的纸张相比分别增大了1.6%和6.7% 纸张经回收后 回收纸对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌均有抗菌性。添加阳离子半乳甘露聚糖和乳酸钠可以提高纸页物理强度及抑菌效果[8]。
5.3改性瓜尔胶增强助留剂使用一种改性瓜尔胶增强助留剂替代传统的阳离子淀粉和聚丙烯酰胺型助留剂在水松原纸中的应用。通过实验室小试、中试以及印刷实验进行对比分析。结果表明 在水松原纸生产过程中 瓜尔胶增强助留剂在浆料和填料的助留助滤、成纸指标的改善、印刷效果的改善方面均优于阳离子淀粉和聚丙烯酰胺型助留剂[9]。
第6章 总结综上所述，造纸增强剂多种多样，主要造纸增强剂有两大分类，增干强剂和增湿强剂。但在工业造纸生产中应用效果较好的并不是很多。而且造纸增强剂都存在合成复杂、价格较高、环境污染等问题限制增强助剂工业的发展。所以，未来发展趋势需要我们科学家研究制作简单、物美价廉、无毒无污染的绿色造纸增强剂。
2020年9月1日修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》实施以来，自2021年1月1日起，我国已禁止以任何方式进口括废纸、废轮胎、废弃电子产品、废塑料瓶等在内的"洋垃圾"[10]。在我国沿海地区，海关多次查获并退回洋垃圾，国内除了伐木造纸外，废纸价格低廉，市场价不到2元每公斤；包装纸含有多种化学试剂，不回收容易污染环境。所以，废纸循环利用也很重要，因此，对于再生纸更需要物美价廉、无毒无污染的绿色造纸增强剂。
参考文献
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