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《天津科技大学》 2001年
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改性聚丙烯酰胺的制备、应用及相关机理的研究

徐青林  
【摘要】: 回收废纸纤维及非木材纤维存在着纤维短、强度差、难滤水、杂质含量高等缺点,很难适应当今高速纸机的抄造,而且从节约资源、减少浆耗、减少排水处理负荷的角度出发,必须力争提高浆中微细组分的留着。根据我国造纸工业和相关造纸助剂研究的发展现状及存在的问题,本文采用新的改性方法制备出一种新型结构的两性聚丙烯酰胺,使其同时具有增强和助留助滤作用,并优化其应用条件;从理论上探讨了聚丙烯酰胺的改性机理及改性产品的增强、助留助滤机理;通过中试生产与应用,摸索出较好的工厂生产和应用的工艺条件,以期为实际生产、应用提供理论依据。 本文第一部分研究了非离子性聚丙烯酰胺的合成。以氧化还原体系作为引发剂,用水溶液聚合法合成一系列不同分子量的非离子性聚丙烯酰胺,分别研究了引发剂用量、反应温度、反应物浓度、反应时间等因素对聚合物分子量的影响,优选出最佳合成工艺。 本文第二部分研究了非离子性聚丙烯酰胺的改性,用以制备两性聚丙烯酰胺。分别研究了改性温度、各药品的纯度、用量及其之间的比例、反应时间等因素对非离子性聚丙烯酰胺改性反应的影响,通过测试改性产品的增强、助留助滤性能来确定最佳改性工艺。 本文第三部分研究了非离子性聚丙烯酰胺改性可能发生的反应机理,并根据这些理论提出了制备改性聚丙烯酰胺所需阳离子化试剂的选择原则。研究发现聚丙烯酰胺改性反应机理是,当聚丙烯酰胺发生霍夫曼反应时,中间生成的异氰酸酯(R—N=C=O)与阳离子化试剂发生类似交联的作用,从而带上季铵基团。因此,用于改性PAM的阳离子化试剂应具备的条件是,分子中应有反应性官能团羟基和使产品能够适宜各种抄纸pH条件的季铵基团。 本文第四部分研究了改性聚丙烯酰胺的增强、助留助滤作用。结果表明,其对各种废纸浆及非木材纸浆均具有良好的增强、助留助滤效果,不仅能与硫酸铝复配使用,更适合中性抄纸的要求。将其与常用的各种增强剂作对比,结果发现,与商品两性PAM具有相同的助留效果,但增强效果有良好的优势。与商品两性及阳离子淀粉比较,改性PAM在提高纸张强度方面有很好的效果,尤其是在提高纸张耐折度方面显现出明显优势。 本文第五部分研究了改性聚丙烯酰胺的增强、助留助滤作用机理。研究发现,实验所制得的改性聚丙烯酰胺是一种低分子量、较高电荷密度的两性聚丙烯酰胺。它主要靠本身的阴、阳电荷,以“补丁机理”起到助留作用;改性聚丙烯酰胺对纸张纤维本身强度影响较小,但能增加纤维间的结合面积和结 天津轻工业学院硕士学位论文 合强度,这主要是因为它增加了纤维间氢键结合的数量,并增强原有氢键结合, 也可能山于其分子中含有一定数量的伯胺基团,这些基团的存在有可能与浆料 中的路基或醛基发生反应,形成离子键或共价键,从而提高纸张强度。 本文第六部分按实验室的合成路线,进行了中试研究。测定了中试产品的 增强、助留助滤性能,并与实验室产品及国内外两性淀粉增强剂进行了对比。 研究表明,其助滤性能相差不大。通过抄纸对纸张性能的影响,可以发现,无 论是实验室产品还是中试产品,其助留效果都优于两性淀粉,也正因为如此, 其增强效果可能略微比进口的两性淀粉产品差一些,但不明显,而与国内两性 淀粉比较,中试产品增强、助留助滤性能都体现出明显的优势。
【学位授予单位】:天津科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TS727;TQ317

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【引证文献】
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