干强剂是造纸工业中增加纸张强度的另一类重要化学 品,许多水溶性的,与纤维能形成氢键结合的高聚 物都可以成为干强剂。干强剂通常用于补偿添加 填料或低等级的纤维(如再生纤维)所引起的纸强 度的下降。
造纸干强剂增强机理
天然和合成干强剂大部分都是亲水性高分 子,这些高分子分散在纤维之间增加了纤维间成 键数量,从而达到提高纸张强度的目的。大多的 干强剂都含有接在主链环上的阳离子基团,这样 就增加了聚合物和纤维间的结合力,提高了聚合 物的留着性。目前常用的干强剂有天然聚合物如 淀粉及其改性物(如阳离子淀粉、阴离子淀粉)、合 成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然产物类干强剂。在 大多数情况下,仅加入质量分数0.1%~0.35% 的该类物质就可达到有效的干强效果。我国目前 则以阴离子聚丙烯酰胺和改性淀粉为主。
纸的强度是受多种因素影响的,首先取决于 成纸中纤维间的结合力和纤维本身的强度,以及 纸中纤维的排列和分布。而最主要的是纤维间结 合力,纤维的结合力一般有四种:化学键、氢键、范 德华力和纤维表面交织力。其中氢键结合力是纸 张结合强度产生的主要方式,纤维素分子的羟基 相当多,由无数微纤维相互间形成的氢键结合力 是很大的,这是干强度产生的主要原因。干强剂 从其分子结构的特点来看大都是含有多羟基的高 分子聚合物,这就是与纤维素分子间形成氢键结 合的基础,干强剂分子中的氢键形成基团与纤维 表面的羟基形成氢键。如淀粉的自由葡萄糖羟基 参与了纤维表面纤维素分子氢键的形成,所以淀 粉增加了内部纤维的结合力,在两束纤维间的自 然结合面上增加了氢键的数量。同时干强剂对纸 页成形过程有一定的改进作用,干强剂此时起高 效分散剂的作用,即干强剂使浆中纤维分布更均 匀,提供了更多的纤维间以及纤维与高分子间结 合,从而提高了干强度。
