造紙乾強劑增強機理
天然和合成乾強劑大部分都是親水性高分子,這些高分子分散在纖維之間增加了纖維間成鍵數量,從而達到提高紙張強度的目的。大多的乾強劑都含有接在主鏈環上的陽離子基團,這樣就增加了聚合物和纖維間的結合力,提高了聚合物的留著性。常用的乾強劑有天然聚合物如澱粉及其改性物(如陽離子澱粉、陰離子澱粉)、合成聚合物如聚丙烯醯胺、乙二醛聚丙烯醯胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然產物類乾強劑。在大多數情況下,僅加入質量分數0.1%~0.35%的該類物質就可達到有效的乾強效果。我國則以陰離子聚丙烯醯胺和改性澱粉為主。
紙的強度是受多種因素影響的,首先取決於成紙中纖維間的結合力和纖維本身的強度,以及紙中纖維的排列和分布。而最主要的是纖維間結合力,纖維的結合力一般有四種:化學鍵、氫鍵、范德華力和纖維表面交織力。其中氫鍵結合力是紙張結合強度產生的主要方式,纖維素分子的羥基相當多,由無數微纖維相互間形成的氫鍵結合力是很大的,這是乾強度產生的主要原因。乾強劑從其分子結構的特點來看大都是含有多羥基的高分子聚合物,這就是與纖維素分子間形成氫鍵結合的基礎,乾強劑分子中的氫鍵形成基團與纖維表面的羥基形成氫鍵。如澱粉的自由葡萄糖羥基 參與了纖維表面纖維素分子氫鍵的形成,所以澱粉增加了內部纖維的結合力,在兩束纖維間的自然結合面上增加了氫鍵的數量。同時乾強劑對紙頁成形過程有一定的改進作用,乾強劑此時起高效分散劑的作用,即乾強劑使漿中纖維分布更均勻,提供了更多的纖維間以及纖維與高分子間結合,從而提高了乾強度。
