两性造纸助剂的制备及其应用研究进展

    
    20 世纪 90 年代以来，随着我国造纸工业不断发展，劳动生产率不断提高，加之针叶
木资源的缺乏，阔叶木和草类原料的使用量不断增加，废纸的回收利用率也越来越高，
导致浆料中的微细组分含量增加。又由于世界范围的水资源短缺和防止污染的要求，造纸
必须封闭循环用水。以上这些复杂的因素都对造纸湿部剂提出了更高的要求。开发新型高

 

效的造纸助剂便显得刻不容缓。

两性造纸助剂由于其链节上同时含有正、负两种电荷基团，与仅含有一种电荷的阳离

“

”

子或阴离子造纸助剂相比，更具有明显的 反聚电解质效应 和 pH 值适用范围广等特点，
因而成为国内外研究的热点。两性造纸助剂具有独特的性质，且在造纸工业具有诸多现实
和潜在的应用，具有诱人的开发前景。

1  两性造纸助剂的分类
    两性造纸助剂按其阴、阳离子基团分布可分为聚两性电解质和聚内胺酯两种。
1.1  聚两性电解质
    聚两性电解质是指阴离子基团与阳离子基团存在于同一条大分子主链。根据其单体单
元的性质可分为强酸强碱型、强酸弱碱型、弱酸强碱型和弱酸弱碱型；根据其序列结构的
不同，可分为无规、交替、接枝和嵌段共聚物等。
1.2  聚内胺酯

聚内胺酯表现在阳离子基团与阴离子基团存在于同一侧基基团上，其结构一般是由具

有聚合反应活性的丙烯酰胺的烯基部分和赋予电中性两性离子化特征的侧基部分组成。常
见的有：羧酸甜菜碱型（接内脂）聚合物和磺酸甜菜碱型（磺内脂）聚合物两种。与前者
相比，后者的化学和热稳定性好，水化能力强且不易受溶液 pH 值的影响。

2  两性造纸助剂的制备
2.1  制备路线
2.1.1  大分子的侧基改性
主要是以合成大分子为原料，再通过对酸胺基的改性制得 AmPAM，有两种聚合物改性：
一种是 PAM 先通过水解得阴离子基团，然后再经曼尼奇（Mannich）反应得阳离子基团。
水解反应一般是在氢氧化钠或碳酸钠溶液中进行。李万捷等曾用碳酸钠水解 PAM 得阴离
子聚丙烯酰胺，再经 Mannich 改性制得含有竣基和胺甲基的两性聚丙烯酰胺。所得产品
用于处理炼钢厂的综合废水、毛纺厂废水以及硫酸铝矿浆除杂均具有明显的效果。另一种
为阴离子聚丙烯酰胺（AM）经 Mannich 反应制得 AmPAM。沈敬之等采用此路线，以
AM／丙烯酸 （AA）的共聚物水溶液，经 Mannish 反应制得胺化度为 42.5％的两性聚
丙烯酞胺。
    以上通过 Mannish 改性制备 AmPAM 的方法，虽然反应简单，易操作，但由于反应
中存在游离的甲醛和二甲胺，产品的溶解性和贮存稳定性较差。而且阴阳离子比例不易调
节，不适宜处理高 pH 值的污泥。为此常用氯甲烷或硫酸二甲酯进行季胺化，这样产品的
稳定性可获得提高，其 pH 值使用范围也得以扩大。
2.1.2  接枝共聚
    主要以天然高分子为原料，经接枝共聚得到 AmPAM。Salamone 等曾以淀粉或羟乙
基纤维、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、AM、3-甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化
铵(MAIPTAC）为原料，用 Ce (IV）或 Co- 60 为引发剂通过接枝共聚的方法合成了两性