第五章 助留剂和助滤剂
5.1 概述 5.2 助留剂 5.3 助滤剂
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5.1 概述
5.1.1 纸料的留着方式 5.1.2 基本聚集机理的留着方式
机械截留作用: (1) 抄纸网对纤维的截留作用 (2) 纤维交织层对细小组分的截留作用
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胶体的聚集作用 主要由纸料组分间的胶体作用力引起， 常常包含电解质、聚合物的作用。 (1)细小组分间的聚集 (2)细小组分与纤维间的聚集 (3)纤维间的聚集
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补丁－桥联机理
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特点：
絮聚体大而松散， 一定的抗剪切能力， 细小纤维间和纤维间 的絮聚，细小纤维的 留着主要靠纤维交织 层对细小纤维絮聚体 的截留作用 ，易引起 纸张匀度的恶化。
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常用聚合物
阳离子聚合物：聚乙烯亚胺（PEI)、 聚胺、阳离子淀粉
阴离子聚合物：高分子量低电荷密 度的阴离子聚丙烯酰胺
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5.2.1 单元助留体系
助留：提高细小纤维在纸料中的留着率 提高纸料间的胶体聚集作用：
电中和作用、补丁机理、桥联机理 引起桥联聚集的聚合物：
高分子量、低电荷密度的阳离子聚合物： 阳离子或两性聚丙烯酰胺：0.01～0.1%，
一般0.01－0.02％ 适于低速纸机。
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5.2.2 双聚合物助留体系
（1）硫酸铝/阴离子聚合物体系 先加入的硫酸铝以多核聚铝的形式吸
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电中和机理的特点
用量范围很窄，不易操作 聚集体致密、不抗剪切，其聚集体称为
“软絮聚体”，属凝聚（coagulation) 聚集具有可逆性 加入地点不重要
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补丁机理
10-100万的中高电荷密度的阳离子聚合 物引起的聚集
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补丁聚合物加入量与纸料聚集程度和 表面电性
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补丁机理特点
可操作范围较电中和机理高，并于聚合物 在纸料颗粒表面覆盖率达50％时获得最好 助留效果
聚合物“补丁”随时间的延长会向纸料孔隙内 扩散而降低其效用，微粒“补丁”则不会
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阳离子有机微粒/阳离子聚合物
阳离子微粒起位阻剂（blocking agent)的作用
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5.2 助留剂
5.2.1 单元助留体系 5.2.2 双聚合物助留体系 5.2.3 阴离子微粒助留体系 5.2.4 阳离子微粒助留体系 5.2.5 PEO/酚醛树脂助留体系
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纸料留着率
纸料总留着率：进入卷纸机处的纸 页所含物料量与送到纸机湿部的物 料量的比率，简称总留着率。
纸料单程留着率：离开伏辊的湿纸 页中所含物料量与离开流浆箱的物 料量的比率，也称首程留着率。
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纸料留着率的计算
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单程留着率的近似计算公式：
RFPChChCw10% 0
Ch和Cw分别是流浆箱和白水盘中白 水的浓度
物尽量靠近流浆箱
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（2）阴离子微粒絮聚机理
由高分子、低电荷密度的阳离子聚合物 和阴离子的微粒引起的聚集
阳离子聚合物加入后引起桥联絮聚，经 历高剪切作用，纤维间的絮聚破坏，加 入阴离子微粒组分：三维纳米粒子产生 微粒电中和作用；长径或长厚比很大的 微粒产生微粒桥联作用。
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电中和引起纸料絮聚体压缩失水
附在纸料表面形成正电荷吸附点，后加 入的阴离子聚合物（阴离子聚丙烯酰胺， 高分子量、低电荷密度）则在不同的纸 料颗粒的正电荷点之间桥联，引起纸料 的絮聚。 属于补丁－桥联机理。
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（2）阳离子聚合物/阴离子聚合 物助留体系
先加到纸料中的低至中分子量、高电 荷密度的阳离子聚合物首先吸附在纸料 组分表面，中和其表面局部电荷，形成 阳电荷补丁，随后加入的高分子量的阴 离子聚合物在不同颗粒的阳电荷补丁之 间桥联，引起纸料组分的絮聚。
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微粒桥联作用
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（3）阳离子微粒絮聚机理
阳离子有机微粒/阴离子聚合物
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微粒“补丁”－桥联机理
微粒“补丁”的厚度大于聚合物“补丁”（聚 合物“补丁”常以平伏的构型吸附在纸料表面）
微粒与纸料组分的电中和作用仅发生在与纸料 组分接触的微粒部分，微粒的其余部分仍带有 很高的正电荷，而聚合物吸附在纸料组分上之 后，由于带有正电荷的大部分分子链直接与纸 料组分接触，大部分正电荷都被纸料组分中和 掉
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5.1.2 基本聚集机理
电中和机理 补丁机理 桥联机理
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电中和机理
粒子表面双电层被压缩，至粒子表面的Zeta 电位为零时，则粒子间的静电斥力消失，粒子间 靠分子引力，从而引起纸料的絮聚。
一些低分子量、高阳电荷密度的聚合物如硫酸 铝、聚铝和聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化 铵
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电中和聚合物加入量与纸料聚集程度 和表面电性
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（3）阴阳离子复合物助留体系
阴阳离子聚合物发生离子配对中和 反应，形成复合物。可在更宽的加入量 范围内引起纸料组分的絮聚，且复合物 的电荷比例越接近其等电点比例，引起 有效絮聚的加入量范围越宽，颇似絮聚 随聚合物分子量提高时的情况。
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预先将特定的阴离子聚合物和 阳离子聚合物混和，形成庞大的阴 阳离子复合物，再加到纸料中，阴 阳离子复合物在纸料颗粒间产生强 烈的架桥作用，引起纸料的絮聚而 提高纸料留着率。
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（1）补丁－桥联机理
由低至中分子量、高电荷密度的阳离子聚 合物和高分子量、低电荷密度的阴离子聚 合物引起的絮聚
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补丁－桥联机理特点
形成大而松散的絮聚体，抗剪切，絮聚作 用非常强
引起细小纤维间和纤维间的絮聚，细小纤 维的留着主要靠纤维交织层对细小纤维絮 聚体的截留作用
常引起纸张匀度的恶化 阳离子聚合物加在压力筛前，阴离子聚合
以电荷的静电中和为主要聚集作用力 形成的致密的“软絮聚体”，属凝聚 不抗剪切，但具有可逆性 加入地点不重要
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桥联机理
大于100万的高分子量、中低电荷密度的 阳离子聚合物引起的聚集
链圈
链尾
链轨 -
桥联机理
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桥联聚合物加入量与纸料聚集程度和表面电性
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桥联机理
分子量越高，桥联作用越强 在加入量很低时开始引发纸料间的聚集，至覆
盖率达50％时达到最大絮聚，可操作范围很宽 聚集体结构松散，抗剪切，称 为“硬絮聚体” 不可逆，称为“絮聚（flocculation) 主要造纸助留剂的作用机理 加入地点非常重要：靠近流浆箱
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5.1.3 复合聚集机理
补丁－桥联机理 阴离子微粒絮聚机理 阳离子微粒絮聚机理
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对于复合絮聚机理来讲，纸料 的最后絮聚特性常常与最后加 入助剂组分的絮聚特点关系更 为密切。