濕強(qiáng)劑在造紙業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,其重要性被越來(lái)越多的人們所關(guān)注,對(duì)各種濕強(qiáng)劑主要包括 脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷等的作用機(jī)理和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。并簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)存濕強(qiáng)劑的不足,對(duì)我國(guó)濕強(qiáng)劑的發(fā)展做了展望。

 

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,紙的用途范圍越來(lái)越廣,其中有些紙要求在水的作用下,或者在水中應(yīng)用和加工。如海圖紙、特種地圖紙、鈔票紙、廣告招貼紙、藥棉紙、臺(tái)布紙、工業(yè)濾紙、照相原紙、茶葉濾紙等。這就必須給此類紙賦予一定的濕強(qiáng)性能,即在紙的抄造過(guò)程中或后加工過(guò)程中加入濕強(qiáng)劑,使紙有一定的濕強(qiáng)度。

 

1、與濕強(qiáng)度有關(guān)的幾個(gè)概念

 

1.1濕強(qiáng)度

 

　　成品紙被水浸透飽和后一般會(huì)喪失絕大部分強(qiáng)度，余下的強(qiáng)度稱為濕強(qiáng)度。對(duì)于紙張的濕強(qiáng)度，很難定義一個(gè)絕對(duì)值，通常把紙的濕強(qiáng)度表示為濕2干強(qiáng)度比,用百分比表示,這里的強(qiáng)度通常指抗張強(qiáng)度。紙的濕強(qiáng)度有初始濕強(qiáng)度和再濕濕強(qiáng)度之分。初始濕強(qiáng)度是指從紙機(jī)上下來(lái)的成品紙用水重新潤(rùn)濕后的強(qiáng)度。通常說(shuō)的濕強(qiáng)度指再濕濕強(qiáng)度。一般非濕強(qiáng)紙被水飽和后,只能保留其干強(qiáng)度的2%~10%左右。加入濕增強(qiáng)劑后紙張的濕強(qiáng)度可達(dá)到原紙干強(qiáng)度的20%~40%。現(xiàn)在已能抄造出濕強(qiáng)度超過(guò)50%的紙品。

 

1.2濕強(qiáng)劑與濕強(qiáng)紙

 

　　一般把能使紙張用水充分潤(rùn)濕后仍能保持原紙干強(qiáng)度15%以上強(qiáng)度的增強(qiáng)劑稱為濕強(qiáng)劑[3]。如果紙張的濕強(qiáng)度在其干強(qiáng)度的15%以上就稱該紙為濕強(qiáng)紙。濕強(qiáng)紙通常以濕強(qiáng)持續(xù)的時(shí)間來(lái)區(qū)分,非濕強(qiáng)紙當(dāng)被水飽和后幾秒鐘內(nèi)將失去其強(qiáng)度。有些濕強(qiáng)紙僅僅是縮短了強(qiáng)度喪失的時(shí)間,該種紙一般被稱作“臨時(shí)”濕強(qiáng)紙,而有些濕強(qiáng)劑則能產(chǎn)生“持久”濕強(qiáng)度。

 

2濕強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理

 

　　紙張強(qiáng)度取決于纖維本身的強(qiáng)度和纖維間聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度以及紙中纖維的排列和分布,即紙中纖維間的結(jié)合力和纖維本身,其中最主要的是纖維間結(jié)合力。這種結(jié)合力主要是氫鍵的結(jié)合力,纖維素纖維形成氫鍵的能力在于纖維素羥基的存在,纖維之間氫鍵的結(jié)合使紙頁(yè)中的纖維在沒(méi)有粘合劑的情況下相互結(jié)合給紙頁(yè)一定的強(qiáng)度。 D.Dunlop-Jone認(rèn)為當(dāng)紙濕的時(shí)候?yàn)榱吮Ａ羲?的部分初始干強(qiáng)度,一般有以下一種或幾種方法:加強(qiáng)原有的纖維結(jié)合;保護(hù)已有的纖維間結(jié)合;形成對(duì)水不敏感的新鍵;產(chǎn)生一個(gè)對(duì)纖維進(jìn)行物理包覆的網(wǎng)絡(luò)。 增濕強(qiáng)劑增進(jìn)紙頁(yè)的濕強(qiáng)機(jī)理,一般認(rèn)為有兩種:一種叫作“保護(hù)”機(jī)理,即保護(hù)已有的纖維間結(jié)合機(jī)理,該機(jī)理認(rèn)為濕強(qiáng)劑在纖維周圍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交錯(cuò)鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以阻止纖維的潤(rùn)脹和吸水,以保持現(xiàn)有的纖維間氫鍵,這種機(jī)理被認(rèn)為是同心交叉鏈機(jī)理。另一種是“增強(qiáng)”機(jī)理,即產(chǎn)生新的、抗水的纖維間鍵和機(jī)理,該機(jī)理認(rèn)為纖維與濕強(qiáng)劑之間存在交聯(lián)結(jié)構(gòu),這種結(jié)合在其它自然產(chǎn)生的結(jié)合被水破壞后依然存在。通過(guò)纖維與濕強(qiáng)劑之間形成的新的抗水的結(jié)合鍵,如共價(jià)鍵、氫鍵以交聯(lián)方式來(lái)連接纖維,這種機(jī)理亦被稱為“加固新鍵或相互交錯(cuò)連接”機(jī)理。 當(dāng)紙的抄造過(guò)程中加入濕強(qiáng)劑后,在濕強(qiáng)劑與纖維間接觸的混合漿料中,既有相互交錯(cuò)的纖維,又有加入的濕強(qiáng)劑分子,經(jīng)干燥使它們之間發(fā)生化學(xué)變化結(jié)合成鍵。當(dāng)紙頁(yè)再度潤(rùn)濕時(shí),由于物理的交織作用和濕強(qiáng)劑干燥后的難溶性、不潤(rùn)脹的硬化作用,從而使?jié)駨?qiáng)劑定著在纖維之間,以阻止水分子滲入纖維孔隙中,避免纖維因吸水潤(rùn)脹而破壞纖維結(jié)合,從而產(chǎn)生了濕強(qiáng)度。

 

3 造紙工業(yè)中常用的濕強(qiáng)劑

 

　　早期濕強(qiáng)紙的生產(chǎn)方式主要是在紙漿中加入抗水劑,使紙頁(yè)具有抗水性保護(hù)層適應(yīng)其用途,如加入石蠟、聚偏二氯乙烯等。它并沒(méi)有實(shí)質(zhì)上提高紙張的濕強(qiáng)度。后來(lái),在20世紀(jì)30年代,人們發(fā)現(xiàn)一些水溶性合成樹(shù)脂加到造紙漿料中并在紙機(jī)上固化后能賦予紙張濕強(qiáng)度,此后濕強(qiáng)劑的應(yīng)用得到了飛快的發(fā)展。濕強(qiáng)劑一般須具有下列四個(gè)特征[3]:必須是高聚物,并有一定的力學(xué)強(qiáng)度來(lái)保護(hù)纖維間結(jié)合不受潤(rùn)脹和損壞;必須是陽(yáng)離子型的,可吸附在帶負(fù)電荷的纖維上,并達(dá)到快速完全地留著;必須是水溶性的或水分散型的,以保證在漿料中分布均勻;必須能形成化學(xué)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),反應(yīng)為熱固型,使紙張對(duì)水的潤(rùn)脹有一定的抵抗力。造紙工業(yè)中濕強(qiáng)劑的選用要以紙的最終用途、濕強(qiáng)劑的價(jià)格與特性等作為選擇依據(jù)。