吸水材料有哪些 聚乙烯亚胺单体
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一、吸水材料有哪些
一、吸水材料有哪些
水溶性高分子材料是一种亲水性高分子材料,能溶解或溶胀于水中形成溶液或分散体。它具有性能优良、使用方便、环保等优点,广泛应用于国民经济的各个领域。天然水溶性聚合物,通过物理或物理化学方法从植物或动物中提取。
许多天然水溶性聚合物一直是造纸助剂的重要成分,如天然淀粉、植物胶、动物胶(酪蛋白)、甲壳素和海藻酸的水溶性衍生物。半合成水溶性聚合物,由上述天然物质经化学改性得到。造纸工业使用的主要有两种:改性纤维素(如羧甲基纤维素)和改性淀粉(如阳离子淀粉)。
水溶性聚合物的合成,这类聚合物的应用最为广泛,尤其是其灵活的分子结构设计更能满足不断变化的造纸生产环境和造纸工业发展的要求。3.1聚丙烯酰胺(PAM)工商业中凡是含有50%以上丙烯酰胺单体的聚合物一般称为聚丙烯酰胺,是一种线性水溶性聚合物,也是造纸工业中应用最广泛的品种。
造纸领域使用的PAM一般是相对分子量为100万~ 500万的产品,主要应用在两个方面:纸张的增强剂、造纸的助留剂和助滤剂。PAM(相对分子质量以上)可作为分散剂改善造纸均匀性,以上可作为絮凝剂用于造纸废水处理。聚丙烯酰胺本身是一种中性物质,几乎不能被纸浆吸收,起不到作用,所以需要在其结构中引入一个电性基团。
根据电官能团的类型,聚丙烯酰胺产品包括阴离子、阳离子和两性离子。3.1.1当引入羧基时,可获得阴离子聚丙烯酰胺(APAM)。由于它排斥纸浆纤维的电负性,在应用中需要添加造纸用铝土矿作为阳离子促进剂。这种应用不仅麻烦,而且无法实现中性造纸技术带来的经济效益。
据统计,APAM在国外造纸工业中的应用比例从20世纪90年代的60%下降到30%,而阳离子聚丙烯酰胺则从20%迅速上升到50%以上。3.1.2阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)在CPAM的工业制备方法中,越来越多地采用以丙烯酰胺为主要单体与其他阳离子单体共聚的方法,因为其分子结构、电荷分布和相对分子质量易于控制。阳离子聚丙烯酰胺可以直接吸附在纸浆上,在12。
3.1.3两性聚丙烯酰胺(C-PAM) CPAM(也在日益复杂的造纸生产环境中暴露出“先天不足”。
主要表现在:随着造纸白水封闭程度的提高,白水中溶解盐的浓度持续累积增加,抵消了0PAM的使用效果(一定程度上;由于上述原因,阳离子高分子添加剂的添加量增加,导致过阳离子体系在造纸条件下操作困难,但效果降低;在现代造纸条件下,经常使用高比例的二次纤维,由此产生的“阴离子垃圾”也会恶化助剂的使用效果。
于是人们开发了两性聚丙烯酰胺,它的分子中同时含有阳离子和阴离子基团,其增强助留助滤效果优于单独的阳离子聚合物,甚至优于阴离子聚合物。
考虑到上述离子型聚丙烯酰胺仍然是线型聚合物,在与纤维结合的程度和抵抗白色水溶性盐的影响方面还存在不尽如人意的地方,科技人员正在根据造纸环境的变化特点,尝试设计和制备支化甚至三维聚丙烯酰胺水溶性聚合物。3.2聚酰胺环氧氯丙烷(PAE) PAE的制备分为两步。第一步是合成聚酰胺,第二步是在此基础上引入环氧基团。
第一步合成的聚酰胺分子中含有阳离子基团,可以与纤维素形成静电键合,而第二步引入的环氧基团具有进一步的反应性,所以PAE是一种反应性水溶性高分子材料,它具有一种纸张湿强剂必须具备的四个特性,即(1)必须是聚合物;(2)它必须是水溶性的;(3)它必须是阳离子的;(4)必须形成化学网络结构,反应是热固性的。
目前PAE是一种重要的湿强剂,但属于含氯的高分子材料,不利于环保。
3.3聚乙烯亚胺(PEI)是一种水溶性聚合物,PEI直接添加到纸浆中。因为它的水溶液是阳离子的,所以它可以用作阳离子湿强剂。与PEI相比,其分子中没有热固性反应基团,无法固化获得湿强度。而是与纸浆上的羟基通过强静电引力形成二价交联网络,与PEI产生湿强的机理不同。相比之下,PAE提供的纸张湿强度低于PEI提供的纸张湿强度。
3.4聚氧化乙烯(PEO) PEO是由环氧乙烷通过多相催化阴离子开环聚合形成的水溶性聚合物。在形式上与聚乙二醇(PEG)具有相同的结构式,一般以相对分子量不同来区分。低于20,000的称为聚乙二醇,高于20,000的称为聚环氧乙烷。
PEO在造纸工业中的主要应用是作为纸浆长纤维的分散剂,也可用作助留助滤剂、水溶性功能性纸张粘合剂,以及制备某些合成纤维、玻璃纤维和聚烯烃特种纸的配方之一。
与上述水溶性聚合物不同,PEO是非离子聚合物。用作助留助滤剂时,木质素含量较少的化学浆留着率不稳定。应考虑加入PEO活性助剂,如酚醛树脂硫酸盐浆木质素,以提高助留助滤效果。PEO作为纸张增强剂的应用正在积极的研究和开发中。
通常用作长纤维分散剂的PEO的相对分子量为250万至300万。其延伸的聚合物结构防止纤维表面相互靠近,同时可以提高纸张悬浮液的粘度,限制纤维絮凝。用于制作卫生纸、餐巾纸、手帕纸、茶包滤纸时,效果明显,起到湿部成型助剂的作用。
3.5聚乙烯醇(PVA)聚乙烯醇不能由乙烯醇直接聚合而成,因为后者极不稳定,可以通过干法工艺路线由聚醋酸乙烯酯碱性醇解而成。聚乙烯醇具有优异的成膜性和粘合强度,因此在造纸工业中有两大应用。一种用作纸张施胶剂,另一种用作涂布纸张颜料的粘合剂。此外,它还可用作与造纸工业密切相关的纸和纸板加工的粘合剂。
一般用作纸张表面施胶剂的PVA,聚合度在1700左右,醇解度在5672557,基本达到完全醇解的品牌。用作颜料粘合剂时,PVA的聚合度越高,涂布纸的表面强度越高,但涂层的流动性变差;醇解度越高,纸张涂层的耐油性和耐溶剂性越好,但涂层的流动性也会下降。因此,PVA可以与合成胶乳复合或进行特殊改性,以满足高速涂布机的生产要求。
3.6聚丙烯酸及其共聚物(PAA)作为一种高吸水性树脂,已广泛应用于女性卫生巾、儿童纸尿裤、成人失禁生理材料等。大大扩展了纸制品的品种。此外,聚丙烯酸钠在颜料分散剂和纸张涂布表面施胶剂中的开发和利用正成为一个新的课题。3.7聚乙烯吡咯烷酮(PVA) PVP分子既有亲水基团又有亲油基团,优于一般的水溶性高分子材料。
目前,PVP仅用于造纸工业中的高档产品,以获得高附加值。比如PVP材料用于彩色喷墨打印纸的涂层,固化后的PVP纸涂层可以使彩色喷墨墨水快速干燥,涂层透明。以上只是造纸工业与水溶性高分子材料完美结合的几个案例中的冰山一角。
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