聚丙烯酰胺（PAM）是造紙工業(yè)中應(yīng)用最早、最廣泛的造紙助劑之一，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，現(xiàn)已被稱為標(biāo)準(zhǔn)的造紙助劑。它是水溶性高分子化合物，因其雙鍵及酰胺基的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，可進(jìn)行一系列化學(xué)反應(yīng)，由于制備時(shí)的原料及反應(yīng)條件的不同，可制得不同分子量和不同功能的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品。按聚合度大小分為高分子量PAM、中分子量PAM及低分子量PAM；在用途上可作為助留劑、增強(qiáng)劑、助濾劑和分散劑等。

一、聚丙烯酰胺的種類(lèi)及性能

1、非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）

非離子型聚丙烯酰胺無(wú)色、無(wú)腐蝕性、極易溶于水，分子質(zhì)量高且濃度大時(shí)會(huì)在水中形成凝膠，稀釋可增加其流動(dòng)性，提高溫度可促進(jìn)溶解，但受熱時(shí)間長(zhǎng)或溫度超過(guò)60 ℃易降解，在水溶液中（PH值6.0-7.0）帶負(fù)電荷。此外，PAM能溶于乙酸、丙酸、乙二醇等有機(jī)溶劑。PAM一般以粉末狀或水溶液形式供應(yīng)給造紙生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)再根據(jù)需要溶解或進(jìn)一步稀釋到更低的濃度加到漿料當(dāng)中。

2、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺（CPAM）

用陽(yáng)離子單體和丙烯酰胺共聚可以制備陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，因陽(yáng)離子聚丙烯酰胺所帶電荷與纖維所帶電荷相反，可起到很好的絮凝作用，陽(yáng)離子型的聚丙烯酰胺的PH值適用范圍比較廣，因此，對(duì)酸性或中堿性抄紙都適用。陽(yáng)離子型的聚丙烯酰胺可單獨(dú)使用，但為了解決單獨(dú)使用陽(yáng)離子的聚丙烯酰胺產(chǎn)生的勻度變差，強(qiáng)度變差等問(wèn)題，采用了二元組合系統(tǒng)。如使用結(jié)構(gòu)二氧化硅與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺組成二元助留助濾系統(tǒng)，利用高分子質(zhì)量的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)纖維進(jìn)行橋聯(lián)絮聚，形成的絮聚體經(jīng)由適當(dāng)剪切力破壞后會(huì)使絮聚體表面暴露更多鏈段，這時(shí)加入的高負(fù)電荷高比表面積的二氧化硅與這些鏈段發(fā)生作用，將每小段的鏈段聚集到纖維上，使得絮聚體結(jié)構(gòu)更加致密，從而提高紙漿的留著率。

3、陰離子型聚丙烯酰胺（APAM）

陰離子聚丙烯酰是通過(guò)在聚合物中引入羥基，由丙烯酸單體和丙烯酰胺單體共聚而成。在造紙生產(chǎn)中，由于APAM本身帶負(fù)電荷，不能與纖維很好地結(jié)合，因此，一般加入陽(yáng)離子化合物作為促進(jìn)劑，比如加入硫酸鋁，陰離子聚丙烯酰胺在Al3+的作用下與纖維上的負(fù)離子以配位鍵形式吸附在纖維上產(chǎn)生增強(qiáng)效果，結(jié)果同時(shí)帶來(lái)操作上的麻煩，特別是無(wú)法實(shí)現(xiàn)中性造紙技術(shù)。國(guó)外造紙生產(chǎn)中陰離子聚丙烯酰胺的應(yīng)用比例由20世紀(jì)90年代的60%下降到30%，相反，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺卻由同期的20%躍升到50%以上。

4、兩性型聚丙烯酰胺（AMPAM）

兩性聚丙烯酰胺一般采用共聚法制備，即通過(guò)把帶有陽(yáng)離子、陰離子等官能團(tuán)的單體與丙烯酰胺單體在引發(fā)劑的作用下于水溶液中進(jìn)行自由基聚合制得。兩性聚丙烯酰胺既含有陰離子基團(tuán)，也含有陽(yáng)離子基團(tuán)，因此其兼有APAM和CPAM的特點(diǎn)，并且其增強(qiáng)作用和助留助濾作用優(yōu)于APAM和CPAM。在造紙生產(chǎn)中，兩性聚丙烯酰胺中的陰離子基團(tuán)能優(yōu)先吸附體系中的陽(yáng)離子垃圾，從而清楚體系中干擾物對(duì)纖維的吸附。同時(shí)，兩性聚丙烯酰胺中的陰離子基團(tuán)會(huì)排斥在體系中的陰離子干擾物，使得陽(yáng)離子基團(tuán)不過(guò)早反應(yīng)從而更好地吸附纖維。AMPAM還可以彌補(bǔ)CPAM和APAM的不足，既調(diào)節(jié)系統(tǒng)陰、陽(yáng)電荷的電子平衡、還可防止抄造系統(tǒng)白水循環(huán)利用時(shí)可能發(fā)生的電荷逆轉(zhuǎn)問(wèn)題。

二、聚丙烯酰胺在造紙行業(yè)的用途

1、助留助濾劑

用作造紙助留助濾劑的通常是聚丙烯酰胺的改性產(chǎn)品，包括陰離子聚丙烯酰胺（APAM），陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）和兩性聚丙烯酰胺（AMPAM），相對(duì)分子質(zhì)量在200萬(wàn)～400萬(wàn)之間。

APAM一般和其他陽(yáng)離子化合物構(gòu)成復(fù)合體系而起到較強(qiáng)的助留作用，例如和硫酸鋁組合，能使APAM和纖維、細(xì)小纖維、填料等緊密結(jié)合，從而極大提高了細(xì)小纖維和填料的留著率。

CPAM在造紙中是最常用的助留劑之一，一般使用高分子質(zhì)量、低電荷密度的產(chǎn)品。其所帶電荷與纖維所帶電荷相反，可單獨(dú)使用，也可與膨潤(rùn)土、陰離子等組合使用，在紙料中以橋聯(lián)機(jī)理引起紙料絮聚，并可以使紙張的填料保留率提高，促使網(wǎng)下白水濃度降低。CPAM與帶負(fù)電荷的膨潤(rùn)土組成微粒助留助濾體系使用時(shí)，因加入CPAM形成的紙料的絮聚體尺寸較大，再經(jīng)過(guò)沖漿泵等裝置后受到高剪切力作用，絮聚體被碎解成小碎塊，而這時(shí)加入負(fù)電荷的膨潤(rùn)土?xí)⑿∷閴K重新橋聯(lián)起來(lái)，并且形成了比CPAM初所形成的絮聚體更小的絮塊。從而提高了紙料的留著率，也相對(duì)改善了成紙的勻度和濾水性能。

AMPAM作為助留助濾劑使用時(shí)，陰離子基團(tuán)排斥紙漿當(dāng)中的陰離子垃圾，陽(yáng)離子基團(tuán)則與纖維、細(xì)小纖維等結(jié)合。從而很好地提高了細(xì)小纖維的留著率。

2、增強(qiáng)劑

CPAM用作增強(qiáng)劑，通過(guò)陽(yáng)離子與纖維上的陰離子形成離子鍵，可使其吸附到紙漿纖維上，而酰胺基與纖維上的羥基結(jié)合形成氫鍵，增強(qiáng)了纖維之間的結(jié)合力，從何使紙張強(qiáng)度增加。采用APAM加松香加硫酸鋁添加順序，用于紙漿中也可以獲得較好的增強(qiáng)效果，但APAM的增強(qiáng)效果會(huì)隨填料用量的增加而下降。

AMPAM在造紙工業(yè)中也常用作紙張干強(qiáng)劑，與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類(lèi)增強(qiáng)劑相比，其效果更好，能有效地提高紙張強(qiáng)度。有研究表明，兩性聚丙烯酰胺類(lèi)增干強(qiáng)劑對(duì)于廢紙漿抄紙有更好的增強(qiáng)效果。

3、分散劑、絮凝劑

造紙工業(yè)中聚丙烯酰胺類(lèi)分散劑主要是相對(duì)分子量低的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，由于其分子鏈中含有羧基，對(duì)帶負(fù)電的纖維有分散效果，能提高紙漿黏度，有利于纖維懸浮，并能有效改善紙頁(yè)的均勻性，是一種長(zhǎng)纖維的高效分散劑。而用作造紙工業(yè)水處理的絮凝劑的則是兩性聚丙烯酰胺，其酰胺基可與廢水當(dāng)中的許多物質(zhì)親和形成氫鍵，因而可以將分散在水中的微粒吸附在一起凝聚成團(tuán)，從而促進(jìn)微粒的沉降和過(guò)濾。兩性聚丙烯酰胺與其它的無(wú)機(jī)絮凝劑相比，具有品種齊全、生產(chǎn)中用量少、沉降速度快、生產(chǎn)泥渣少，后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同廢水處理的使用要求。

綜上所述，聚丙烯酰胺在造紙行業(yè)中扮演著重要的角色。可用作紙張均度劑、增強(qiáng)劑、分散劑、助濾劑等，它的用途是可以改善紙的均勻度，有效提高紙張質(zhì)量和強(qiáng)度，還可以提高填料及細(xì)小纖維的留著率，減少原材料的流失量，提高過(guò)濾回收效率及減少對(duì)環(huán)境的污染。