松香系分散施膠劑是以天然松香(可再生資源)為母體乳化而成，具有獨特的應用性能和環保性能，日益成為不可替代的最重要的一類施膠劑。陽離子分散松香施膠劑本身具有正電荷^[1-2]，可以留著在紙漿上。通過施膠劑一硫酸鋁連續添加工藝，可使硫酸鋁在近中性時使用，即使在碳酸鈣作填料的情況下，仍有較好的施膠效果，同時可減少設備腐蝕和管道結垢^[3]。

    造紙濕部體系復雜，影響施膠的因素很多，筆者重點討論了常用的陽離子、非離子和陰離子等助留劑對陽離子分散松香施膠劑施膠效果的影響。

  1  實驗

  1.1原料

    陽離子分散松香施膠劑，自制；Al₂(S0₄)₃分析純；聚酰胺環氧氯丙烷，固含量為12.5％，咸陽輕化材料廠；陽離子玉米淀粉，取代度0.030，西安新緯生物制品有限公司；漂白麥草漿，興平造紙廠；PE0，相對分子質量約300萬～400萬，上海聯勝化工有限公司；APAM，相對分子質量200萬，東營市冠亞化工有限責任公司；CPAM，自制，相對分子質量200萬左右。

1.2陽離子分散松香膠的制備

    陽離子松香施膠劑采用松香與環氧氯丙烷反應，再與二甲胺反應制得叔胺型陽離子分散松香施膠劑，再加入乳化劑乳化后，可得到叔胺陽離子型分散松香施膠劑^[4-5]。陽離子分散松香施膠劑的外觀為乳白色泛藍光乳液，pH=3～4，固含量30％，黏度為0.2～0.6 Pa·S，Zeta電位為+20～+30 mV。

1.3施膠方法

    以草漿為漿料，碳酸鈣為填料，陽離子松香為施膠劑，PAE和CS為膠料留著劑。定量稱取漿料，加人松香施膠劑及留著劑，在RQJ—B型抄片機上抄片，上網濃度0.15％，壓榨壓力l.0 MPa，時間5 min，將經過壓榨的紙頁置于烘缸上干燥l5 min(千燥溫度為100～105℃)，紙樣在干燥器中平衡穩定24 h后，采用滲透法測定其施膠度，手抄片定量80g／m²。施膠工藝分為正向施膠和逆向施膠。正向施膠工藝采用漿料中先加入分散松香施膠劑，混合均勻后，再加入Al₂(S0₄)₃和PAE，并進行抄紙；逆向施膠工藝則采用漿料中先加人Al₂(S0₄)₃，再加人陽離子分散松香施膠劑、PAE，并進行抄紙。2結果分析與討論

2.1  施膠順序對施膠效果的影響

    采用W(陽離子分散松香施膠劑)=1％(相對于絕干漿，下同)，W[A1₂(S0₄)₃]=2％，pH=6.5，W(PAE)=0，5％，考察施膠順序對施膠度的影響，結果如圖l所示。

圖l  施膠順序對施膠效果的影響

    由圖l可看出，陽離子施膠劑以逆向施膠為好。這是因為陽離子分散松香施膠劑在中性條件下施膠時，Al₂(S0₄)₃水解物更有效地留著于纖維表面，此時鋁鹽并不起留著松香的作用，陽離子膠能借助靜電引力自行留著于纖維表面，鋁鹽起到使松香微粒均勻分布以及消除施膠體系中雜陰離子干擾并在干燥部固著膠料的作用。如先加松香施膠劑則易和漿料中的陰離子干擾物作用產生絮凝，導致其施膠效果下降。因此本實驗均采取逆向施膠。

2.2  陽離子分散松香施膠劑用量對施膠效果的影響

    采用W[A1₂(S0₄)₃]=2％，W(PAE)=0.5％，pH=6.5，考察陽離子分散松香施膠劑用量對施膠度的影響，結果如圖2所示。

圖2膠料用量對施膠度的影響

顯然，隨著陽離子分散松香施膠劑用量的增加，纖維表面對松香分散粒子的吸附量也隨之增加，施膠度相應提高。當松香施膠劑用量增加到一定量時，纖維對松香膠粒子的吸附量達到飽和，再增加膠料用量，施膠度變化不明顯。由圖2可以看出，陽離子分散松香施膠劑的用量為l％時已有良好的施膠效果。  

2.3 A1₂(S0₄)₃用量對施膠效果的影響

    采用W(陽離子分散松香施膠劑)=1％，考察A1₂(S0₄)₃用量對紙張性能的影響，結果如圖3所示。

圖3 A1₂(S0₄)₃用量對施膠度的影響

    由圖3可知，隨著A1₂(S0₄)₃，用量增加，施膠度緩慢增加，A1₂(S0₄)₃，用量在3％～6％之間時，陽離子分散松香膠可獲得較好的施膠效果。雖然陽離子分散松香膠靠它所帶的正電荷自行留著于纖維表面，但仍然需要A1₂(S0₄)₃，作為膠料助留劑。A1₂(S0₄)₃，既可幫助膠料的留著，又可使松香固著于紙張表面。所以，陽離子分散松香施膠劑并不是不需要A1₂(S0₄)₃，而是需要A1₂(S0₄)₃，的量較少。

2.4 PAE的加入對施膠效果的影響

    采用彬(陽離子分散松香施膠劑)=1％，W[A1₂(S0₄)₃]=2％，考察PAE用量對紙張施膠度的影響，結果如圖4所示。

圖4 PAE用量對施膠效果的影響

    由圖4可知，加入PAE后，紙張的施膠度有較大提高，這說明加入PAE有利于增加纖維間的結合力；但隨著PAE用量的增加，施膠度提高的幅度逐漸降低，這意味著PAE加入量不能過多。PAE含有，胺基、環氧基和氮雜丁烷型陽離子，而纖維表面有羥基、醛基和羧基等反應基團。PAE樹脂分子與纖維表面反應基團產生交聯形成網絡，從而將膠粒吸附留著，進而使施膠度增加。

2.5 CS的加入對施膠效果的影響

    采用W(陽離子分散松香施膠劑)=1％，加[A1₂(S0₄)₃]=2％，考察CS用量對紙張施膠度影響，結果如圖5所示。

圖5 CS用量對施膠效果的影響

    CS能吸附紙漿中的細小纖維和填料，提高細料的首程留著率和灰分，同時促進膠粒的穩定性并提高其在長纖維上的留著率。由圖5可以看出，隨著CS用量增加，施膠度隨著增大，說明CS的加入對增加施膠度有利。

2.6 PE0的加入對紙張施膠效果的影響

    采用W(陽離子分散松香施膠劑)=1％，W[AI₂(S0₄)₃]=2％，考察PE0用量對紙張施膠度的影響，結果如圖6所示。

圖6 PE0用量對施膠效果的影響

    PE0是一種高相對分子質量非離子聚合物，它能借橋聯作用，通過形成網絡將膠粒吸附。由圖6可知，隨著PE0加入量的增加，施膠度增加，但是當PE0的加入量超過0.05％后，施膠度開始緩慢下降。下降的原因估計是因為隨著PE0加入量的增加，產生了自聚，從而影響了橋聯作用和已形成網絡的吸附作用。

2.7  CPAM的加入對紙張施膠效果的影響

    采用W(陽離子分散松香施膠劑)=1％，W[AI₂(S0₄)₃]=2％，考察CPAM用量對紙張施膠度的影響，結果如圖7所示。

圖7 CPAM用量對施膠效果的影響

    由圖7可知，作為助留劑，CPAM的最佳用量為0.01％。通過靜電吸附作用，CPAM將填料、纖維與膠粒橋聯起來，故在添加CPAM的初期能對施膠度的增加起到促進作用，當CPAM的加入量增加到一定程度時，其所帶的陽離子對膠粒的排斥作用明顯增加，因此施膠度顯著下降。

2.8 APAM的加入對紙張施膠效果的影響

    采用W(陽離子分散松香施膠劑)=1％，W[AI₂(S0₄)₃]=2％，考察APAM用量對紙張施膠度的影響，結果如圖8所示。

圖8 APAM用量對施膠效果的影響

    由圖8可知，隨著APAM加入量的增加，施膠度也隨之增加，但當APAM用量超過0.01％之后，施膠度增加趨勢變緩。隨著APAM的加入，由于其帶有負電荷，在靜電作用下，能將陽離子分散松香膠顆粒吸附，從而使施膠度增加。

3  結論

    (1)當pH=6.5，使用碳酸鈣填料時，陽離子分散松香施膠劑仍可有較為理想的施膠效果。

    (2)當pH=6.5時，陽離子分散松香施膠劑最適宜的施膠條件為W(陽離子分散松香施膠劑)=1％，W[AI₂(S0₄)₃]=2％，逆向施膠。

  (3)PAE、CS比PE0、CPAM和APAM對陽離子分散松香膠具有更好的施膠促進作用。

參考文獻：

[1]Hughes R M.Wamecke H.Aqueous fortified rosin dispersions：US，4199369[P].1980-04—22.

[2] Greiner R W.Aqueous fortified rosin dispersions：US，4203776[P].1980-05-20.

[3]Emerson S，Raiph W.Sizing compositions containing a formic acidsalt，processes and paper sized with the compositions：US，4437894[P].1984-O3-20.

[4]Helmer U，Johansen R.Aqueous dispersions，a process for theirpreparation and the use of the dispersionsoosizing agent：US.4743303[P].1988-O5-10.

[5]Dumas D H.Aqueous sizing compositions：EP，0074544[P].1982-O8-27.

作者簡介：劉國俊(1980-)，男，在讀研究生；研究方向：造紙化學品，E-mail：lgjdlike@163.corn。

本文文獻格式：劉國俊.張光華，解攀.助留劑對陽離子分散松香施膠劑施膠效果的影響[J].造紙化學品。2008。20(6)：15-18.