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)非常活潑，可進(jìn)行一系列化學(xué)反應(yīng)，由于制備時的原料及反應(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、聚丙烯酰胺的種類及性能

1、非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）

非離子型聚丙烯酰胺無色、無腐蝕性、極易溶于水，分子質(zhì)量高且濃度大時會在水中形成凝膠，稀釋可增加其流動性，提高溫度可促進(jìn)溶解，但受熱時間長或溫度超過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、陽離子型聚丙烯酰胺（CPAM）

用陽離子單體和丙烯酰胺共聚可以制備陽離子聚丙烯酰胺，因陽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，陽離子型的聚丙烯酰胺的PH值適用范圍比較廣，因此，對酸性或中堿性抄紙都適用。陽離子型的聚丙烯酰胺可單獨使用，但為了解決單獨使用陽離子的聚丙烯酰胺產(chǎn)生的勻度變差，強(qiáng)度變差等問題，采用了二元組合系統(tǒng)。如使用結(jié)構(gòu)二氧化硅與陽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)量的陽離子聚丙烯酰胺對纖維進(jìn)行橋聯(lián)絮聚，形成的絮聚體經(jīng)由適當(dāng)剪切力破壞后會使絮聚體表面暴露更多鏈段，這時加入的高負(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)果同時帶來操作上的麻煩，特別是無法實現(xiàn)中性造紙技術(shù)。國外造紙生產(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，即通過把帶有陽離子、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)，也含有陽離子基團(tuán)，因此其兼有APAM和CPAM的特點，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)先吸附體系中的陽離子垃圾，從而清楚體系中干擾物對纖維的吸附。同時，兩性聚丙烯酰胺中的陰離子基團(tuán)會排斥在體系中的陰離子干擾物，使得陽離子基團(tuán)不過早反應(yīng)從而更好地吸附纖維。AMPAM還可以彌補CPAM和APAM的不足，既調(diào)節(jié)系統(tǒng)陰、陽電荷的電子平衡、還可防止抄造系統(tǒng)白水循環(huán)利用時可能發(fā)生的電荷逆轉(zhuǎn)問題。

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），陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）和兩性聚丙烯酰胺（AMPAM），相對分子質(zhì)量在200萬～400萬之間。

APAM一般和其他陽離子化合物構(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，可單獨使用，也可與膨潤土、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)電荷的膨潤土組成微粒助留助濾體系使用時，因加入CPAM形成的紙料的絮聚體尺寸較大，再經(jīng)過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，而這時加入負(fù)電荷的膨潤土?xí)⑿∷閴K重新橋聯(lián)起來，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，也相對改善了成紙的勻度和濾水性能。

AMPAM作為助留助濾劑使用時，陰離子基團(tuán)排斥紙漿當(dāng)中的陰離子垃圾，陽離子基團(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，通過陽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，與陽離子聚丙烯酰胺類增強(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，兩性聚丙烯酰胺類增干強(qiáng)劑對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)中聚丙烯酰胺類分散劑主要是相對分子量低的陽離子聚丙烯酰胺，由于其分子鏈中含有羧基，對帶負(fù)電的纖維有分散效果，能提高紙漿黏度，有利于纖維懸浮，并能有效改善紙頁的均勻性，是一種長纖維的高效分散劑。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)微粒的沉降和過濾。兩性聚丙烯酰胺與其它的無機(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，后處理簡單等優(yōu)點，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，提高過濾回收效率及減少對環(huán)境的污染。