聚氧化乙烯助留体系在造纸中发展

    聚氧化乙烯(polyethyleneoxide，简称PEO)是一种高分子量的非离子性聚合物，是造纸工业上一种常用的分散剂和助留助滤剂。PEO对木素中酚基有较强的亲和力，可以牢固地吸附在机械木浆上，是一种很好的机木浆细小组分的助留剂。国外近期的一些研究表明”1， 分子量在7 X 10 的PEO，在白水封闭系统中的助留助滤性能大大优于其他阳离子助留助滤剂。

　　单一的PEO体系对细小组分的吸附具有选择性，因此产生非对称的聚合物桥联。试验发现，PEO对某些未洗涤的新闻纸料的效果显著，而对另一些洗涤过的浆料则不起作用。这是由于未洗涤的浆料中含有某些高浓度的溶解物质，这些物质可使PEO活化而起助留作用。为了增加PEO的助留助滤效果，研究人员在其中加入了一些辅助助剂，形成了复式的PEO助留助滤系统。本文将对目前国内外的PEO助留助滤系统进行简要的介绍。

　　1 PEO／辅助助剂双组分助留体系

　　该体系是目前国内外研究较多的一种PEO助留体系。辅助助剂一般为酚醛树脂(PFR)、萘基磺酸盐和木素等， 即形成PEO／PFR 助留体系和PEO／~素(或改性木素)助留体系。

　　1．1 PE0／PFR助留体系

　　非离子性的酚醛树脂(PFR)与PEO组成的二元体系被称为Net—Bond体系，可用于有阳离子杂质干扰的情况。该系统成功应用于配有原生有机物(抽提物)的机械浆，特别适用于新闻纸的抄造，无需添加滑石粉等树脂控制剂来消除树脂障碍。与单一的高分子聚合物助留剂相比， 
              
　　该体系有以下特点：① 能在较宽的pH范围内(pH=4～10)有效地发挥凝聚作用，PEO／PFR体系有很好的适应能力，尤其是在中性条件下，系统显示出较高的留着率；②对纸页匀度的不良影响小；③ 添加量少而可以获得高的留着率和良好的滤水性能；④ 可以通过改变体系中两种助剂的添加量来调整纸页的匀度或提高填料的留着率；⑤ 对于含阴离子性不纯物质多的纸料，例如GP、TMP等，可有效地利用其含量较多的木素化合物， 部分地代替PFR的作用，从而在生产新闻纸、含机械木浆较多的纸中，充分发挥助留助滤功能。

　　PEO／PFR助留助滤体系的作用机理尚不明确，但已有几种假设：① PEO／PFR组成三维网络结构，并包络纤维；② 吸附的PEO和PFR形成氢键，使纤维成为网络的组成；③ PFR中和抽提物，使PEO在纤维间更有效地起桥联作用。

　　1．2 PEO／木素(或改性木素)助留体系

　　用木素或改性木素作为PEO体系的辅助助剂也越来越引起人们的注意。木素或改性木素作为辅助助剂有许多优点：木素的结构与酚醛树脂相类似，可以起到与酚醛树脂相同的作用，可以从制浆黑液中提取，是一种丰富的可再生资源。研究发现，纯碱木素及其改性物都能提高纤维的留着，能显著提高纸张的不透明度、撕裂指数和灰分，而且成本比较低，不过纸张的白度有所下降。木素酚醛树脂(LPF)与PEO并用，与PEO／PFR体系对纤维的助留效果差不多，甚至有超过的趋势。

　　2 改良的PEO／辅助助剂体系

　　国外一些研究人员发现，在PEO／辅助助剂双组分助留体系加入一种有机阳离子性的固着剂，可以显著提高填料和细小纤维的留着率。他们称这种体系为PEO／辅助助剂／固着剂助留体系，也称为改良的PEO／辅助助剂助留体系。与前者相同，辅助助剂可以为酚醛树脂(PFR)、萘基磺酸盐和木素等；固着剂可以为聚丙烯酰胺(PAM)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(pDADMAC)、聚乙烯亚胺(PEI)等，也有研究人员用阳离子淀粉衍生物或阳离子纤维素衍生物进行试验。

　　pDADMAC／PFR／PEO助留体系的最高留着率为88％ ，而PEO／PFR体系的最高留着率为73％ ， 提高约20％ ，  助留效果增加得非常明显。同时，滤水速度也有很大提高，pDADMAC／PFR／PEO助留体系的浆料游离度最高值为360mLCSF,而PEO／PFR体系为250mLCSF。

　　采用改良的PEO／辅助助剂助留体系，可以获得很好的助留助滤效果，填料和细小纤维的留着率大大提高，浆耗降低；网部的白水浓度下降，有利于白水的封闭循环；纸页的滤水性能提高，干燥速度加快，有利于纸机的高速运转。

　　3 PEO／阳离子性高分子聚合物体系

　　改良的PEO／辅助助剂助留体系的助留效果很好，不过也有一些缺点：需加的助剂种类比较多，各种助剂添加的时间以及顺序等都要准确计算，故工作量大，成本也较高。因此，研究人员采用阳离子性高分子聚合物作为辅助助剂，形成PEO／[gH~ 子性高分子聚合物体系，这是PEO助留体系的最新发展。目前已经报道的这种高分子聚合物主要有两类：一类是阳离子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)，另一类是阳离子性改性酚醛树脂。

　　3．1 PEO／阳离子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)体系
              
　　日本的小野裕司等人将对乙烯基苯甲基三甲基氯化铵(VBTMAC) 与对乙烯基苯酚(VPH)在一定条件下反应，得到了阳离子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)，其结构式为：

　　他们将PEO／阳离子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)和PEO／PFR两种体系在同种浆料中进行了试验，并作了对比， 在PEO／PFR体系中，PFR／的用量为0．05％ 时留着率最高，为52％；PEO／阳离子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)体系中，VBTMAC／VPH用量为0．1％ 时留着率最高， 为59％ ， 即可将留着率提高约13％ 。这种PEO阳离子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC／VPH)体系在助留方面有非常好的作用，而且使用方便，成本也不高，是今后助留剂研究的一个热点。

　　3．2 PEO阳离子性改性酚醛树脂体系

　　阳离子性改性酚醛树脂可以用含胺基的化合物(如正丙胺、二丁胺、三乙胺、二乙基乙醇胺等)将酚醛楞朔旨改性而获得。当阳离子取代度在10％～60％时，助留效果最好，细小纤维和填料的留着率比PEO／PFR体系可提高约8％ ～10％。

　　4 小结

　　由于PEO是非离子性的聚合物，毒性很低，而且适应的pH范围很宽，可用于中性抄纸，因此它是一种非常有前途的助留助滤剂。选择合适的辅助助剂来增强其助留助滤效果是研究的重点。一般可作辅助助剂的有两类物质：①  酚醛树脂或与酚醛树结构相类似的物质；② 阳离子性的高分子聚合物，最好含有胺基。

　　目前我国对PEO助留系统的研究还不太深入， 主要是对PEO／PFR和PEO／素(或改性木素)助留体系的研究，而对改良的PEO／辅助助剂体系及PEO／阳离子性高分子聚合物体系的研究几乎还没有，国外对这两种体系的研究已取得了很好的效果。希望有关的科研单位和研究人员能重视这方面的工作，开发出新型、高效的助留助滤剂。