阴离子聚丙烯酰胺PAM作为纸张分散剂的影响因素

所属栏目:聚丙烯酰胺行业知识   发布时间:2021-04-29   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pam315.com

  阴离子聚丙烯酰胺作为分散剂在造纸中的一些影响因素涉及分散剂本身和使用过程中特定的环境条件,从而解决了粉状阴离子聚丙烯酰胺分散剂从溶解到使用甚至储存的一些问题。
 
  传统上,分散剂分散纤维的机理是胶体附着在纤维表面,可以减少摩擦,有助于纤维的滑动分散。从流体力学的角度进一步解释现代理论。认为长链聚合物的加入改变了纤维悬浮液的流变性质,使其具有更低的雷诺数,即流动状态更有序,即增强了纤维随流体流动的能力,从而减少了纤维的相对运动和纤维间碰撞引起的絮凝。

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  阴离子聚丙烯酰胺是目前应用广泛且有效的纤维分散剂。它是一种线型有机聚合物,其水溶液呈胶体状,具有一定的粘度。
 
  多年的应用和实践使作者认识到分散体的粘度是影响分散的一个重要因素。一般来说,粘度越高,分散效果越好。因此,本文多次使用粘度数据来比较不同的产品,本文使用的粘度值是指涂布4#杯所测得的秒数。众所周知,任何物质的粘度都随着温度的变化而变化。虽然本文中的粘度值并不都是在标准条件下测量的,但每组比较值都是在相同的环境温度下测量的,因此它不能失去解释问题的作用。
 
  1、分子量的影响
 
  80年代初的数据建议纤维分散剂应该是低分子量的产品,但后来的数据和我们的实践证明高分子量的产品是好的。这里的好是指达到同样好的分散度和更低的成本。因为同系列产品,高分子量产品比低分子量产品略贵,性能好很多。见表1、表2和表3。
 
  表1不同分子量产品的粘度和分散效果
 
项目/分子量 300万 600万
浓度g/l 0.25 14.0s 15.0s
0.05 13.1s 14.1s
分散效果 较好 很好

  所有产品均由抚顺第六化工厂生产。
 
  表1显示高分子量产品比低分子量产品具有更高的粘度和更好的分散效果。
 
  表2相同浓度下不同分子量产品的粘度比较
 
产地及厂家/分子量 分子量(万) 粘度(s)
抚顺化工六厂 300 14.4
法国SNF公司 1800 32.0

  浓度为0.25克/升
 
  从表2可以看出,在相同浓度下,高分子量产品的粘度相应较高。
 
  表3相同粘度下不同分子量产物浓度的比较
 
产地及厂家/分子量 分子量(万) 浓度(g/l)
抚顺化工六厂 300 0.05
法国SNF公司 1800 0.0125

  粘度为13s。
 
  表3表明,当达到相同粘度(13s)时,高分子量产品和低分子量产品的浓度可以大大降低,即可以降低消耗,节约成本。
 
  2.水解度的影响
 
  据报道,在一定水解度下,水解度高的产品粘度较高。我们比较了不同水解度的SNF产品,如表4所示。
 
  表4相同分子量不同水解度产品的粘度比较
 

浓度(g/l)/水解度(%)/牌号

AN-926 AN-956
20 50
0.20 22.2s 39.4s
0.05 13.4s 13.6s

  分子量都是1800万。
 
  从表4可以看出,水解度高的产品粘度高。
 
  3.水质影响
 
  3.1水透明度的影响
 
  1993年我们把技术转让给静海县王口乡造纸厂时,发现同样量的分散剂效果不一样,是因为水的净度不同造成的,如表5所示。
 
  表5水样澄清对粘度和分散效果的影响
 
项目/水样 王口乡井水 天津自来水
水澄清状况
分散液粘度(g/l) 0.8 12.5s 13.9
0.4 11.8s 13.5
分散效果

  从表5可以看出,浊水样品影响分散剂。分析表明,其中一些起絮凝作用,从而影响其效果。
 
  3.2pH值的影响
 
  酸性水溶液对玻璃纤维有很好的分散效果;阴离子聚丙烯酰胺水溶液能很好地分散合成纤维。然而,当我们混合两种分散良好的泥浆时,会发生严重的絮凝现象。这说明pH值对分散剂的作用影响很大。
 
  3.3金属离子的影响
 
  介绍了高价金属离子如铁离子和铝离子是聚丙烯酰胺化学降解的催化剂。当然,这些离子的混合会影响它的分散。可见松香施胶体系不容易使用这种分散剂,溶解和储存设备也要避免金属离子的引入。
 
  4.储存时间的影响
 
  我们对所用的粉状阴离子聚丙烯酰胺进行了贮存试验,结果见表6。
 
  表6储存对分散体粘度的影响
 
存放期(年)/浓度(g/l) 4 2 0.4 0.1
0 53.8 29.8 14.8 13.1
2 24.3 17.8 13.8 12.8

  指溶解前的粉末储存。
 
  表6表明,粉状产品在长时间储存时会降解,这将降低其水溶液的粘度。
 
  当分散剂溶解在水中形成分散体并储存时,发现其降解更快,如表7所示。
 
  表7储存70小时的不同分散体的粘度变化
 
编号/项目 分子量(万) 浓度(g/l) 存放前粘度(秒) 存放后粘度(秒)
1# 300 0.5 16.4 16.2
2# 1800 0.1 19.5 16.3

  表7显示储存时间对液体分散剂的影响更大,液体分散剂仅在三天内降解,尤其是高分子量产品。
 
  5.溶解问题
 
  通常,高温和快速搅拌是促进溶解的有效方法。但是对于有机聚合物来说,过高的温度和过高的剪切力会导致断链和降解,性能下降。正确的溶解方法是常温水,中速搅拌,慢速加料。喂食速度过快容易形成“鱼眼”,即外软内硬不利于扩散溶解。需要强调的是,喂食前需要加水。下表8中的实验很能说明问题。
 
  表8不同溶解方法的时间比较
 
试验号/项目 溶解方法 溶解时间(min)
1 先加料后加水 >70
2 先加水后加水 <30

  一般高分子量难溶解,溶解后粘度也高。但不同厂家、不同品牌的产品不一定如此。表9可以解释这个问题。
 
  表9不同产品的溶解时间和粘度
 
产品产地/项目 溶解时间(min) 粘度(s)
日本 150 18.5
美国 180 17.1

  表9显示溶解后不溶性粘度不一定高。
 
  6.剪切对分散体粘度的影响
 
  溶解的分散剂液体也应避免过度剪切。为了说明这个问题,用高速组织捣碎器进行了一系列实验,如表10所示。
 
  表10不同分子量产品的抗剪切性比较
 
分子量(万)/剪切时间(S) 0 30 60
300 28.9 27.8 27.3
1800 29.9 12.5 11.3

  表10表明剪切确实可以降低分散体的粘度。高分子量的产品降解更快。这是因为高分子量产品的粘度来源于高聚合度,即链长;低分子量产品主要由物质的量提供。这表明,随着所用分散剂分子量的增加,有必要选择合适的溶解技术和设备,如专用溶解机,以充分发挥高分子量产品的优势。
 
  7、稀释性
 
  表11列出了法国SNF公司两种产品的稀释度比较。
 
  表11不同品牌产品稀释度的比较
 
浓度(g/l)/产品牌号 FP-36S AN-926
0.25 27.3 29.80
0.20 21.77 22.17
0.10 17.18 17.73
0.07 16.23 15.23
0.05 14.69 13.40

  表11显示,起始粘度高的产品,末端粘度不一定高,也就是说不同品牌的产品稀释度不同。这表明我们不仅要考虑单价,还要考虑可稀释性,这样我们才能选择一种经济有效的产品。
 
  一般来说,分散剂的粘度越高,其分散效果越好。以上,很多问题用粘度对比来解释,足以说明粘度对分散效果的重要性。然而,粘度不能被认为是分散剂的单一量度。
 
  聚丙烯酰胺是一大类物质的总称,其产品规格繁多。一些高粘度的产品可能不适合作为分散剂。这一点在比较不同厂家的产品时要特别注意。请参考表12。
 
  表12不同厂家产品的粘度和分散效果
 
编号/项目 生产厂 粘度(s) 分散效果
1# 抚顺化工六厂 13
2# 中南化工厂 15 较差

  根据表12的结果,作者认为当纤维类型和纸浆浓度不变时,分散剂体系的分散效果不仅与粘度有关,还与电性能、电位、液体密度和纤维应力有关。在多种因素共同作用的同一个系统中,完全有可能将某个一般情况下的主要因素降为次要因素,出现所谓的异常情况。
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