紙張干強(qiáng)劑是如何提升紙張強(qiáng)度的
紙張干強(qiáng)劑提升紙張強(qiáng)度的核心機(jī)理是通過化學(xué)和物理作用優(yōu)化纖維間的結(jié)合力,彌補(bǔ)天然纖維自身結(jié)合的不足。以下是其作用機(jī)制的詳細(xì)分析:
1. 氫鍵網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)化
紙張強(qiáng)度的基礎(chǔ)來源于纖維間的氫鍵結(jié)合。干強(qiáng)劑(如淀粉、聚丙烯酰胺)的分子鏈上含有大量羥基(-OH)、氨基(-NH?)或羧基(-COOH)等極性基團(tuán),能夠:
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與纖維素形成氫鍵:直接與纖維表面的羥基結(jié)合,增加纖維間的氫鍵密度。
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橋接纖維間隙:長鏈分子可跨越纖維間的微小空隙,形成“分子橋”,增強(qiáng)纖維網(wǎng)絡(luò)的整體性。
2. 纖維間的物理結(jié)合增強(qiáng)
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纖維表面改性:干強(qiáng)劑吸附在纖維表面,通過電荷中和或補(bǔ)丁效應(yīng)減少纖維間的靜電排斥(如陰離子PAM中和帶負(fù)電的纖維)。
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纖維柔韌化:部分干強(qiáng)劑(如陽離子淀粉)可軟化纖維表面,提升纖維間的接觸面積,促進(jìn)結(jié)合。
3. 分子鏈的橋聯(lián)與交聯(lián)作用
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合成高分子(如PAM)的長鏈效應(yīng):聚丙烯酰胺的線性長鏈可同時(shí)吸附多條纖維,形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),顯著提升抗張強(qiáng)度和耐破度。
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交聯(lián)反應(yīng):部分干強(qiáng)劑(如環(huán)氧樹脂改性淀粉)在干燥過程中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4. 填補(bǔ)纖維間缺陷
干強(qiáng)劑可在纖維間隙形成連續(xù)薄膜(如淀粉成膜性),減少應(yīng)力集中點(diǎn)的缺陷,從而提高紙張的均勻性和耐折度。
5. 不同類型干強(qiáng)劑的特性差異
干強(qiáng)劑類型 | 作用特點(diǎn) |
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淀粉衍生物 | 通過糊化后形成黏性膜,增強(qiáng)氫鍵和成膜性,成本低但易受pH影響。 |
聚丙烯酰胺(PAM) | 長鏈橋聯(lián)作用顯著,增 強(qiáng) 效 率高,但需控制分子量和電荷密度以避免過度絮凝。 |
殼聚糖 | 生物可降解,兼具抗 菌性,但成本較高,需酸性條件溶解。 |
應(yīng)用中的關(guān)鍵控制點(diǎn)
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pH值:影響干強(qiáng)劑的溶解性和電荷狀態(tài)(如陽離子淀粉在pH 4–7時(shí)效果zui佳)。
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添加順序:通常在打漿后、濕部添加,避免與陰離子助劑(如施膠劑)電荷沖突。
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干燥工藝:升溫過程促進(jìn)干強(qiáng)劑分子鏈的伸展和氫鍵形成。
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