P（DADMAC-AM）聚合物控制DCS的研究

论文摘要

造纸企业提高白水循环的封闭程度,使得生产过程中积累大量的溶解与胶体物质（DCS）,其存在严重影响着纸机的运行性、化学品的使用效率及纸张的物理性能。采用高电荷密度、低分子量的固着剂可以将DCS固定到纤维上,抄入纸页而带出系统,使得系统得到净化。中性抄造条件下常用的化学固着剂有聚胺（PA）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）、聚乙烯亚胺（PEI）、以及高阳离子度淀粉基固着剂（SBF）等。不同固着剂均具有各自的优点,但对于分子结构一定的固着剂,电荷密度和分子量是影响其使用性能的两大重要因素。然而有关这方面的详细信息却十分缺乏。与其它固着剂相比,PDADMAC具有能同时达到较高正电荷密度和较高分子量（10万-100万）的特点,且其相对分子质量易于控制,也是高性价比固着剂的代表之一,对其综合应用性能值得详细研究。另一方面,传统的固着剂存在电荷密度过高或分子量偏大而导致胶体粒子的白凝聚,失稳的自凝聚体容易再次进入到白水系统中或沉积在纸机设备上,因此,本研究设想合成分子量和电荷密度适中的DCS控制剂,其性能介于凝聚剂和絮凝剂之间,分子链由高度带电的DADMAC链段和中性的AM链段组成,DADMAC链段电荷密度高,容易捕获胶体粒子,但由于有不带电的AM链段的阻隔,胶体粒子的自凝聚能被最大程度地避免,从而达到较为理想的DCS控制效果。因此,本论文通过单因素实验合成了一系列不同电荷密度、不同分子量的PDADMAC,考察了单体质量分数、引发剂类型及用量、引发温度、保温温度、螯合剂用量,制备出电荷密度高达6.5mmol/g的PDADMAC均聚物。另外,以MODDE软件对P（DADMAC-AM）的合成进行统计实验设计,考察了单体质量分数、引发剂用量、链转移剂用量、AM与链转移剂的滴加速度、保温时间五个因素。制备出电荷密度为2.97～6.48mmol/g,特性粘度为80.58-311.33ml/g的P（DADMAC-AM）,其中链转移剂用量、引发剂用量、单体质量分数对P（DADMAC-AM）的电荷密度和分子量的影响较大。分别选取了电荷密度和特性粘度不同的PDADMAC和P（DADMAC-AM）处理APMP浆料,通过测定白水浊度、浆料滤水速度、悬浮细小组分含量、膜过滤的总溶解与胶体物质含量、阳离子需求量、化学需氧量（COD）考察PDADMAC和P（DADMAC-AM）对APMP中DCS的控制效果。研究表明,高电荷密度、低分子量的PDADMAC和P（DADMAC-AM）易与溶解物质作用；高电荷密度、高分子量的PDADMAC和P（DADMAC-AM）易与胶体物质作用。PDADMAC与P（DADMAC-AM）相比,PDADMAC优先和溶解物质作用,阳离子需求量下降得较多,但胶体物质凝聚得较少。而P（DADMAC-AM）优先和胶体物质作用,凝聚更多的胶体物质,但阳离子需求量下降得不多,溶解物质去除得较少。本研究合成的PDADMAC与P（DADMAC-AM）在工业上有一定的应用前景,该类产品的制备与应用研究为胶体固着型固着剂的开发奠定了一定的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 概述
• 1.2 溶解与胶体物质（DCS）
• 1.2.1 DCS来源、含量及组成分析
• 1.2.2 DCS的危害
• 1.2.3 DCS的控制方法
• 1.3 固着剂的种类
• 1.4 影响固着剂控制DCS的因素
• 1.5 固着剂作用机理的研究
• 1.6 本论文研究目的及意义
• 2 实验材料与方法
• 2.1 主要实验原料与药品
• 2.2 主要实验仪器
• 2.3 浆料性质测定
• 2.4 PDADMAC的合成及其表征
• 2.5 P（DADMAC-AM）的合成
• 2.6 聚合物的表征
• 2.7 聚合物对APMP中DCS的控制
• 2.7.1 聚合物处理APMP后白水浊度的测定
• 2.7.2 聚合物处理APMP后悬浮细小组分的测定
• 2.7.3 聚合物处理APMP后总溶解与胶体物质的测定
• 2.7.4 聚合物处理APMP后阳离子需求量的测定
• 2.7.5 聚合物处理APMP后COD的测定
• 2.7.6 聚合物处理APMP后浆料滤水速度的测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 浆料的纤维特性和电荷特性分析
• 3.2 市售PDADMAC固着剂样品分析
• 3.3 引发剂的筛选
• 3.3.1 APS引发聚合PDADMAC
• 3引发聚合PDADMAC'>3.3.2 APS-NaHSO₃引发聚合PDADMAC
• 3.3.3 AIBA·2HCl引发聚合PDADMAC
• 3.4 PDADMAC的单因素合成及表征
• 3.5 不同电荷密度的PDADMAC对APMP中DCS的控制
• 3.6 不同特性粘度的PDADMAC对APMP中DCS的控制
• 3.7 P（DADMAC-AM）的合成及表征
• 3.8 不同电荷密度的P（DADMAC-AM）对APMP中DCS的控制
• 3.9 不同特性粘度的P（DADMAC-AM）对APMP中DCS的控制
• 3.10 PDADMAC与P（DADMAC-AM）处理APMP中DCS的效果比较
• 4 结论
• 4.1 主要结论
• 4.2 论文创新之处
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢
• 附录