隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對包裝材料的要求也越來越高，不僅要保護商品、方便運輸，還要能更大幅度的提高商品附加值，這從強度、適印性、成本等各方面給瓦楞紙生產廠家提出了更高的要求，而未來瓦楞紙箱業(yè)必然朝著高強度，低定量和高印刷精美度等方向發(fā)展。
在瓦楞紙的實際生產中，要提高其質量主要有兩種途徑，一是提高原料性能，二是合理使用化學品。眾所周知，瓦楞原紙的生產原料以回收利用的廢紙為主，原料性能較差，如果從改善原料結構的角度入手，優(yōu)化廢紙原料或者添加優(yōu)質漿料，無疑在成本上有較大壓力。而通過合理的使用一些化學品，不僅成本較低，而且能顯著的提高產品的性能，滿足市場需求。目前瓦楞紙生產過程中使用的化學品主要有增強劑、施膠劑等幾大類。
1、瓦楞紙生產中使用的增強劑
瓦楞原紙之所以能滿足商品運輸和包裝的需求，主要得益于其特殊的結構和較好的強度性能，其中環(huán)壓強度和挺度是瓦楞原紙最主要的強度性能指標。目前，基于環(huán)保和成本的要求，降低瓦楞原紙的定量是瓦楞紙箱發(fā)展的趨勢，同時，為了保持甚至進一步提高產品的強度，只能通過使用一些成本較低且增強效果顯著的增強劑。雖然增強劑的使用會引起紙頁厚度的下降，但它不影響單根纖維的強度，而能增加纖維的結合強度和Z向強度，從而起到提高環(huán)壓強度和補強的作用[1]。
目前使用的一些增強劑，在其分子中帶有羥基、胺基等基團，可以與纖維的羥基形成氫鍵結合，提高纖維的結合強度，從而可以顯著的改善瓦楞原紙的挺度和環(huán)壓強度。按合成單體來分，目前使用的增強劑主要有淀粉類化學助劑、聚丙烯酰胺類增強劑、共聚乳液型增強劑等[7,8]。
1.1 淀粉類增強劑
紙用變性淀粉的品種主要有陰離子淀粉干強劑、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、淀粉黃原酸酯、非離子淀粉、陽離子淀粉、兩性離子淀粉以及淀粉與乙烯基單體的接枝共聚物，在造紙增強劑中占有很大的比例。其中用于瓦楞原紙增強的淀粉主要有陰離子淀粉、陽離子淀粉和噴淋淀粉等[1,2]。
陰離子淀粉可有效地增加紙頁的挺度，從而提高瓦楞原紙的環(huán)壓強度。而使用層間噴霧淀粉，不僅能增加層間結合強度，還能提高紙板的挺度，進而提高紙板的環(huán)壓強度，在全廢紙的瓦楞芯紙中使用噴淋淀粉，紙頁定量135g/m2，用量為3%，可提高環(huán)壓強度50%左右；用量為6%，可提高環(huán)壓強度67%左右。將陽離子淀粉應用于瓦楞原紙，可同時提高抗張強度和環(huán)壓強度，但它對提高紙頁的裂斷長比環(huán)壓強度更有效，將冷溶陽離子淀粉用于70%的箱紙板和30%的書刊廢紙組成的瓦楞原紙漿，添加量為2.0，環(huán)壓指數(shù)增加23.92%~26.97%，其使用效果與熱溶陽離子淀粉相當（28.3%），但前者可常溫糊化，操作方便，成本較低。
1.2 聚丙烯酰胺（PAM）類增強劑
聚丙烯酰胺是一種多功能水溶性的線性高分子聚合物。在工業(yè)生產上主要是以丙烯腈為原料經催化劑催化水合而制得丙烯酰胺單體，再將丙烯酰胺經自由基引發(fā)聚合成各種相對分子質量的聚丙烯酰胺。PAM和它的衍生物可以用作絮凝劑、增稠劑、紙張增強劑以及液體的減阻劑等[3,4]。
聚丙烯酰胺作為造紙增強劑使用時，由于纖維本身帶有負電荷，且目前二次纖維的大量使用，使抄紙的濕部環(huán)境越來越惡劣，含有多種雜離子，而非離子型聚丙烯酰胺本身不帶電荷，無法直接與纖維結合，其增強效果甚小，因此必須先對其進行改性，生成陰離子、陽離子或兩性聚丙烯酰胺才能使用。近年來聚丙烯酰胺類增強劑的使用量逐漸增加，有逐步取代改性淀粉的趨勢。
陰離子聚丙烯酰胺(APAM)用作干增強劑，必須在高濃度的硫酸鋁存在下，通過Al3+的絡合，靜電吸引使聚丙烯酰胺分子帶有的負電荷(R-COO-)與纖維帶的負電荷相互橋聯(lián)成配位鍵，形成空間網狀結構，達到增強作用[1]。由于它必須在強酸性條件下抄紙，且電荷單一，易受到漿中雜離子干擾，增強效果較差，因此，目前使用不多。
陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)是一種優(yōu)良的增強劑，CPAM分子結構中的陽離子基團容易吸附在帶負電的纖維上，起到架橋的作用，促進纖維間的相互作用，同時，吸附到纖維上的增強劑有助于酰胺基與纖維上的羥基形成氫鍵，從而提高了紙張的強度。CPAM不僅有效地提高挺度和環(huán)壓強度，還能有效的改善干強度性能[1,2,4]。相對于淀粉類助劑，陽離子聚丙烯酰胺更能顯著地改善環(huán)壓強度。
而兩性聚丙烯酰胺型紙用增強劑是利用高分子鏈上的酰胺基(-CONH2)與纖維上的羥基(-OH)形成氫鍵(這種鍵能大于分子間的范德華力)，而使纖維之間互相交織增強，達到使紙干強度提高的目的[1,2,4]。兩性多元共聚型聚丙烯酰胺除了氫鍵作用外，高分子鏈上的陽離子功能團可以直接和纖維素負電荷形成離子鍵，而陰離子功能團則可以通過配位絡合與體系中的Al3+結合，和纖維形成配位鍵，故通過兩性多元共聚型聚丙烯酰胺的作用，可促使纖維之間形成交聯(lián)網絡，其用量越大時，這種交聯(lián)網絡就越致密，相應紙的干強度(包括裂斷長，環(huán)壓強度等)就越大。由于兩性聚丙烯酰胺具有其獨特的優(yōu)點，目前已成為國內外研究的重點。
目前在瓦楞紙生產中使用的主要有陽離子聚丙烯酰胺型和兩性聚丙烯酰胺型。向普通廢紙漿中添加1%~1.5%的陽離子型聚丙烯酰胺增強劑，可將環(huán)壓強度提高23%~30%[2]。王進等人通過自由基共聚反應合成陽離子聚丙烯酰胺，用作瓦楞原紙環(huán)壓強度增強劑，結果表明，陽離子聚丙烯酰胺的分子量對瓦楞原紙的環(huán)壓強度的影響較大，分子量為40萬左右的陽離子聚丙烯酰胺對提高瓦楞原紙的環(huán)壓強度和抗張強度最佳，而且其增強效果隨著用量的增加而增大，向回收箱紙板漿中添加0.6%的共聚物可將瓦楞原紙的環(huán)壓強度提高22.1%。而對于兩性聚丙烯酰胺型也有較多的相關研究，國內彭曉宏、沈家瑞合成了聚(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨-CO-丙烯酰胺-CO-丙烯酸)兩性紙張增強劑，經實驗驗證，加入紙漿中后，成紙的干強度和撕裂度都有明顯提高。四川邦貝化學公司生產的合成改性聚酰胺樹脂(BNP-III-2)，屬兩性復合離子型，它含有大量的羥基、酰胺基和羧基等活性基團，在用90％普通廢紙漿和10％牛皮箱紙板漿生產160g/m2瓦楞原紙時，添加1％的BNP-III-2，環(huán)壓指數(shù)可全部達C級標準，節(jié)省了成本[1]。陳港等人比較了陽離子淀粉、兩性淀粉、PAM等造紙助劑在瓦楞原紙抄造中的增強效果，發(fā)現(xiàn)對紙頁環(huán)壓強度提高最為有效的是陽離子PAM，其余依次為兩性PAM、陽離子淀粉、兩性淀粉和陰離子PAM，但隨著用量的增加，陽離子淀粉的使用效果較陽離子PAM更好，綜合考慮成本，使用陽離子淀粉更有利。
1.3 共聚乳液型增強劑
共聚乳液型增強劑是一類新型高效的造紙施膠劑，它采用多種功能單體在一定條件下聚合而成。根據(jù)使用要求，可以在高分子鏈上引入陽離子或陰離子單體，相應地制成陽離子型乳液聚合物或陰離子型乳液聚合物，它們可以單獨使用，也可與其它助劑復配使用。目前，通過添加這類助劑增加瓦楞原紙的環(huán)壓強度的研究比較多[1,2,4]。
造紙用陽離子乳液型增強劑一般是苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯酰胺、季銨鹽的共聚物。如以丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為原料，通過無皂乳液聚合制備陽離子共聚物(PMAA)乳液，添加到草漿中，用量為0.75%~1.25%(對絕干漿)時，環(huán)壓強度指數(shù)提高37.1%~41.6%，抗張強度和耐破度分別增加30%、100％左右[1]。
而陰離子乳液中聚醋酸乙烯酯的應用效果較好。聚醋酸乙烯酯對瓦楞原紙的環(huán)壓強度具有較好的增強作用。將其加入以草漿或廢紙漿為原料的瓦楞原紙中，分子間交織形成一種網絡結構，如同在紙內加入分子水平的“鋼筋”，可將紙張中的纖維更好地聯(lián)結在一起，形狀更加固定。它能在提高成紙的戳穿強度和耐破強度等物理指標的同時，增加環(huán)壓強度。相關資料顯示：醋酸乙烯酯對廢紙漿瓦楞原紙的增強效果更明顯，可使其環(huán)壓強度提高20%~130%。增強后的瓦楞原紙可以達到或超過目前用于出口包裝紙箱的高強度瓦楞原紙的某些物理指標。
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