利用助剂改善高得率浆纤维的结合强度

李海龙　张红杰,*　李杰辉,2　胡惠仁

(1.天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457；

2.中国制浆造纸研究院,北京,100102)



·增强助剂·

利用助剂改善高得率浆纤维的结合强度

李海龙1张红杰1,*李杰辉1,2胡惠仁1

(1.天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457；

2.中国制浆造纸研究院,北京,100102)

摘要：实验采用不同类型助剂(两性聚丙烯酰胺(AmPAM)、阳离子淀粉(CS)和阳离子微纤化纤维素(CMFC))改善高得率浆(HYP)纤维的结合性能和物理强度,同时尽可能保持其较高松厚度的优势；分析了通过改良助剂添加方式(将助剂先加入HYP中，后与化学浆混合)来改善含HYP纸料的结合性能。结果表明，传统增强剂(强阳离子AmPAM和增强型CS)的增强效果最好,但松厚度下降显著；新型增强剂(CMFC、中性AmPAM、低相对分子质量高取代度阳离子淀粉(LHCS)和聚酰胺-环氧氯丙烷树脂(PAE))的增强效果次之,但对松厚度影响较小。其中,在保持相近松厚度的前提下,CMFC对HYP纤维的增强效果好于增强型CS。改良助剂添加方式的研究结果表明，几种助剂对混合纸料的影响趋势与单独加入HYP的相似,CMFC、LHCS和PAE均可以在松厚度下降幅度较小时,提高纸张抗张强度。

关键词：高得率浆(HYP)；两性聚丙烯酰胺(AmPAM)；阳离子型微纤化纤维素(CMFC)；阳离子淀粉(CS)；结合强度

近年来,高品质的高得率浆(HYP)凭借其在得率、污染负荷、纸张挺度、松厚度和不透明度等方面的优势,用以取代部分阔叶木硫酸盐浆,应用于许多纸种生产中[1-2]。目前,HYP主要用来提高纸张产品的松厚度、挺度、不透明度等性能,同时降低纸浆成本,可应用于超级压光纸(SC)、低定量涂布纸(LWC)、高档印刷纸、薄页纸和无碳复写纸等多种高附加值纸种[3- 4]。

与相同原料化学浆相比,HYP具有较高的松厚度、不透明度和光散射系数。但其纤维表面大多覆盖着木素和抽出物等疏水性物质,纤维挺硬,不易分丝帚化和细纤维化。纸浆中纤维表面暴露出来的游离羟基较少,不利于纸张成形时形成氢键结合,纤维的结合性能较差。因此采用HYP抄造的纸张物理强度较低,纸张成形过程中易形成孔洞和透明点、印刷过程中常出现掉毛掉粉现象。目前,普遍采用的是将HYP与漂白硫酸盐浆(BKP)配抄的方法来降低这些负面影响,抄造出综合性能较好的纸张,从而满足一些对纸张强度和表面性能要求较高纸种的需求[5]。这种方式虽然解决了HYP的一些应用问题,但其结合性能较差的缺陷仍然严重限制着其在高附加值产品中的应用比例和应用范围[2,4- 6]。

改善打浆工艺和抄纸过程的压榨工艺可以一定程度改善含HYP纸张的强度性能。但是,由于HYP浆纤维难于分丝帚化和细纤维化,故打浆能耗较高,且会造成纤维损伤,引起纸张松厚度及纤维自身强度降低；过度压榨则会造成湿纸幅中的纤维被压溃,而使含HYP纸张松厚度下降[2,7]。因此,在含HYP纸张的实际生产中可以采取适当添加增强剂的方式提高纸张的强度性能[8-9]。增强剂一般为富含羟基的可溶性高分子物质,可在纤维之间起连接作用,进而达到增强效果。常用的增强剂有淀粉系列(阳离子淀粉、阴离子淀粉和两性淀粉等)、聚丙烯酰胺系列(阳离子聚丙烯酰胺、两性聚丙烯酰胺等)、纤维素及其衍生物系列(羧甲基纤维素、高度纤丝化纤维素等)、热固型树脂系列(聚酰胺环氧树脂等)和其他低聚糖类(壳聚糖、瓜尔胶等)。

纸张的物理强度直接决定其应用性能,其中抗张强度是纸制品最重要的物理强度指标之一[2]。对于纸张抗张强度的研究较多,其中最为广泛认可的是Page提出的抗张强度理论模型[10-12]。Page提出了一个简单有效的方程来表征纸张的抗张强度,他认为抗张强度主要取决于纤维的自身性能(平均长度、宽度、纤维自身强度)以及纤维间的结合性能(纤维间结合力和结合面积)[10]。相比于纤维结合性能,纤维自身性能很容易进行测定和评价,目前研究工作主要集中于纤维间结合性能[11-14]。纸张的剪切结合强度(Page结合强度,简称PBSI或B)和单位结合面积剪切结合强度(b)可用于表征纤维间结合强度。纸张的PBSI并不能由仪器直接检测手抄片或纸张得到,而是由Page抗张强度理论方程推导并定义的,如公式(1)所示[6,13-14]。从定义可知,纸张的PBSI通常由纸张的抗张指数(T,N·m/g)和零距抗张指数(Z,N·m/g)通过经验公式计算得到。

(1)

与PBSI类似,纤维的b亦不能通过直接检测手抄片而得到相应数据,只能通过相关公式计算得到。但是,其计算过程较繁琐,不仅需要纤维长度、密度、周长、横截面积等参数,还需要纤维的剪切结合强度以及相对结合面积的数据。这些数据中纤维的横截面积、周长、密度以及相对结合面积的检测与计算都比较困难[6,13]。因此,b在评价纤维结合强度时应用比PBSI少。

目前,HYP在高附加值纸种中应用时通常需要采用配抄一定比例的漂白化学浆,以减轻其结合强度较差的负面影响,但这种方式通常需要配抄较大比例的化学浆才能满足纸机生产或者纸种性能的需求,造成生产成本的提高。向HYP中添加湿部助剂可以一定程度上改善成纸的强度性能,同时也会引起纸张其他一些性能的变化(松厚度、匀度、不透明度,以及浆料在纸机上的运行性能等),而且会增加生产成本。因此,系统研究适合于HYP浆纤维(或与漂白化学浆混合的纸浆纤维)的助剂种类、用量以及添加方式等对于有效改善纸张性能或在保证纸张性能的前提下降低成本就显得至关重要。本课题的主要目的是通过添加高效湿部助剂的方式来改善HYP和含HYP浆的强度性能,利用浆张的抗张强度、松厚度及结合强度(通过PBSI表征)等性能参数来评价几种助剂对HYP纤维结合强度的改善效果,进而筛选出对HYP增强效果较好且对其松厚度影响较小的助剂类型,为扩大HYP在高附加值纸种中的应用比例和应用范围提供理论依据。

1实验

1.1实验原料

纸浆：HYP采用的是杨木P-RCAPMP,取自山东太阳纸业有限公司；漂白硫酸盐阔叶木浆(HBKP),由加拿大天柏公司提供。

助剂：两种交联型两性聚丙烯酰胺(AmPAM，分别为强阳离子型和偏中性型),实验室自制；增强型阳离子淀粉(CS)和低相对分子质量高取代度阳离子淀粉(LHCS),浙江益纸淀粉有限公司；聚酰胺-环氧氯丙烷树脂(PAE),上海华伦化工有限公司；两种阳离子型微纤化纤维素(CMFC),实验室自制,表面正电荷密度分别为120.3mmol/kg和245.6mmol/kg。这些助剂中强阳离子型AmPAM和增强型阳离子淀粉属于传统增强剂,其余几种助剂则属于新型增强剂。

1.2HYP手抄片制备

手抄片的制备参照国家标准GB/T24324—2009进行,不同的是：精确量取纸浆悬浮液之后,向纸浆悬浮液中添加一定比例的助剂，并用悬臂搅拌器搅拌，使助剂与纸浆纤维充分且均匀混合。纸浆悬浮液加入助剂后搅拌时间为30s,在标准纸页成型器(7407S,AMC)上抄造手抄片，风干；加入两种AmAPM后搅拌速度为800r/min,其余助剂加入后搅拌速度均为500r/min。此部分实验采用增强型CS、LHCS、两种AmPAM和CMFC,其用量如表1所示。

表1　各种助剂的用量

1.3配抄手抄片制备

选取表面电荷密度为245.6 mmol/kg的CMFC、强阳离子型AmPAM、LHCS和PAE作为增强剂，分别按照一定比例添加到杨木P-RC APMP中进行充分混合,之后再与HBKP进行配抄。各种助剂向HYP悬浮液中的添加方式和用量与1.2一致,PAE用量为0~1.2%(相对于绝干浆),之后再称取一定量的HBKP纸浆悬浮液,两者混合后用悬臂搅拌器中速搅拌(500 r/min)30 s后在标准纸页成型器(7407S,AMC)上抄造手抄片。需要注意的是：添加PAE的样品后期必须经过熟化处理,再检测不同性能指标。本实验中杨木P-RC APMP与HBKP的配比固定为70∶30。

1.4性能检测

分别参照相关国家标准，利用抗张强度仪(SE- 062,L&W)、纸张厚度测定仪(051,L&W)、零距抗张强度仪(2400,PULMAC)等检测手抄片的抗张强度、松厚度和零距抗张强度。

2结果与讨论

2.1几种助剂对HYP浆强度性能的改善

图1为不同类型助剂用量与HYP手抄片抗张指数的关系。

图1　助剂用量与HYP手抄片抗张指数的关系

从图1可以看出,通过浆内添加的方式将3种类型助剂应用到HYP中,可不同程度提高HYP手抄片抗张强度。用量较少时交联型AmPAM类助剂增强效果较好,用量较多时两种CMFC的增强效果较好。用量较少时,强阳离子型AmPAM对HYP的增强效果明显高于其他助剂,手抄片抗张指数随其用量呈先上升后下降趋势。强阳离子型AmPAM用量为0.1%时,手抄片抗张指数(7.98 N·m/g)较空白样(5.79 N·m/g)增加37.8%；当其用量达到0.8%时,手抄片抗张指数达到最大值(15.3 N·m/g),较空白样提高164.4%。与强阳离子型AmPAM相比,其余几种助剂对HYP的增强效果相对较差。两种CS中,增强型CS的增强效果明显优于LHCS；两种CMFC中,表面电荷密度较高的CMFC对于HYP的增强效果更好。几种助剂对HYP的最佳增强效果由强到弱依次为：强阳离子型AmPAM、较高电荷密度CMFC、增强型CS、低电荷密度CMFC和LHCS；其最大增加幅度分别为：164.4%、130.7%、95.7%、82.9%、58.7%和49.6%。

图2描述了不同类型助剂用量与HYP纸浆松厚度的关系。

由图2可知,添加LHCS的HYP手抄片松厚度较空白样小幅上升(用量为2.0%时较空白纸样松厚度提高3.6%)。除LHCS外,添加其余助剂后手抄片的松厚度均出现不同程度下降：强阳离子型AmPAM对HYP手抄片的松厚度降低幅度最大(用量为1.0%时松厚度较空白样降低21.52%)；增强型CS对HYP手抄片的松厚度降低幅度次之(用量为0.8%时松厚度较空白样降低13.3%,继续增加用量，HYP手抄片的松厚度几乎不变)；偏中性AmPAM对HYP手抄片的松厚度降低幅度相对较小(用量为0.8%时松厚度达到最小值,比空白样低9.1%)；在实验所选范围内,HYP手抄片的松厚度随CMFC用量的增加而持续下降,并逐渐趋于稳定,二者添加后HYP手抄片的松厚度最大降幅分别为15.0%(电荷密度为120.3 mmol/kg)和17.9%(电荷密度为245.6 mmol/kg)。总体而言,以强阳离子型AmPAM和增强型CS为例的传统增强剂会造成HYP手抄片松厚度的显著下降；而其余几种新型增强剂则不会造成HYP手抄片松厚度的大幅下降,其中LHCS还可以小幅提高HYP手抄片松厚度。

为探讨几种助剂及其用量对HYP结合强度的影响,实验利用添加几种助剂后HYP手抄片的抗张指数(T)和零距抗张指数(Z)，根据经验公式对其剪切结合强度指数(PBSI)进行了计算。由于添加到HYP中的助剂用量非常少,可以推断其对体系中纤维自身强度不会产生明显影响。因此,可认为少量助剂的加入不会改变手抄片的零距抗张指数。为验证这一预测,本实验除检测添加几种助剂后HYP手抄片的抗张指数之外,还以应用强阳离子型AmPAM和LHCS两种助剂为例检测其零距抗张指数,实验结果如表2所示。

由表2中数据可知,对于强阳离子型AmPAM和LHCS的实验范围,与空白相比HYP手抄片的零距抗张指数的最大增幅分别为2.2%和2.0%。相对于抗张指数的最大增幅(分别为164.4%和49.6%),HYP手抄片的零距抗张指数变化可以忽略不计。由此可见,抄纸时添加较小比例的强阳离子型AmPAM和LHCS等助剂只会引起HYP手抄片零距抗张指数(Z)产生轻微变化的预测是成立的。最终,可以利用未添加助剂的HYP手抄片的零距抗张指数和添加助剂后HYP手抄片的抗张指数通过公式(1)计算相应HYP手抄片的剪切结合强度指数(PBSI)。利用杨木P-RC APMP手抄片的零距抗张指数(112.6 N·m/g,表2中数据表明少量助剂对HYP自身强度仅造成轻微变化,可忽略不计,故本文仅选取空白样零距抗张指数参与计算)和添加不同类型助剂后手抄片的抗张指数,通过公式(1)可以计算不同类型助剂加入后杨木P-RC APMP手抄片的剪切结合强度指数(PBSI),结果如表3所示。

表2　添加助剂的HYP手抄片的抗张指数

表3　添加助剂的HYP手抄片的

由表3可知,添加助剂后HYP手抄片的PBSI均随助剂用量的增加而增大。在实验所选助剂用量范围内,助剂对HYP纤维自身强度仅有轻微影响,根据公式(1)可知添加几种助剂后，手抄片的PBSI变化规律与抗张指数的变化规律非常相似。也可以认为：用相同纸浆抄纸时,若抄造工艺未造成纤维原料的自身强度(零距抗张指数)产生变化,则纸张或浆张的PBSI与抗张指数随抄造工艺参数的变化规律相同。这进一步证实了Page抗张强度理论,即纸张强度主要是由纤维自身强度和纤维间结合强度贡献的[10]。对表3而言,助剂用量相同时,添加强阳离子型AmPAM手抄片的PBSI显著大于添加偏中性AmPAM的手抄片,前者用量仅为0.1%时其增强效果即可优于后者0.3%用量的效果,前者用量为0.3%时，对PBSI的提高效果远高于后者1.0%的用量。同样的,增强型CS对手抄片PBSI的提高效果显著高于LHCS；具有较高表面正电荷密度的CMFC对手抄片PBSI的提高效果更好。由表2数据可以认为,在本实验所选用量范围内,强阳离子型AmPAM对于HYP结合强度具有最佳的改善效果,较高电荷密度的CMFC次之；其余助剂对HYP结合强度的改善效果由强到弱依次为：增强型CS、低电荷密度的CMFC、偏中性AmPAM和LHCS。

2.2几种助剂改善HYP浆结合性能的作用机理探讨

AmPAM结构中的酰胺基可以与纸浆纤维上的游离羟基形成氢键结合而提高结合强度,一定用量范围内,氢键结合数目会增加,从而增加抗张强度。AmPAM由于在生产时引入适量阴离子基团可扩大应用范围(pH值适应范围增加)。此外,AmPAM分子链上不均匀分布着阴阳电荷,带阳电荷的位置可以与纸料体系中带负电荷的纤维和细小组分发生静电吸附形成絮聚,有利于纤维间的结合；带负电荷的位置则和纤维存在斥力,有利于AmPAM在纸料体系中均匀分布,并有效限制絮聚体的形态尺寸,提高成纸的匀度,进而保障成纸强度性能。但是,当强阳离子型AmPAM用量过大时,纸浆体系中会出现过度絮聚,纸张匀度和抗张强度下降[15]。

CS对于HYP纸张强度性能的影响由三方面原因造成[8-9,16]：①CS分子链上带有正电荷,可以与纤维和细小组分发生静电吸附,拉近纤维间距离,促进氢键结合的产生；②CS分子链上存在着较多的游离羟基,可以与纤维之间形成氢键结合,增大纸张纤维网络中氢键结合的数目；③润胀后的CS分子链可以吸附在纤维表面,且仍有部分正电荷和游离羟基暴露,相当于对带负电的纤维进行了改性,并提高了纤维的表面积。因此,CS可改善HYP的结合性能,并提高纸张物理强度。LHCS的增强效果较增强型CS差,主要是由于其分子链较短且阳电荷密度较高,容易吸附并平铺到纤维表面,不能延伸出纤维表面,降低了其增强效果[8]。

CMFC是一种改性纤维素制品,在其制备过程中引入了阳离子基团使其表面带有较多正电荷；同时由于经过强烈的机械处理(高压均质机均质),其特殊的形态尺寸(宽度在2~20 nm,长度可达数十微米)使其具有非常大的长径比和比表面积[17]。当CMFC作为一种特殊助剂添加到纸料体系后,带正电荷的CMFC很容易被吸附在纤维表面而使纤维表面的局部区域带正电荷。带有不同电荷的纤维会在静电吸附力的作用下相互靠近和絮聚,从而造成了原本相对稳定和均匀分散的纸浆体系失稳并产生显著的纤维絮聚现象。纸张成形时,纤维间的距离进一步靠近,吸附在纤维表面的CMFC可以连接在另一根靠近的纤维上,像细线一样将两根纤维扎牢,提高了纤维间的结合力；此外,吸附在纤维表面且紧邻两根纤维接触区域的CMFC还可以起到增大纤维间结合面积的作用。图3所示为添加CMFC与否的纸张中纤维结合模型图。

图3　添加CMFC与否的纸张中纤维结合模型

对比添加几种助剂手抄片抗张指数和松厚度的数据可以发现：当助剂用量同为1.5%时,高表面电荷密度CMFC与增强型CS对HYP松厚度的影响几乎一致(分别较空白下降13.9%和14.1%),但是前者对HYP手抄片抗张指数的提高幅度更大(增幅分别为92.8%和86.0%)；LHCS用量达到0.8%(相对于HYP纸浆纤维)时可以对HYP起到47.2%的增强效果,随后接近稳定,但是其松厚度却有小幅提升。这表明与传统增强剂不同,CMFC、LHCS和交联型偏中性AmPAM在对HYP起到增强作用的同时对其松厚度仅有小幅度的影响。原因可能与各种助剂以及纤维自身的一些细孔的尺寸有关。有研究表明，纸浆纤维上的细孔分布范围在8～20 nm[18-19],而传统链状高分子助剂均可以通过该范围的孔隙[20-21]。传统的阳离子型增强剂(如CPAM和增强型CS等)很容易进入到纤维细胞壁内部,改变了纤维的形变性能,湿纸幅压榨时HYP纤维细胞会被压扁,压榨作用结束后这部分纤维不能恢复原有的中空结构,从而降低HYP纸张的松厚度。CMFC和LHCS等高表面阳电荷密度的助剂加入HYP体系后,会快速吸附在高得率浆纤维的表面,难以进入纤维细胞壁内部[8-9,20],从而避免了松厚度的下降；交联型偏中性AmPAM则由于分子链结构的原因导致其旋转半径较大,难以进入纤维细胞壁内部,且其分子链上不规则分布的阴阳电荷对HYP的松厚度也起到了一定的保护作用。图2中几种助剂用量对HYP手抄片松厚度的影响证实了新型增强剂对HYP松厚度影响较小。

2.3利用助剂提高含HYP纸浆的强度性能

通常纸浆配抄时化学助剂的添加点都在配浆之后,本实验为了使添加到含HYP纸浆体系中的增强助剂能够充分作用于结合性能较差的HYP纤维,进而提高其增强效果,对传统助剂添加方式进行了改良：将几种增强剂与杨木P-RC APMP进行预混后,再与HBKP浆混合抄纸。图4为助剂用量与配抄获得手抄片抗张指数的关系。

图4　助剂用量与含HYP纸浆手抄片抗张指数的关系

由图4可知,实验所选几种助剂与杨木P-RC APMP纸浆悬浮液预先混合后，再与HBKP配抄所得手抄片抗张指数均随着各种助剂用量的增加出现不同程度的增大。用量相同时，4种助剂的增强效果由高到低分别是：强阳离子型AmPAM、LHCS、PAE和CMFC。以用量为1.0%为例,此时添加4种助剂的手抄片抗张指数分别较空白样的增加了56.3%、16.4%、10.1%和9.6%。实验所选用量范围内，4种助剂对于配抄手抄片裂断长的提高分别为56.3%、26.6%、10.1%和26.6%。

这些数据表明,对以上4种助剂，采用先加入杨木P-RC APMP纸浆悬浮液,充分搅拌接触后再与HBKP配抄的方式均可有效提高手抄片的抗张强度。与单独添加到HYP中相比,强阳离子型AmPAM、LHCS和CMFC对于配抄手抄片抗张指数的增强效率均大幅下降。这是由两方面原因造成的：首先,配抄时助剂的用量是根据HYP含量计的,即本实验中各种助剂的用量都是单独添加到杨木P-RC APMP纸浆实验时的70%,助剂用量减少势必会降低增强效果；其次,与HBKP配抄后纸张的强度明显增加,配抄后空白样抗张指数是单一的杨木P-RC APMP纸浆手抄片抗张指数的3.08倍,空白样强度增加会造成增强效率下降。由于加入PAE后,其并不能直接与HYP纤维发生反应,其增强作用是在熟化之后；相对于HYP,PAE对化学浆有更好的增强效果,本实验中PAE的增强效率显著增加，实际上是由于配抄时加入了一定比例的HBKP造成的。

图5为助剂用量与配抄后手抄片松厚度的关系。

图5　助剂用量与含HYP纸料手抄片松厚度的关系

由图5可知,随着助剂用量的增大,配抄后手抄片的松厚度均出现下降。除PAE外,添加其余3种助剂的手抄片松厚度随着用量的增加持续下降。4种助剂对于配抄后手抄片松厚度的影响由强到弱依次为：强阳离子型AmPAM、CMFC、LHCS和PAE,前3者的最大降幅分别为14.2%、6.1%和2.4%。与单独加入HYP相比,几种助剂对配抄后手抄片松厚度的影响也显著下降,其原因与增强效果下降的原因是一致的。

3结论

将3种类型助剂应用于高得率浆(HYP)纤维体系可以不同程度提高其手抄片的抗张强度,同时对其松厚度产生一定影响。几种助剂加入HYP后,其手抄片Page结合强度(PBSI)的变化趋势与其抗张指数类似,说明上述几种助剂对于HYP的增强作用均是通过提高纤维在纸张中的结合强度实现的。其中,用量较少时(小于1%,相对于HYP纤维，以下同),两性聚丙烯酰胺(AmPAM)类助剂的增强效果较好；用量较多时(大于2%),阳离子型微纤化纤维素(CMFC)类助剂的增强效果较好。传统增强剂(强阳离子型AmPAM、增强型阳离子淀粉(CS)、低相对分子质量高取代度阳离子淀粉的增强效果最好,但会造成松厚度显著下降；几种新型增强剂(偏中性AmPAM、高取代度阳离子淀粉(LHCS)、聚酰胺-环氧氯丙烷树脂(PAE)和CMFC)的增强效果次之,但其对松厚度的影响相对较小。当用量为1.5%时,高表面电荷密度CMFC与增强型CS对HYP松厚度的影响几乎一致(分别较空白下降13.9%和14.1%),但前者对HYP手抄片抗张指数的提高幅度更大(增幅分别为92.8%和86.0%)。

通过改良增强剂添加方式(将增强剂加入HYP悬浮液中,之后再与化学浆混合)可以有效改善含HYP纸料的结合性能,最终提高纸张抗张强度。几种助剂对含HYP纸料的影响趋势与单独加入HYP中的相似,强阳离子型AmPAM的增强效果最好,但松厚度下降最显著；高表面电荷密度CMFC和LHCS的增强效果次之,二者对松厚度的降低较小；PAE也可以通过熟化后自身强度增加而起到一定的增强效果,并且几乎不影响纸张松厚度。

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(责任编辑：马忻)

Using Different Additives to Improve the Inter-fiber Bonding Strength of HYP

LI Hai-long1ZHANG Hong-jie1,*LI Jie-hui1,2HU Hui-ren1

(1.TianjinKeyLabofPulp&Paper,TianjinUniversityofScience&Technology,Tianjin, 300457;2.ChinaNationalPulpandPaperResearchInstitute,Beijing, 100102)

(*E-mail: hongjiezhang@tust.edu.cn)

Abstract：Different kinds of chemicals, including amphoteric polyacrylamide (AmPAM), cationic starch (CS), and cationic microfibrillated cellulose (CMFC), were used in this paper to improve the inter-fiber bonding capacity and physical strength properties of poplar P-RC APMP with few sacrifice of its high bulk. The results showed that the traditional chemicals (positive AmPAM and CS) had the best strength improvement for HYP handsheets, but the bulk decreased dramatically. The new kinds of chemicals, which included CMFC, neutral AmPAM, and LHCS cationic starch with low relative molecular weight and high sufortution degree, had the positive effect on the strength properties and bulk. Furthermore, the addition modes of chemicals were modified to enhance the bonding properties of HYP-containing pulps, that was the chemicals were first added into the HYP, then the HYP was mixed with chemical pulp. The results showed that there were similar trends of strength improvement for two kinds of conditions (the HYP-containing pulps and HYP only). The CMFC, LHCS and PAE could improve the tensile strength properties of HYP-containing papers in different degrees with maintaining less decrement of bulk.

Key words：high yield pulp (HYP); amphoteric polyacrylamide (AmPAM); cationic microfibrillated cellulose (CMFC); cationic starch (CS); bonding strength

*通信作者：张红杰先生,E-mail:hongjiezhang@tust.edu.cn。

基金项目：国家自然科学基金项目(31370577)。

收稿日期：2015-10- 09(修改稿)

中图分类号：TS727+.2

文献标识码：A

DOI：10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.02.001

作者简介：李海龙先生，在读博士研究生；主要研究方向：高得率浆的清洁生产与高值化应用。