有機聚合物微粒助留助濾劑

目前常用的助留助濾劑主要有以下兩大類：

常規助留助濾劑

包括單元和雙元系統，它們的特征是高聚物加在紙機壓力篩出口，以高聚物為主，之前可添加明礬、聚合氯化鋁(PAC)或定著劑，常規的定著劑為聚胺(polyamine)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(polydadmac)和聚乙烯亞胺。

微粒助留劑

由陽離子聚丙烯酰胺和微粒子組成，微粒子是最后加入的化學品，常用的微粒子為膨潤土(bentonite)，膠體硅(silica)和有機微聚物(micropolymer)。本文將重點介紹有機聚合物微粒在助留助濾體系中有關專利技術的發展概況。
 

1有機聚合物微粒助留助濾劑國外技術演進路線

1991年，CA2044698A 1首次公開了在造紙助留助濾系統中加入有機聚合物用以改善對細小纖維和填料的濾水和留著率，向漿料懸浮液中添加離子型有機聚合物微粒，另外還可能添加一種高分子量、親水性的離子型有機聚合物，和/或一種離子型聚合物多糖，比如淀粉，該專利技術填補了有機微粒作為助留助濾劑的空白，至此有機聚合物微粒與膠體硅分別成為助留助濾劑有機、無機微粒的代表。    

2000年以前，對有機聚合物微粒的研究主要體現在對微粒的電荷類型及微粒與其它組份的組合使用方面，代表性的專利有：W09955964  A1通過采用包含帶有一個疏水基團的陽離子型有機聚合物以及陰離子型微粒材料的助濾/助留劑；US5858174  A向漿料懸浮液中加入一種低分子量陽離子有機聚合物和一種高分子量陽離子和/或兩性聚合物以及陰離子無機顆粒；W 00066491 A1將硅石基溶膠和顆粒與陰離子、陽離子和/或兩性有機聚合物結合使用具有非常好的或改進的排水和留著作用，該專利將已知的無機微粒硅石基溶膠與有機聚合物微粒結合使用，為后續助留助濾微粒的復配組合使用奠定了基礎。    

2002年之后特別是到了2005年，對有機聚合物微粒的空間結構、微粒尺寸以及官能團選擇的進一步研究全面展開，其中W00212213 A2披露了由較大位阻的單體生產的陽離子有機聚合物，在含有高含量鹽(高電導率)和膠體物料的原料中，可以獲得改善的排水和保留；W00233171 A1采用包含含硅材料和非溶脹粒徑小于750nm的有機聚合物微粒的絮凝系統使懸浮體絮凝，與應用僅僅聚合物微粒的系統或應用含硅材料而不存在聚合物微粒的系統相比較，前者提供了排水、保留和成形方面的改善；W002101145 A1選擇通過一種或多種烯屬不飽和單體與一種或多種多官能支化劑/交聯劑聚合而成的陰離子有機聚合物粒子與膠體陰離子二氧化硅粒子組合使用，提供具有良好的排水和助留性。

除了與無機粒子硅材料結合使用，有機聚合物微粒還可以與多糖類物質及其它的有機類物質結合作為造紙助留助濾劑，比如W02007078245 A1披露了有機陰離子聚合物和無機陰離子聚合物與陽離子多糖結合用于改善造紙助留助濾效果；FR2929964  A1則是利用至少兩種助留和助濾劑，每種助留和助濾劑都是一種有機物并且具有總陽離子電荷，其分別為主劑和第二助留劑，具體為以下組分：由陽離子(共)聚合物組成的主助留劑，由交聯的陽離子(共)聚合物組成的第二助留劑，其以分散體的形式獲得并置于溶液中，在輕微攪拌下引入纖維懸浮液中實現。
 

2有機聚合物微粒助留助濾劑在華技術演進路線

有機聚合物微粒作為造紙助留助濾劑在中國的專利文獻中公開較晚，應用時間也不是很長，相比于膠體硅顆粒仍屬于相對較新的助留助濾微粒。2007年CN1950571A提供一種生產紙及紙板或類似產品的方法，留著和濾水性能好，向懸浮液添加以下物質：選自硅石衍生物和陰離子或兩性有機聚合物的至少一種第二助留劑；至少一種第三助留劑，由交聯的陰離子有機聚合物構成，具有大于或等于1微米的尺寸并且呈現至少3d1/g的本征粘度。    

同時，中國專利在有機聚合物微粒制備工藝上進行了研究，其中CN101492899A披露了一種造紙濕部微粒助留助濾體系用有機陰離子微粒的制備工藝，在堿性條件下使半代樹枝狀聚酰胺-胺的外層末端基-COOCH₃發生水解變成COONa，即通過對端酯基的半代樹枝狀聚酰胺-胺進行端基修飾制得有機陰離子微粒，制得的有機微粒使紙料留著率高，紙料濾水速度快，紙機運行穩定，白水濃度降低，成紙勻度、光學性能高，該工藝對有機微粒組分的結構組成進行了選擇；與其同期的公開專利CN101760995A披露了將陰離子有機微粒與另一種無機粒子-膨潤土結合使用用以改善造紙助留助濾的技術內容，擴寬了有機微粒與其它無機粒子結合作為助留助濾劑的范圍，其中所用的膨潤土無機粒子的技術演進路線在下文將會具體體現。

值得一提的是，中國專利CN104562830A在近期公開了采用傳統的聚丙烯酰胺與有機聚合物微粒及膨潤土組成三元助留助濾體系在造紙助留助濾系統中的應用，不同類型微粒與聚丙烯酰胺結合使用也預示著未來助留助濾劑的發展方向為復配化、多元化。