劉軍鈦

（深圳市三力星聚合同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司，廣東深圳 518034）

造紙助留劑
——回顧與整理

劉軍鈦

（深圳市三力星聚合同創(chuàng)科技發(fā)展有限公司，廣東深圳 518034）

該文對助留劑的發(fā)展進行了回顧和整理，并根據(jù)實際應用經(jīng)驗，介紹了常用的助留劑系統(tǒng)，分析了目前需要關(guān)注的主要問題。

助留劑；陽離子聚丙烯酰胺；成本；研發(fā)

1 簡介

助留劑是用來降低紙機白水濃度、改善網(wǎng)部保留狀況的一類抄紙化學品。一個或多個化學品共用，組成的助留劑也稱為助留劑系統(tǒng)。

早期機器造紙并不使用助留劑，助留劑的出現(xiàn)和發(fā)展是紙機裝備和造紙工藝不斷進步的必然結(jié)果。縱觀歷史，助留劑從無到有、從簡單到復雜、從自然加入到自動控制，發(fā)展過程可圈可點。

紙機是一個以水循環(huán)為基礎的抄紙系統(tǒng)。紙漿經(jīng)過稀釋和濾水最終形成紙張，而大量的白水則在紙機系統(tǒng)中反復循環(huán)。因為助留劑是唯一能夠顯著改變白水性質(zhì)的抄紙化學品，所以它對紙機抄造的重要性不言而喻。

關(guān)于助留劑的產(chǎn)品、應用和研究，國內(nèi)外已有大量的文獻報道。本文棄多取少，著重回顧并梳理了助留劑的發(fā)展過程，討論了目前的研發(fā)方向，同時根據(jù)實際應用經(jīng)驗對常用的助留劑系統(tǒng)進行了介紹，對使用中需要關(guān)注的主要問題進行了分析。

2 發(fā)展歷史

19世紀歐洲人發(fā)明機器造紙，紙漿在銅網(wǎng)上濾水形成紙張。在此后百多年里，紙漿在濾水過程中的保留狀況一直都不是影響生產(chǎn)的重要因素，客觀上也無助留的需要。

1807年，松香施膠被發(fā)明并使用。施膠需要使用明礬，在長期實踐過程中，人們發(fā)現(xiàn)多加一些明礬，有助于捕獲紙漿中的細小組分，改善紙機的抄造性能，所以明礬可以說是最早的助留化學品[1]。但是，在當時沒有明確助留意識的情況下，很難說明礬屬于真正意義上的助留劑。

直到20世紀50年代，聚丙烯酰胺（PAM）被工業(yè)化生產(chǎn)，真正意義上的助留劑才應運而生。PAM是一種高分子聚合物，具有長鏈分子結(jié)構(gòu)，可以有效地在紙漿中形成絮團，助留效果明顯，從此受到重視。

20世紀70年代，抄紙從酸性施膠轉(zhuǎn)向堿性施膠。棄用明礬、pH升高以及碳酸鈣加填等工藝變化對助留劑提出了新的要求，助留功效更好的雙聚合物和微粒助留劑相繼被開發(fā)應用，陽離子聚合物逐漸成為主流高聚物。

助留劑后來的發(fā)展與抄紙工藝變化、紙機裝備進步和白水封閉循環(huán)有密切關(guān)系。隨著廢紙愈用愈多，清水愈用愈少，成紙灰分和白度愈來愈高，再加上紙機大型化和高速化，如何助留已成為除生活用紙以外絕大多數(shù)紙張抄造所面臨的共同難題。對于現(xiàn)代化紙機來說，助留的意義已不僅僅是降低白水濃度那么簡單。在高車速、大產(chǎn)量和復雜濕部條件下抄紙，如果不利用助留劑把白水濃度控制在一定范圍里，紙漿的濾水性能會變差，紙機的操作性、工藝效率以及成紙質(zhì)量都會下降，這無疑將損害紙機生產(chǎn)和紙張產(chǎn)品的競爭力。

助留劑作為一種造紙化學品，它的興衰自然與造紙工業(yè)的規(guī)模緊密相連。歐洲是機器造紙的發(fā)源地，造紙業(yè)發(fā)達，常用的助留劑幾乎都出自歐洲，并最早在那里應用。20世紀末，新興市場國家造紙工業(yè)開始崛起，助留劑的大規(guī)模應用隨之在這些國家展開。

助留劑的另一個重大發(fā)展是添加的自動控制。以往助留劑的加入都是恒定流量，人工調(diào)節(jié)。這種加入方式有很長的滯后期，不能根據(jù)生產(chǎn)條件波動及時調(diào)整助留劑的用量，導致網(wǎng)部的保留率總是處在波動當中，甚至逐漸下降。近年來，愈來愈多的紙機采用自動控制，即通過電腦把網(wǎng)下白水濃度和高聚物的加入流量聯(lián)鎖，在生產(chǎn)過程中按照白水濃度升高或降低情況自動加大或減小高聚物的加入流量。這種隨時調(diào)整流量的加入方式可以有效地控制網(wǎng)下白水濃度，保證保留率始終處于設定范圍，同時避免過多或過少加入助留劑。

回顧歷史，以下標志性事件曾經(jīng)對助留劑的發(fā)展產(chǎn)生過重要影響。

（1）1879年，德國物理學家赫爾曼·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）提出雙電層模型。法國物理學家路易斯·古愛（Louis Georges Gouy）和英國物理化學家大衛(wèi)·查普曼（David Chapman）分別在1910年和1913年對亥姆霍茲模型進行了修正，將固-液滑動處的電位與溶液內(nèi)部的電位之差稱為Zeta電位。1924年，德國物理學家奧拓·斯特恩（Otto Stern）進一步對古愛-亥姆霍茲模型進行了修正，提出雙電層由緊密層和擴散層組成，二者之間的面稱為Stern層。這些理論解釋了粒子附近的電荷分布情況。

1941年，俄國化學家德查金（Boris Vladimirovich Derjaguin）和物理學家朗道（Lev Davidovich Landau），1948年，荷蘭化學家維韋（EvertJohannesWillemVerwey）和奧弗比克（Theo Overbeek）分別提出膠體穩(wěn)定性理論，稱之為DLVO理論。這個理論解釋了膠體粒子如何在溶液中保持穩(wěn)定和發(fā)生聚沉。

“雙電層理論”和“膠體穩(wěn)定性理論”后來成為化學助留的理論基礎，“絮聚（coagulation）”和“凝聚（flocculation）”2個過程被認為是助留劑的主要作用機理，一直沿用至今[2-4]。

（2）1954年，美國氰胺公司（American Cyanamid Co）開始工業(yè)生產(chǎn)PAM。1955年美國玉米產(chǎn)品精煉公司（Corn Products Refining Co）開始工業(yè)生產(chǎn)陽離子淀粉。1958年美國聯(lián)合碳化物公司（Union Carbide Co）在工業(yè)上制得聚氧化乙烯（PEO）。1963年開始工業(yè)生產(chǎn)聚乙烯亞胺（PEI）[5]。

這些高分子聚合物陸續(xù)被用于紙機助留。以高聚物為主干，助留劑從單元系統(tǒng)發(fā)展到雙元和多元系統(tǒng)。

（3）1959年，造紙工業(yè)首次使用陰離子聚丙烯酰胺（APAM）作為助留劑。

（4）1981年，瑞典依卡公司（Eka）將膠體硅與陽離子淀粉共用，開發(fā)出第1種微粒助留劑，稱為Compozil系統(tǒng)，淀粉后來被陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）所替代。1986年，英國聯(lián)合膠體公司（Allied Colloids）推出第2種微粒助留劑，由膨潤土與CPAM組成，稱為Hydrocol系統(tǒng)。

（5）1989年，芬蘭維美德公司（Valmet）首次在紙機上安裝在線保留測量儀Kajaani RM-200。這種測量技術(shù)可以讓紙機操作人員實時監(jiān)測網(wǎng)部白水濃度和保留率的變化情況。維美德公司隨后把在線保留測量技術(shù)與電腦自控技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出保留聯(lián)鎖控制技術(shù)，實現(xiàn)助留劑加入的自動控制。

（6）1993年，美國氰特公司（Cytec）發(fā)明微聚物，還沒有來得及推廣，該公司即在2000年被瑞士汽巴精化公司（Ciba Specialty Chemicals）收購，汽巴公司將微聚物與膨潤土微粒助留劑共用，開發(fā)出有機和無機2種微粒共用的超微粒助留系統(tǒng)。

3 在我國的使用和生產(chǎn)情況

3.1 使用情況

建國后，我國長期使用小紙機，白水封閉循環(huán)程度低，再加上缺乏專業(yè)造紙化學品，造紙廠基本上不關(guān)心網(wǎng)部的保留問題。在化學品的使用方面，以施膠、加填、染色為主，稱之為“調(diào)料”。

到了20世紀70年代，受國外影響，我國造紙工作者開始關(guān)注網(wǎng)部保留的問題，一方面向國內(nèi)介紹國外的經(jīng)驗，另一方面開始探索在紙機上應用PAM，以提高填料保留和配合施膠，當時的試驗主要由輕工學院、造紙研究所和造紙廠組織。20世紀90年代之前，無論是保留概念，還是助留劑對我國造紙廠來說都是個新鮮事物。

轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在90年代中，煙臺福斯達紙業(yè)、蘇州紫興紙業(yè)、上海韓松紙業(yè)、鎮(zhèn)江金東紙業(yè)、蘇州金華盛紙業(yè)、常熟亞太紙業(yè)和東莞玖龍紙業(yè)等相繼從國外引入大型造紙機；同時外資進入造紙行業(yè)，我國造紙企業(yè)直接采用國外的生產(chǎn)管理經(jīng)驗。大型紙機的客觀需要和管理人員的觀念轉(zhuǎn)變一下子扭轉(zhuǎn)了我國造紙行業(yè)和化工行業(yè)對助留劑的傳統(tǒng)認識，助留劑被愈來愈多的造紙企業(yè)所接受，變成常用的抄紙化學品。

像其他造紙化學品一樣，助留劑能夠在我國快速發(fā)展，除了上述原因以外，還得益于國際造紙化學品公司的積極推廣。造紙工業(yè)開始大發(fā)展，國際造紙化學品公司隨即在我國設立辦事處或分公司，招兵買馬大力推廣，把國外常用的產(chǎn)品、加入設備和應用經(jīng)驗直接推入。

之后，助留劑在我國的推廣和應用幾乎是一帆風順。在國際上，助留劑的應用經(jīng)歷了單元、雙元和微粒助留幾個階段。我國因為起步晚，所以在助留劑的應用上反而一步到位，直接與世界先進水平拉齊。造紙企業(yè)對于使用助留劑表現(xiàn)出了很高的認受性和靈活性，以至于在我國可以找到各種助留劑的應用實例。在助留劑的應用上，造紙企業(yè)過去多聽供應商的建議，現(xiàn)在多有自己的主見。經(jīng)過10多年的尋尋覓覓，目前大多數(shù)紙企都回歸主流助留劑產(chǎn)品和系統(tǒng)。

助留劑在我國的發(fā)展歷史有以下標志性節(jié)點。

（1）1973年，廣東江門紙廠開始對膠體PAM進行小試和生產(chǎn)試驗，結(jié)果表明使用PAM后，填料保留率上升、漿耗下降[6]。1974年，上海市造紙研究所在上海利華造紙廠2號機上試驗CPAM，改善紙漿的保留和濾水性。同年8月，該所又在上海滬光造紙廠試驗CPAM，提高松香的施膠效率。1979年西北輕工業(yè)學院與陜西咸陽造紙廠共同協(xié)作，在該廠凸版紙紙機上試驗非離子聚丙烯酰胺（NPAM）助留劑，提高填料和細小纖維保留率。1981年，上海市造紙研究所在上海江南紙廠3號機試驗APAM，取得了良好的助留助濾效果。

（2）1977年，廣東江門紙廠在一臺紙機上正式使用PAM助留劑，以后又逐漸推廣至3臺紙機使用。1982年，上海長征造紙廠在上海市造紙研究所的協(xié)助下，在印刷涂布原紙生產(chǎn)中連續(xù)使用APAM助留劑，取得明顯效果。

（3）1995年，香港捷眾造紙有限公司2號紙機開機，使用英國聯(lián)合膠體公司推薦的膨潤土微粒助留劑，成為我國內(nèi)地和我國香港最先使用微粒助留劑的造紙企業(yè)。

（4）1996年，蘇州紫興紙業(yè)有限公司銅版紙機開機，使用了膨潤土微粒助留劑，從而成為我國內(nèi)地首個使用微粒助留劑的造紙企業(yè)。

（5）2002年，芬歐匯川（常熟）紙業(yè)有限公司在汽巴精化公司的支援下，在2號紙機使用超微粒助留劑系統(tǒng)，這是這種新型助留劑在全球的首次應用。

（6）2007年岳紙股份有限公司3號機使用超微粒助留劑，這是國內(nèi)首次在以高得率紙漿和廢紙漿為主的紙種上應用這種助留劑系統(tǒng)。

3.2 生產(chǎn)情況

正因為國際化學品公司最先在我國大規(guī)模推廣助留劑，所以當時的助留劑產(chǎn)品幾乎都是進口產(chǎn)品，價格不菲。

此后，助留劑國產(chǎn)化的趨勢快速升溫，進程不斷加快，同時越來越多的國際化學品公司在我國設廠生產(chǎn)。

目前，我國已經(jīng)可以生產(chǎn)和供應各種常用的助留劑產(chǎn)品。但是除了國產(chǎn)膨潤土完全替代進口產(chǎn)品以外，國產(chǎn)CPAM、定著劑、膠體硅和微聚物等始終沒有成為國內(nèi)大多數(shù)造紙企業(yè)，特別是大型紙企首選的助留劑產(chǎn)品。造成這種情況的主要原因是國產(chǎn)產(chǎn)品的效果和溶解性尚待改善，產(chǎn)品性能不夠穩(wěn)定，企業(yè)技術(shù)服務力量薄弱等。

4 種類、特點

目前所有常用的助留劑系統(tǒng)都包含至少1個長鏈的高分子聚合物（稱為高聚物）。因此，評價一個助留劑系統(tǒng)，重點看3個要素，首先是用什么高聚物，其次是在哪里加入它，第3是找哪些化學品與它共用。

歷史上，有很多產(chǎn)品或系統(tǒng)曾經(jīng)被研究、試用或使用過，但最終獲得實際應用，且應用時間較久、應用范圍較廣、影響較大的助留劑還是以下八大系統(tǒng)。其中部分助留劑系統(tǒng)與濕強劑、硫酸鋁、聚合氯化鋁等陽離子化學品之間存在協(xié)同效應，如果同時加入這些陽離子化學品，且用量適當，可以對這些助留劑系統(tǒng)起到增效作用。隨著造紙工業(yè)不斷發(fā)展，這八大系統(tǒng)中有近三分之二的系統(tǒng)已瀕臨淘汰。

4.1 陰離子聚丙烯酰胺

APAM是最早用于助留的高聚物。因為它與紙漿纖維的電性相同，難以與紙漿直接反應，所以使用時，需要先加入鋁鹽或定著劑，依靠這些化學品的陽電性，APAM才能在紙漿中產(chǎn)生有效絮凝。常用的定著劑包括聚胺（PA）、聚二烯丙基二甲基氯化銨（polyDADMAC）和PEI等。

因為APAM需要借助其他化學品的幫助，所以這種“借風使船”的助留方式是APAM助留系統(tǒng)的最大缺陷，它既影響系統(tǒng)的助留效果，又帶來較大的波動性。

4.2 陽離子聚丙烯酰胺

CAPM具有陽電性，從而克服了APAM的主要缺陷。早期使用的CPAM多為叔胺基產(chǎn)品，陽電性受紙漿pH影響。目前廣泛使用的產(chǎn)品為季銨鹽產(chǎn)品，性質(zhì)更加穩(wěn)定，電荷密度多為中等偏低，相對分子質(zhì)量則愈來愈高。

CPAM既可以單獨使用，也可以與定著劑等共用，組成雙聚合物系統(tǒng)。它在效果、成本等方面所具有的優(yōu)點使它成為助留劑當中應用最廣泛的高聚物。

4.3 陽離子淀粉

陽離子淀粉具有長鏈結(jié)構(gòu)和一定的陽電性，曾被用來做助留劑。最早開發(fā)的微粒助留劑就是以陽離子淀粉作為高聚物。但是，與CPAM相比，陽離子淀粉不僅相對分子質(zhì)量相對較低，而且高陽電性淀粉成本較高，所以后來被棄做助留劑，而專做增強劑。

4.4 聚氧化乙烯/輔助劑

PEO是一種非離子聚合物，單獨使用不是有效的助留劑，但它與某些輔助劑（例如酚醛樹脂、改性木素）共用，可在雜質(zhì)含量很高的紙漿中產(chǎn)生一定的助留效果。這2種產(chǎn)品均不帶電性，主要依靠氫鍵與紙漿發(fā)生反應。使用時，在壓力篩之前加入輔助劑，在壓力篩之后加入PEO。

20世紀，機械漿以磨木漿為主，它的得率高，雜質(zhì)含量也高。在這種紙漿中，帶有電性的助留劑難以發(fā)揮作用，而電中性的PEO/輔助劑系統(tǒng)被認為是有效的助留劑。不過，PEO/輔助劑系統(tǒng)的成本較高，效果有限，PEO又對剪切力敏感，與其他助劑也無協(xié)同效應，所以難以推廣使用。后來隨著磨木漿被取代，這種助留劑系統(tǒng)也就少人問津了。

4.5 聚乙烯亞胺

PEI的相對分子質(zhì)量較低，電荷密度較大。從助留作用來看，它是一種處于定著劑和絮凝劑之間的聚合物，既可做定著劑，也可做高聚物。但作為高聚物，它的相對分子質(zhì)量不如CPAM高；作為定著劑，它的成本則不如其他定著劑低，所以應用范圍并不廣泛[7]。

4.6 膨潤土/非離子聚丙烯酰胺

膨潤土/NPAM也是一種電中性的助留劑系統(tǒng)，由英國聯(lián)合膠體公司開發(fā)，專用于磨木漿等雜質(zhì)含量很高的紙漿，應用時間甚至早于微粒助留劑，曾在北歐地區(qū)有較多應用。

使用時，先加膨潤土，然后在紙漿上網(wǎng)前加入NPAM。這種系統(tǒng)的命運與PEO/輔助劑系統(tǒng)相似，隨著磨木漿被取代，這種助留劑系統(tǒng)已經(jīng)江河日下。

4.7 微粒助留劑（陽離子聚丙烯酰胺/微粒子）

微粒助留劑由高聚物和微粒子組成，使用時先在壓力篩之前加入高聚物，再在壓力篩之后加入微粒子。

微粒助留劑的出現(xiàn)可以說是助留技術(shù)的一大創(chuàng)新。這種助留劑把高聚物的加入點從紙機壓力篩之后移到壓力篩之前，從而利用流送設備的剪切力對紙漿的絮凝程度和絮團大小進行修正。這項變動看似簡單，卻極大地縮小了成紙勻度對助留效果的限制，大大擴展了助留劑的作用范圍。

常用的微粒助留劑有膠體硅和膨潤土二大系統(tǒng)，它們都以CPAM作為高聚物，助留機理基本相同，二者的主要區(qū)別在于所用的微粒子不同，由此導致這2類助留系統(tǒng)具有以下不同的特點。

（1）膠體硅為合成產(chǎn)品；膨潤土為天然產(chǎn)品，因而成本較低。

（2）膨潤土可以用于各種濕部pH條件以及各類紙漿；膠體硅只適用于較高pH條件和較潔凈的紙漿。

（3）膨潤土具有抗黏膠作用，除助留助濾以外，還可以單獨用作抗黏膠劑；膠體硅則沒有這種功效。

（4）膨潤土為干粉產(chǎn)品，使用前需要在較強攪拌條件下分散成為液體；膠體硅為液體產(chǎn)品，相比而言，制備較簡單，設備投入較小。

（5）膨潤土是由天然礦物研磨而成，其中含有極少量的篩余物；膠體硅則為純凈產(chǎn)品，不存在篩余物問題。

4.8 雙聚丙烯酰胺系統(tǒng)

過去常用的助留劑系統(tǒng)都只使用1個長鏈的聚丙烯酰胺聚合物。近年來，雙聚丙烯酰胺助留系統(tǒng)有了較多的應用。它由2個CPAM產(chǎn)品組成，其中一個在壓力篩之前加入，另一個則在壓力篩之后加入。這種系統(tǒng)可以在一定程度上滿足低用量下助留的需要。

5 需要關(guān)注的主要問題

助留劑在我國大規(guī)模應用已有20年的歷史。這20年正好是我國造紙工業(yè)快速發(fā)展的時期，一方面，紙張產(chǎn)量從不足變?yōu)檫^剩，市場競爭日益激烈，企業(yè)降成本的壓力愈來愈大；另一方面，在新舊交替時期，紙漿、紙機和抄紙生產(chǎn)呈現(xiàn)出高度的多樣性。在這種情況下，為了滿足各種不同的需要，助留劑的應用可謂是五花八門[8]。

應用差異衍生出許多問題，目前需要特別關(guān)注的問題集中在產(chǎn)品選擇、問題解決、用量調(diào)整和價格成本等4個方面。這些問題如果處理不好，不僅會直接影響助留劑的使用，而且也不利于助留劑的長遠發(fā)展。

5.1 產(chǎn)品選擇

選對產(chǎn)品是用好助留劑的第1步，也是最重要的一步。如果選錯產(chǎn)品，可能就會后患無數(shù)。

產(chǎn)品選擇有一定的規(guī)律，正確的做法是尊重這些規(guī)律，按部就班地選擇，然后通過小試和中試確認其效果，最后在較長時間的使用中，進行優(yōu)化，讓助留劑發(fā)揮出最佳效果。

目前紙企在選擇助留劑時，往往出現(xiàn)2個極端：一個極端是以價格為先，忽視質(zhì)量、忽視綜合成本、忽視服務，這種做法在一定程度上鼓勵了摻假產(chǎn)品和低素質(zhì)供應商的存在；另一個極端是頻繁更換產(chǎn)品，不斷對助留劑進行篩選和試驗，頻繁試驗不僅影響生產(chǎn)，而且短期試驗往往不能很好地反映一個產(chǎn)品或系統(tǒng)的綜合效果。

5.2 問題解決

紙機生產(chǎn)是一個動態(tài)過程，很多變化都會影響助留劑的使用；此外助留劑在正常使用中也常會引起一些意想不到的問題。出現(xiàn)問題后，需要盡快找到問題的原因，然后采取有效措施。如果找不到原因，會讓問題久拖；如果采取的措施不當，不僅不能解決現(xiàn)有問題，還可能引起新的問題。

助留劑問題診斷是一項專業(yè)工作，相關(guān)人員需要具備一定的產(chǎn)品知識和技術(shù)能力，同時還要有足夠的應用經(jīng)驗。助留劑在紙漿中加入，在紙機上顯效，因此它與紙漿和紙機的方方面面都有直接或間接的聯(lián)系。問題發(fā)生后，要在眾多的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、評論當中找出真正的原因，不是一件易事。

目前，在產(chǎn)能過剩、效益不佳的形勢下，相當多的造紙企業(yè)精簡技術(shù)部門和技術(shù)人員。另一方面，助留劑產(chǎn)品價格長期受壓導致供應商的服務能力下降。在這種情況下，如何解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的助留問題，考驗造紙企業(yè)的生產(chǎn)管理水平和供應商的技術(shù)服務能力。

5.3 用量調(diào)整

助留劑作為一種化學品，用量足夠才能有效。而對于微粒助留劑來說，用量更加重要，因為只有當用量足夠，特別是高聚物的用量足夠時，它才能表現(xiàn)出微粒助留的功效。

微粒助留劑使用CPAM和微粒子，前者是助留主體，后者為惰性化學品，單獨使用無任何助留作用。二者配合使用正是利用陽離子高聚物和陰離子微粒子之間的相互反應，產(chǎn)生受控的絮聚和絮團。

目前常用的助留劑都是以絮凝為作用機理，所以紙漿助留與成紙勻度為反比關(guān)系。如圖1所示，作為一種形象比喻，保留向上變化，勻度則向下變化。無論是提高保留，還是向右移動支點，高聚物的用量都必須達到使用要求。

早期，微粒助留劑的用量都很高，例如香港捷眾造紙有限公司2號紙機使用膨潤土微粒助留劑時，CPAM的噸紙用量高達1.5 kg，網(wǎng)部保留率高達90%以上，而成紙勻度良好。如果把高聚物加在壓力篩之后，很難想象噸紙用量達到1 kg以上而不破壞成紙勻度。

目前，各紙機在助留劑用量方面差異很大，特別是CPAM的用量，有的噸紙用量高達1 kg以上，有的低至100 g左右。近年來，由于產(chǎn)能過剩，我國造紙企業(yè)效益下滑，企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，不斷減少CPAM的用量，有些甚至在以全廢紙為原料的情況下，也只用100多克，這樣的用量根本不足以產(chǎn)生良好的助留效果。在使用微粒助留劑的情況下，如果CPAM用量過低，后面加入的微粒子將得不到足夠的陽電性，整個助留劑系統(tǒng)的效果自然大打折扣，造紙企業(yè)反而會抱怨助留劑不好。

5.4 價格成本

為了降低成本，許多造紙企業(yè)都把壓價作為首要之務，通過商務招標、成本包干及頻繁更換供應商等方式達到壓價的目的。這種做法本來無可厚非，不過常用的助留劑已經(jīng)應用很多年，價格在經(jīng)過長期打壓之后，目前已達到非常低的水平。在這種情況下，繼續(xù)壓價就變得看似合理，實則錯誤。

目前，使用單元助留劑的噸紙投入成本一般不到10元，多組分助留劑系統(tǒng)約為10～30元。對絕大多數(shù)造紙企業(yè)而言，這種投入成本在造紙總成本中所占的比例極小，而綜合效益更可能大于投入成本。雖然省一點是一點，但是不要忘記，助留劑直接影響紙機的白水循環(huán)系統(tǒng)，它的質(zhì)量好壞，它的效果好壞都會對紙機運行和紙張生產(chǎn)造成難以估量的影響。在這方面過分節(jié)省，很可能得不償失。

助留劑產(chǎn)品的價格與供應商的盈利息息相關(guān)，當盈利過低時，供應商也會精打細算，要么縮減服務，要么以差充好，最終受害的還是作為用戶的造紙企業(yè)。

圖1 微粒助留劑的優(yōu)勢

6 研發(fā)進展

一直以來，國際化學品公司都是助留劑開發(fā)和創(chuàng)新的主要推動者。廣泛應用的產(chǎn)品、系統(tǒng)及應用方法均出自這些公司。近年來，受成熟國家市場飽和及新興國家無序競爭的影響，國際化學品公司的銷售和盈利都難以增長，研發(fā)能力同樣受到壓制，導致助留劑的創(chuàng)新開發(fā)活動顯著放緩。目前常用的助留劑產(chǎn)品和系統(tǒng)都已在役很久，有些明顯已不適應紙機和工藝發(fā)展的要求。

高聚物是助留劑產(chǎn)生絮凝的主體，幾十年來，PAM作為高聚物一支獨大，助留劑系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)長期沒有改變。

在微粒助留劑出現(xiàn)之后，研發(fā)仍在進行，不過至今亮點不多。研發(fā)方向一是提高助留性能，二是降低應用成本，三是簡化制備使用，主要通過改進現(xiàn)有產(chǎn)品和尋找新產(chǎn)品新技術(shù)這2個方向?qū)崿F(xiàn)這些目標。

對于合成產(chǎn)品來說，改善現(xiàn)有產(chǎn)品性能的方法主要是優(yōu)化產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量和電荷密度，對于天然產(chǎn)品來說，主要是選擇更好的礦源，優(yōu)化產(chǎn)品的改性和加工過程等[9]。

在尋找新產(chǎn)品新技術(shù)方面，主要是開發(fā)性能更佳的化學品，找出產(chǎn)品之間最佳的組合，以及開發(fā)新的處理方式。

已取得實際應用的研發(fā)成果包括：

（1）在三大定著劑（PA、polyDADMAC和PEI）之外開發(fā)新型定著劑；

（2）引入更高相對分子質(zhì)量的CPAM；

（3）開發(fā)水分散型的PAM，替代干粉、乳液等需要較多制備設備的產(chǎn)品；

（4）對填料進行預處理；

（5）開發(fā)雙聚丙烯酰胺助留系統(tǒng)。

我國助留劑研發(fā)的另一個重點是國產(chǎn)化。經(jīng)過近20年的發(fā)展，國產(chǎn)產(chǎn)品正在從“價廉”走向“物美”，國產(chǎn)產(chǎn)品取代進口產(chǎn)品成為趨勢。只有國產(chǎn)產(chǎn)品被廣泛接受，才能讓造紙企業(yè)真正以最低的成本獲取滿意的助留效果。

7 結(jié)束語

助留劑用于紙機網(wǎng)部助留已有幾十年的歷史，大多數(shù)造紙企業(yè)已經(jīng)了解并掌握它的使用方法。歲月流逝，助留劑不斷發(fā)展，重要性與日俱增，應用愈來愈廣。未來，只要紙機還有網(wǎng)部，抄紙就離不開助留劑。紙機裝備和生產(chǎn)工藝更新?lián)Q代只會對助留和助留劑提出更高的要求，為了滿足這些要求，有必要規(guī)范助留劑的生產(chǎn)和使用，開發(fā)新產(chǎn)品和新技術(shù)。

回顧過去是為了照見當下和未來，提出問題是希望啟發(fā)思考和探索。我國是全球最大的產(chǎn)紙國，紙機裝備達世界先進水平，為助留劑提供了廣闊的發(fā)展空間。前20年的應用已經(jīng)打下良好基礎，未來繼續(xù)做好助留劑，用好助留劑，造紙行業(yè)和化工行業(yè)定當更加受惠。

［1］I Brückle.The role of alum in historical papermaking［J］.The Abbey Newsletter，1993，17（4）.

［2］R A Ruehrwein，D W Ward.Mechanism of clay aggregation by polyelectrolytes［J］.Soil Science，1952，73（6）：485.

［3］R Hogg，T W Healy，D W Fuerstenau.Mutual coagulation of colloidal dispersions［J］.Transactions of the Faraday Society，1966（62）：1638.

［4］M Norell，K Johansson，M Persson.Papermaking chemistry［M］. TAPPI Press，1999.

［5］嚴瑞瑄.水溶性高分子［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1998.

［6］江門造紙廠化驗室.施加聚丙烯酰胺降低漿耗的試驗［J］.廣東造紙技術(shù)通訊，1978（3）：44.

［7］王寶玉.助留助濾劑聚乙烯亞胺［J］.西南造紙，2001，30（4）：24.

［8］劉軍鈦.國內(nèi)助留劑的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］.中華紙業(yè)，2007，28（4）：51.

［9］趙謹.國內(nèi)有機高分子絮凝劑的開發(fā)及應用［J］.工業(yè)水處理，2003，23（3）：9.

本文文獻格式：劉軍鈦.造紙助留劑——回顧與整理[J].造紙化學品，2014，26（3）：1-7.

“’2014（第二十四屆）全國造紙化學品開發(fā)與造紙新技術(shù)應用研討會”在杭州隆重舉行

2014年4月22～24日中國造紙化學品工業(yè)協(xié)會在杭州市錦麟賓館隆重召開“’2014（第二十四屆）全國造紙化學品開發(fā)與造紙新技術(shù)應用研討會”。

2013年，我國造紙化學品和造紙工業(yè)經(jīng)濟形勢復雜，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級任務嚴峻，為了進一步加強造紙化學品的創(chuàng)新開發(fā)和生產(chǎn)，應對國內(nèi)宏觀調(diào)控政策、化工行業(yè)環(huán)保問題，以及造紙行業(yè)產(chǎn)能過剩、利潤降低、節(jié)能減排等因素的影響，促進造紙化學品在造紙行業(yè)的應用，更好地推進造紙化學品的發(fā)展以及造紙工業(yè)的清潔生產(chǎn)，中國造紙化學品工業(yè)協(xié)會召開了這次研討會。會議特別邀請了中國造紙協(xié)會常務副理事長曹樸芳教授、南京林業(yè)大學戴紅旗教授、浙江科技學院王立軍教授、天津科技大學李群教授等行業(yè)內(nèi)著名專家教授就造紙行業(yè)2013年1～12月經(jīng)濟運行情況及行業(yè)走勢預判、造紙工業(yè)和造紙化學品新產(chǎn)品、新技術(shù)的發(fā)展及應用做了專題報告，協(xié)會理事長、國家造紙化學品工程技術(shù)研究中心主任、杭州市化工研究院院長姚獻平教授級高工介紹了國家造紙化學品工程技術(shù)研究中心組建情況及發(fā)展思路，協(xié)會副理事長夏華林教授級高工就造紙化學品行業(yè)發(fā)展的形勢和當前的任務做了報告。會議圍繞我國造紙化學品和造紙工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展以及新型造紙化學品的開發(fā)和新技術(shù)應用等諸多課題展開了深入的交流。

南京林業(yè)大學、浙江理工大學、青島科技大學、浙江科技學院、天津科技大學、齊魯工業(yè)大學（原山東輕工業(yè)學院）、東北林業(yè)大學、福建農(nóng)林大學等院校以及中國制漿造紙研究院、全國工商聯(lián)紙業(yè)商會也前來參加會議，會議在了解行業(yè)動態(tài)及造紙化學品開發(fā)和應用交流方面取得了豐碩的成果，在促進造紙行業(yè)和造紙化學品行業(yè)的發(fā)展起到了極其重要的推進作用。

（秘書處）

Retention Aids in Papermaking—Review and Summary

LIU Jun-tai
（Shenzhen Polyco Technology Co.，Ltd.，Shenzhen 518034，China）

In this paper，the development of retention aids was reviewed and summarized.Based on the practical experience，the common retention aid systems were introduced and the main issues one should currently pay attention to were discussed.

retention aids；cationic polyacrylamide；cost；R&D

TS727+.2

A

1007-2225（2014）03-0001-07

劉軍鈦先生（1960-），博士；長期從事助留劑的研發(fā)和應用工作，創(chuàng)建了國內(nèi)首家造紙助留劑專業(yè)網(wǎng)站“助留專家網(wǎng)www.retention.hk”；E-mail：torpedo@ szpolyco.com。

2014-04-02（修回）