سنتز و بررسی خواص پلی‌آکریل‌آمید گلی‌اکسال‌دار شده به‌‌عنوان عامل مقاومت‌دهی تر و خشک در کاغذ

نوع مقاله: مروری

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، صندوق پستی ۴۳۱۴-۳۱۵۸۵

2 تهران، دانشگاه تهران، پردیس علوم، دانشکده شیمی، صندوق پستی ۶۴۵۵-۱۴۱۵۵

3 کرج، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، صندوق پستی ۳۱۳-۳۱۴۸۵

چکیده

پلیمرهای آمیدی کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند. این پلیمرها در صنایع کاغذسازی به طور کلی  به ‌عنوان زلال‌ساز در تصفیه آب و پساب، ماندگارکننده و پلیمر مقاومت خشک به‌کار می‌‌روند. در این تحقیق پلی‌آکریل‌آمید گلی‌اکسال‌دار شده (G-PAM) به‌ عنوان رزین مقاومت تر موقت در شرایط مختلف سنتز  و کارایی آن در بهبود مقاومت‌های خشک و تر کاغذ با رزین مقاومت تر پلی‌آمیدوآمین اپی‌کلرو هیدرین (PAE) تجاری مقایسه شد. محصولات حاصل از سنتز با طیف‌سنجی FTIR بررسی و واکنش آن با الیاف کاغذسازی تأیید شد. نتایج مرحله اول سنتز نشان داد، دمای ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی گراد به مدت  ۲۵-۲۴ ساعت مناسب‌ترین شرایط واکنش پلی‌اکریل‌آمید با اتیلن­ دی­‌آمین برای تولید پلی‌اکریل‌آمید آمین‌دار محلول در آب است. در مرحل گلی‌اکسال‌دار کردن، دمای ۲۵ تا ۳۰ درجه غلظت ۶% پلی‌آکریل‌آمید آمین‌دار حاوی ۲/۳ میلی‌مول بر گرم آمین و نسبت وزنی ۰/۲  گلی‌اکسال به پلی‌آکریل‌آمید آمین‌دار، به عنوان شرایط بهینه سنتز رزین مقاومت تر با خواص مناسب معین شد. کاربرد G-PAM سنتزشده سبب بهبود قابل ملاحظه­‌ای در مقاومت­‌های خشک و تر کاغذ شد. مقایسه اثر تقویت­ کنندگی G-PAM سنتزشده با رزین PAE تجاری در مقدار مصرف یکسان ۰/۲% (بر مبنای وزن خشک کاغذ و با در نظرگرفتن خلوص هر دو رزین) نشان داد که کاغذ عمل‌آوری شده با G-PAM سنتزشده، ۱۶% مقاومت کششی تر، ۱۰% مقاومت کششی خشک، ۵% مقاومت به ترکیدن و ۲۳% مقدار جذب انرژی کششی بیشتری در مقایسه با PAE در کاغذ ایجاد کرده است. نتایج کلی، تأییدکننده G-PAM سنتزی به ‌‌عنوان رزین مقاومت تر دوست­دار محیط­زیست و بدون تولید ترکیبات کلردار و با کارایی بهتر از PAE بود که اطمینان­ بخش تولید محصولات کاغذی با کیفیت بهتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and Evaluation of Glyoxalated Polyacrylamide (GPAM) as a Wet and Dry-Strengthening Agent of Paper

نویسندگان [English]

  • Rahim Yadollahi 1
  • Yahya Hamzeh 1
  • Hossein Mahdavi 2
  • Shademan Pourmousa 3
1 Faculty of Natural Resources, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, University of Tehran, P.O. Box: 31585, Karaj, Iran
2 University College of Science, School of Chemistry, University of Tehran, P.O. Box 14155-6455, Tehran, Iran
3 Faculty of Agriculture and Natural Resources, Department of Wood and Paper Science and Technology, Karaj Branch, Islamic Azad University, P.O. Box 31485-313 Karaj, Iran
چکیده [English]

Polyacrylamides have wide range of industrial applications as well as paper industry. They are applied mainly as clarifiers, retention and paper strengthening agents. In this research we synthesized a series of wet strength resins based on glyoxalated polyacryamide (GPAM) under different reaction conditions using acrylamide, ethylenediamine and glyoxal as the main materials and their effects on wet and dry-strength papers was investigated. The properties of the polymers were compared with the commercially available polyamideamine-epichlorohydrin (PAE) wet-strength resin. During the synthesis, the obtained products were characterized by Fourier transform infra-red spectroscopy. The tests showed that a water soluble aminated polyacrylamide (PAa) with desired storage stability could be obtained by reaction between polyacrylamide and ethylenediamine (ETD) under the conditions of 50-60°C for 24-25 h. In the next step, the synthesized GPAM under the condition of 25-30°C, 6% concentration of basic polymer containing 2.3 mmol of amine per gram of polymer with the ratio of 0.2 of glyoxal to base polymer showed a good strengthening ability. The obtained GPAM significantly enhanced both the dry- and wet-strength of papers. At similar application level (0.2% of dry mass of the pulp), synthesized GPAM provided superior wet tensile strength, dry tensile strength, burst strength and effective energy adsorption by 16%, 10%, 5% and 23%, respectively, compared to those that were achieved by commercial PAE. The combined results supported that the synthesized GPAM under suitable condition was environmentally preferred as an adsorbable organic halide (AOX) free wet-strength resin and its superior strengthening properties ensured the production of higher quality wet-strength papers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • synthesis
  • resin
  • wet strength
  • Dry strength
  • glyoxalated polyacryamide