造纸湿部化学考试复习精简版
第一章概论
造纸湿部
从纸料制备到纸页成形的这段工序，包括纸料的制备、纸页的成形和压榨。
传统的纸料的制备:打浆、添料和纸料的机前处理。
纸页的成形和压榨则组成了纸机的湿部，包括流浆箱、网部和压榨部。
湿部化学的研究内容
纸料各组分之间的作用
1纸料各组分之间的主要反应、吸附、絮聚与分散等，包括纸料组分的各种表面现象纸料各组分的湿部化学性质
2纸料各组分的胶体化学性质和组分间的胶体作用与造纸中的表面现象
3纸料各组分的电荷并对其进行测定
造纸湿部化学品及其作用机理
1助留剂及其作用机理的研究,并常与助滤剂和助滤机理的研究一起进行
2填料自身的物理化学和光学性质和加填工艺、填料在成纸中的聚集与留着方式和分布情况与成纸性质之间的关系
3对色料颜色调配、色料物理化学性质和色料对纸浆的吸附情况的研究
使用湿部化学助剂的目的：
提高纸机的生产效率，改善纸机的运转性能获得纸张的各种特殊性能。
化学助剂分类：
（1）过程助剂：用于提高纸机生产效率，提高经济效益，比如：助留剂、助滤剂、树脂障碍控制剂、消泡剂等。
（2）功能助剂：满足用户的特殊需求。比如：施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染料等。
湿部化学对纸张性能的影响包括五个方面：
1.结构性能
定量两面差匀度
平滑度和透气度
增加填料用量和提高填料留着率通常可提高纸页的平滑度，降低纸页的透气性。
2.机械性能
影响纸页的机械性能因素
1纤维间的结合强度
2纤维的自身强度
3纸页匀度。
其中湿部化学主要影响纤维间的结合强度，对纸页匀度也有相当的影响，对纤维自身强度则影响很小。
助剂对纸张强度的影响：
1使用各种干强剂，可大幅度提高纤维间氢键结合力，从而显著提高纸页的结合强度和主要取决于纤维间结合强度的一些强度性质，如裂断长。
2用作助留助滤剂的有机聚合电解质也会不同程度地提高纤维间的结合强度，但如果引起纸料中纤维的过度絮聚，导致纸页匀度的恶化，不利于提高纸页的强度性质。
其他的化学添加剂（填料和施胶剂），则会影响纤维间的结合力，降低纸页强度。
3.表观性能
染料和矿物颜料是影响纸页颜色、不透明度和亮度等表观性质的主要原因，但对纸页的光泽度影响较小。
湿部其他助剂对纸张表观性质的影响主要表现在对染料和颜料的留着与聚集上。为了获得高的不透明度和亮度，必须提高矿物填料、颜料的留着率。
4.抗液体渗透性能
5.耐久性
纸张的耐久性主要取决于纤维的种类和辅料成分。
纸张的酸度也是影响耐久性的主要原因。
纤维的化学物理状况、未洗净的杂质、重金属离子等也影响纸张的耐久性，这些都属于湿部化学的范畴。
湿部化学与纸张生产效率和运转性能的关系
湿部化学对纸机的运转性能起着正反两方面的作用。
正：可利用湿部化学改善纸料滤水性能，减少混入纸料的空气和消除泡沫，保持纸机的清洁，并减少纸机白水的固含量。
反：当湿部化学失控时，也会造成树脂沉积、泡沫和腐浆，降低纸料滤水性能，影响纸机的清洁及压榨效率。
1.滤水性能
纸页成形时的滤水速度受纤维与纤维及细小纤维之间絮聚状态的影响很大
如果形成的是大而疏松的、具有保水性的絮聚体，则提高纸料的过滤阻力，降低滤水性能；如果形成的是小而致密、易于泄水的絮聚体，则提高纸料滤水性能。
2.沉积物和结垢
3.泡沫和夹杂的空气
木材原料中的某些活性物质可使空气稳定地存在于纸料中，一旦纸料中带入空气，而纸浆又未洗净或助剂使用不当，则会在纸机湿部出现一系列的与纸料夹带空气和泡沫有关的问题。
解决这些问题最好的方法是找出根源，并消除它，当不能消除时，再考虑用机械或化学方法消除。
第二章纸料各组分的湿部化学特性
造纸配料一般包括纸浆、填料、胶料、染料和各种湿部助剂。
其中纸浆又包括长纤维和纤维性细小纤维，纤维性细小纤维和填料统称为细小纤维。
造纸湿部化学
填料还同施胶剂和染料既可以看作是造纸辅料，又可以看作是造纸功能助剂。
纸料中还含有各种干扰物，即干扰湿部助剂作用的物质，这些物质并非有意添加的纸料组分，但对湿部助剂的使用和湿部化学的控制及成纸质量影响很大。
制备方法对纤维表面特性的影响
化学法制浆
利用各种化学药剂，在特定的条件下将植物纤维原料中位于细胞间和细胞内的大部分木素溶出，使原料的纤维细胞彼此分离成浆。
化学浆纤维的胞间层已经溶掉，经过漂白的纸浆纤维的初生壁也已经被破坏。再经过适当的打浆处理，纤维细胞壁的初生壁和次生壁也被破坏。
机械浆
利用机械方法磨解纤维原料制成的纸浆，机械浆纤维的化学组分变化很小，但浆中除长纤维外还有大量的细小纤维和碎片，一般纤维的损伤较大。
化学机械法制浆
包括化学预处理和机械后处理两个阶段，化学机械浆比机械浆有更多的柔软长纤维组分且纤维表面的细纤维化程度更高。
纤维与水的作用
当纤维浮于水中时，其纤维素和半纤维素组分中的大量游离羟基将借助于氢键作用与水分子发生缔合。
纤维与水的作用程度主要取决于纤维的表面化学特性和纤维的结构形态。
纤维与水的反应只能在无定形区进行。
纤维分散于水中时，纤维可视为水结构的破坏者，即破坏了液相水的缔合结构——簇团，导致形成单个水分子或多半是成对的水分子。
纤维表面的电荷来源
纤维素纤维表面带负电荷
主要来自制浆和漂白过程中引入的酸性基团的电离。这些酸性基团主要是羧基，有时还有木素磺酸基。木素磺酸基是强酸基团，在水中会完全电离释放出溶剂化的质子，使纤维表面带负电荷。
羧基电离受系统pH值的影响，提高pH值，羧基的电离向右移动，从而Cell-COO-含量增加，纤维表面负电荷增强。
在pH值为4～5时，纤维中的羧基有一半电离，到pH值为8～9时，未电离的羧基大约只占全部羧基的万分之一，大部分纤维上的羧基都已经电离。
不同的抄纸体系由于纤维上羧基电离程度差异很大，纤维所带负电荷量的差异也很明显。酸性抄纸的pH值一般为4.5～6.5，中性或碱性抄纸pH值范围一般为7～9。
木素酚羟基、半缩醛羟基和醇羟基是比羧基更弱的酸性基团。这些羟基类基团对纤维的表面电荷影响较小。
纤维中的羧基来源：
来自纤维素和半纤维素碱性降解反应中的剥皮反应，在还原性末端基形成异变糖酸；
来自终止剥皮反应的停止反应，将末端醛基转化为偏变糖酸基；
在漂白中所引起的纤维素的氧化降解则可形成末端羧基和非末端羧基。
制浆中随着木素脱除量的增加，纸浆中残余木素减少，纤维中酸性基团的含量随之降低。
硫酸盐浆由于由于纤维素在制浆中经历高温碱性降解而含有较多的羧基，但亚硫酸盐浆含有较多的磺酸基，漂白中由于木素和半纤维素的溶解，漂白浆的酸性基团含量要比未漂浆的少。
细小纤维的比表面积与表面电荷
细小纤维尺寸小，比纤维具有更大的比表面积，木材造纸纤维中细小纤维的比表面积是纤维的5～8倍。
由于比表面积影响到对助剂的吸附，而助剂只有被吸附才能起作用，所以细小纤维的比表面积是决定其化学行为的最重要的因素。细小纤维在湿部的留着则是各种助剂充分发挥其作用的重要一环。
所有的纤维性细小纤维悬浮于水介质中时都趋于带有表面负电荷，这些负电荷也主要来自于表面羧基的电离。
细小纤维由于其纤维组分含有更多的半纤维素、木素及更大的比表面积，单位质量的细小纤维的羧基和其他可电离酸性基团含量较高，其表面负电性一般要高于相应的纤维组分。
所有影响细小纤维羧基和其他可电离基团含量和电离的因素也会影响到细小纤维的表面电荷。其中，细小纤维的来源和表面化学特性是影响其表面电荷的决定因素。
细小纤维对纸机湿部运转性能的影响
纤维性细小纤维：比表面积大且结晶程度低，也比纤维易吸水润涨，其保水值比纤维高，加上其表面积大，细小纤维可明显降低纸料的滤水性能。
二次细小纤维比原生细小纤维更容易吸水润涨，因此对纸机滤水能力的影响也更大些。
细小纤维滤水性能差也会引起纸页水分增加，进而降低纸机车速和产量。
细小纤维尺寸小，只能依靠胶体作用的聚集机理留着，不可靠机械截留作用留着在抄纸网上。
细小纤维比表面积大，所带负电荷较高，在纸浆体系中比粗大纤维更容易保持分散状态，其留着性能比粗大纤维差。
细小纤维留着率低使大量的细小纤维进入纸机白水，并随白水在体系中循环和积累，从而影响到纸机的清洁程度和运转性能。
细小纤维对纸机清洁程度的影响：
体系中的细小纤维含量高，可产生细小纤维和其携带物质的沉淀。
细小纤维吸附施胶剂等也可能促使产生沉淀问题。
细小纤维可稳定泡沫，从而干扰纸机的运转并影响纸页质量。
细小纤维对纸页性质的影响
细小纤维对纸页性质的直接影响
阔叶木的导管和草浆中的杂细胞引起的纸张掉毛问题、纸张发脆；
一般纸浆的二次纤维均有助于提高纸页的纤维间的结合强度。
细小纤维因其比表面积大、单位质量的粒子数量多，可增加纸页的光散射系数，提高纸页的光学性质。
助剂的选择性吸附对纸页性质的影响
细小纤维组分具有很大的比表面积和表面电荷，对助剂的吸附作用远大于粗大纤维，因此纸料中占比例较小的细小纤维吸附了大量的助剂。
助剂在纸料细小纤维组分上的选择性吸附对纸页性质影响：
①细小纤维携带大部分吸附的助剂，因此细小纤维的留着在很大程度上决定了助剂结合到纸页中的量，实际上也就决定了某一助剂对纸页性质的影响程度。
②细小纤维在Z向的分布决定了纸页的两面性，提高了细小纤维留着率不仅可以提高湿部助剂的使用效率，还可改善纸页的两面性。
③湿部的某些助剂需要留着到长纤维组分上才更有效，细小纤维组分对这些助剂的吸附直接降低了其作用效果。
第四节干扰物质
干扰物质有时也称为阴离子垃圾，是溶解性物质和胶体物质。
干扰物质对影响纸张抄造的影响：
①影响纸机运转
形成的附聚物降低纸机运转性能，增加断头次数。
②影响助剂效能
对施胶剂、干强剂、湿强剂、助留助滤剂、燃料等的效果均有影响。
③影响纸张质量
降低纸页匀度，降低纸页不透明度和亮度，引起小孔和暗点，降低纸张强度。
干扰物的来源和类型
干扰物主要为阴离子可溶性低聚物及非离子型水解胶体物质。
①来自纸浆
木素衍生物、半纤维素、脂肪酸、胶黏剂、胶乳、淀粉等。
②来自阴离子助剂
淀粉、CMC、有机酸、染料等。
③来自填料分散剂
聚磷酸盐、聚丙烯酸盐、杀菌剂等。
④来自清水
腐殖酸、表面活性剂等。
阴离子干扰物对抄纸的影响
(1)其高阴电性使纸浆的阳电荷需要量非常高，加入阳离子助剂，阴离子干扰物首先与这些聚合物发生电中和反应，消耗大量的阳离子助剂，降低阳离子助剂的使用效果。
(2)其高阴电性会影响纸浆中细小纤维的聚集性能，从而影响纸浆的留着和滤水。
解决阴离子干扰物问题的途径
解决阴离子干扰物问题的最好方法：减少或避免阴离子干扰物的出现：
（1）优化制浆工艺，尤其是控制漂白终点pH值和漂损；
（2）强化纸浆的洗涤；
（3）缩短纸浆在碱性条件下和高温阶段的贮存时间。
（4）提高纸料中各组分的留着率；
（5）对白水进行处理。
解决阴离子干扰物问题最直接的办法:
加入其它阳离子助剂之前，先加入电荷中和剂，中和阴离子干扰物，与之形成沉淀性离聚物后固着在纤维和填料表面上。
电荷中和剂：高阳电荷密度的线性低分子聚合物。
纸机在酸性条件下运行，最好的电荷中和剂是硫酸铝。
当以中和可溶性和胶体物质的电荷为主要目的时，应选用无机电荷中和剂；当以中和纤维和细小纤维的表面电荷为主要目的时，应选用有机电荷中和剂。
三章造纸组分的胶体化学
纸料各组分由于具有大的比表面积，且大部分造纸组分间的作用发生在颗粒表面，纸料组分间的相互作用实际上属于胶体化学范畴。
造纸各组分之间的作用：
①纤维、填料和细小纤维的聚集
主要是颗粒间的电荷作用、分子间的范德华吸引力和氢键
②溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附
主要是聚合物分子与固相颗粒间的电荷作用、氢键和范德华力
③树脂和施胶剂的聚集
树脂和施胶剂均为疏水性物质，在水介质中其颗粒间疏水作用力和范德华力占有重要位置。
④树脂和施胶剂在纤维、细小纤维和填料上的吸附
若吸附的对象之间带有同种电荷，则主要由粒子间的疏水作用或范德华力引起，当树脂和施胶剂由于吸附其它阳离子物质而带有正电荷时，则它们之间的作用力为颗粒间的电荷作用、分子间的范德华吸引力。
⑤胶体和溶解性阴离子物质的电荷中和
主价键的离子间作用
⑥溶解性的无机盐和离子的非溶解性产物之间的平衡
主价键的离子间作用
⑦表面活性剂分子胶束的形成
主要是分子间疏水基间的疏水作用力或范德华吸引力
⑧纤维、细小纤维和淀粉等对水的吸附
主要是羟基或羧基与水分子之间的氢键作用
第三节纸料悬浮体的聚集形式
在造纸湿部，造纸工作者非常希望能够控制纸料悬浮体的聚集过程，既能使纸料各
组分最大程度的保留在纸页中，又能使其均匀地分布在纸页中。
电荷中和
纸料粒子被吸附在表面的反离子双电层包围，双电层包括相对不动的吸附层和可相对滑移的扩散层。
电荷中和引起的粒子间聚集是一种凝聚现象，这种聚集所形成的聚集体在水力或机械剪切作用下很容易破坏.
剪切作用一旦撤消，很快引起重聚，并可重聚到原来的程度，这种聚集方式具有完全的可逆性。
电荷补丁模型
低至中等分子量、高点荷密度的阳离子聚电解质与带有负电荷的纸料颗粒混合时，聚合物分子完全进入紧密层，吸附在颗粒表面，使该处的表面电荷完全被中和，并进一步转化成阳离子型，形成阳电荷补丁，而颗粒的其余部分仍带有负电荷。
在颗粒的碰撞过程中，一个颗粒的阳电荷补丁部分可与另一个颗粒的非补丁部分靠静电吸引力相互吸引，从而引起颗粒的聚集。
桥联絮聚
高分子量、低电荷密度的阳离子聚合电解质聚合物分子在水溶液中以较为卷曲的、多链圈链尾的形式存在。
当与带负电荷的纸料混合时，这些聚合物直接以链圈、链尾的形式吸附到带负电的纸料颗粒表面。吸附的聚合物链圈、链尾可直接穿过颗粒表面的双电层向外伸入液相中，当纸料颗粒间发生碰撞时，这些链圈、链尾就可以直接吸附在另一带负电荷的纸料颗粒表面，而引起絮聚。
桥联絮聚是一种絮聚作用，是造纸组分间非常有效而重要的聚集方式。聚合物的分子量不能太高也不能太低。
桥联絮聚体所形成的纸料絮聚体大而疏松，具有一定的抗剪切作用，因此称之硬絮聚体。
桥联絮聚体一旦被剪切作用破坏，聚合物将以平伏构象吸附在纸料表面，转而以电荷补丁机理引发纸料的絮聚，纸料不能重聚到原来的程度，桥联絮聚实际上是不可逆的。空间与空位稳定作用
带有负电荷的纸料悬浮体可利用非离子聚合物对纸料颗粒产生空间或空位稳定作用保持其相对稳定性。
如果非离子型长链聚合物吸附到纸料颗粒表面，并在表面形成一层溶剂化的链圈与链尾，链圈与链尾又可伸出双电层。
当两粒子碰撞时，表面溶剂化的链圈、链尾可相互抵触，防止粒子间的进一步接触，使颗粒达不到絮聚所需要的分子间引力，从而起到防止粒子聚集的作用。这种稳定作用称为聚合物的空间稳定作用。
第四章造纸表面物理化学
纸料是一种包括固液气的多相体系，界面现象与成纸的质量和纸张的生产过程密切相关。表面物理化学是以多相物系为研究对象，研究界面上特殊的物理化学性质和由此产生的一系列现象及其应用的科学。
第一节造纸中的表面现象
一、气体和液体的界面作用——泡沫的产生和消泡剂
不溶性气体分散剂在液体或熔融固体中所形成的分散体系成为泡沫。
造纸体系中形成的泡沫是空气分散到含水液体中形成的粗分散体系。
气泡和液体的密度相差很大,泡沫中的气泡总是很快升到液面，形成被一薄层液膜隔开的气
泡聚集体。
泡沫指这种比较稳定的、被液膜隔开的气泡聚集物。
泡沫的形成过程：
首先液体与气体接触，其次机械搅动提供了形成泡沫所需要的能量，同时体系中还必须存在对泡沫起稳定作用的物质，吸附于液膜上，降低界面张力，提高液膜的强度和弹性，才能使泡沫稳定存在。
蒸煮漂白中产生的大量助泡性有机物
提高了泡沫的稳定性
泡沫问题是影响纸机湿部操作性能和产生纸病的原因之一。
泡沫是热力学不稳定体系，其存在依赖于隔开气泡的液膜。
液膜较厚时，由于气液两相的密度相差较大，液膜在重力作用下必定产生排液作用，因而越来越薄，薄到一定的程度就容易在外界的扰动下破裂，导致气泡聚并，
液膜较薄时，重力排液作用不明显。
液膜内外压力差
决定泡沫稳定性的关键因素:
液膜的表面黏度和弹性。
表面黏度大，液膜不易受外界扰动而破裂，缓慢液膜排液速度，从而增加泡沫的稳定性。
液膜的弹性好，可以自动修复泡沫的变形，使泡沫不易破裂。
泡沫的稳定性越好，对造纸生产的影响越大。
消泡方法：
（1）机械法
如利用高压喷水在敞开式流浆箱内进行消泡；大型生产中，在漩涡除渣器后配除气装置也可消泡。
（2）化学法
使用消泡剂防止泡沫形成并消除已形成的泡沫。
消泡剂作用：
降低液膜的局部表面张力；
降低液膜的表面黏度；
液膜失去弹性和修复能力。
表面活性剂对固体表面的改性——抄纸网和毛毯的保洁
抄纸和压辊表面具有疏水性，不易被水润湿。在纸机湿部与水和其他亲水性纸料组分之间有一定的排斥作用。
纸料组分表面张力较低的亲脂性树脂、胶黏物等于抄纸网和压辊表面的界面张力小，容易吸附其上，而这些组分与水之间界面张力较大，不易分散于水中，很难被水冲洗掉。
树脂的沉积，引起抄纸网的堵塞和压榨辊粘辊。
将由阳离子聚合物和阳离子表面活性剂组成的隔离剂涂覆在抄纸网的纸页成形侧和压榨辊表面，形成一层亲水性的隔离层，使抄纸网和压榨辊被水润湿，则疏水性的树脂和胶黏物在生产中受到抄纸网和压榨辊的排斥，被纸页带走，避免了树脂的沉积。
在聚酯线上化学接枝和交联上一些亲水性接枝聚合物时，毛毯的表面也会形成一个亲水面，并吸附一层水分子，从而对疏水的污染物起到排斥作用，也可减少毛毯的堵塞。
胶束的应用——毛毯清洗
利用毛毯清洗剂清洗纸机毛毯是通过表面化学的方法除去固体表面的污垢。
清洗剂中表面活性剂分子的亲油基对油性沉淀物和毛毯表面均具有较强的吸附作用，可以朝向毛毯或油污表面的方式吸附，使含有油污的毛毯表面润湿，并在毛毯和污物与
水的固-液界面上形成荷电表面。由于毛毯与污物表面所带电荷相同，从而减少污物对毛毯的黏合力，然后通过机械作用和助溶剂的渗透作用将污物除去。
大多数的清洗剂可以形成胶束，胶束的作用是用来补充溶液中吸附的未缔合的表面活性剂分子。
降低纤维间的结合力——柔软剂
纤维之间形成的氢键使纤维之间有很强的结合力，使得纸张具有相当大的紧度和挺硬性，不能满足某些纸张对柔软性的要求。
纸张柔软剂:
含有C16以上疏水基团的表面活性剂，其碳氢链较长，在适当的工艺条件下，以亲油基向外的方式附着在纤维的表面上，可形成非极性隔离膜。
一方面减少纤维之间的氢键结合作用，另一方面分子链易在应力发生相互滑移和运动，从而改善纸页的柔软性。
柔软剂一般包括表面活性剂与油脂类物质。
阴离子表面活性剂可通过纸浆中的电解质或铝盐与纤维结合，排列时使亲油基朝外。
阳离子或两性表面活性剂的阳离子亲水基可直接和纤维结合，疏水基在纤维外形成低能表面，使用效果比阴离子表面活性剂好。
有机硅高分子是以极性键与纤维形成氢键，而疏水基朝外形成低能薄膜，减少纤维间的范德华力，有机硅高分子是效果最好的一种的纸张柔软剂。
聚乙烯蜡、氧化氯乙烯蜡、石蜡及硬脂酸酯、羊毛脂等，主要是渗透到纤维间，起到隔离和润滑作用，使分子易于运动。
提高纸张表面导电性——抗静电作用
干燥的纸张具有很好的绝缘性，纸页与其他物体之间由于摩擦、接触等机械作用，使电荷通过接触面移动，产生电荷分离，导致静电现象的产生。
电荷泄露中和途径:
摩擦物自身的体积传导; 表面传导; 向空气中辐射;
其中表面传导是最主要的途径。
带电防止作用主要受纸张表面电阻率的支配，如能设法降低纸张表面电阻、提高纸张表面电导率，就能防止静电现象的产生。
作为抗静电剂的表面活性剂，一般要求有比较大的疏水基和比较强的亲水基团。
由于纸张表面带有负电荷，使用量最多、性能最好的是阳离子表面活性剂，其次是两性表面活性剂。阴离子表面活性剂也有一些品种优良的抗静电剂。
第三节施胶作用
纤维表面属于低能表面，半纤维素无定形区和结晶程度很差，使得纤维素纤维具有很大的比表面积，大量的亲水基羟基暴露在外，而纤维素纤维交织形成的纸页表面，凹凸不平，存在大量的微孔，起到毛细管的作用，使得各种液体对纸浆有很强的亲和力，因此，水对未施胶的纸张渗透速度相当快。
施胶就是使纸张获得抗拒各种液体渗透的性能。
液体与固体表面间的相互作用——施胶作用的实质
含水液体对纸浆的渗透过程复杂，很可能包括液体与纸张表面的相互作用，向纤维纵深和在纤维表面的扩散，纤维的润涨，液体的蒸发和再冷凝以及液体与纸张各组分之间的化学作用。
施胶主要是降低纸张表面自由能的工艺过程。
第五章湿部电荷及测定
第二节纸料中电荷的来源与性质
表面电荷（组分是分散的颗粒）；溶解电荷（组分是溶解的分子）
一、纸料表面电荷
1.造纸纤维和细小纤维表面电荷
纤维和细小纤维带有负电荷，来源于其极性基团的电离。极性基团中只有羧基能在中性或弱酸性条件下电离。
对于原木和未经化学处理的机械浆，羧基是其纤维表面能够产生电荷的唯一功能基。
2.矿物颜料和填料的表面电荷
矿物颜料和填料表面一般带有正电荷。
瓷土或白土层状硅酸盐类矿物填料表面电荷三种来源：
1低价金属离子对晶格中高价阳离子的类质同相置换；
2晶格缺陷或破键产生的断面电荷；
3八面体体中Al2O3和四面体中SiO2端面羟基的电离作用。
滑石粉的表面电荷主要来源于端面破键和端面Mg-OH和Si-OH的电离。
碳酸钙表面电荷来源于对电势决定离子的吸附作用。
二氧化钛表面电荷来源于羟基的选择性电离。
颜料和填料还可通过表面处理带上电荷，这种改性通常是为了提高颜料的分散性。
造纸湿部化学课件
3.纸料表面电荷的测定
纤维和细小纤维的表面电荷主要来源于可电离的酸性基团，纸浆的酸性基团可以通过酸碱滴定和测定阳离子交换量来确定。
（1）离子交换法——酶洗涤法
测定步骤：
将2g浆分散于水中，调pH值至中性
过滤后，分散在400ml的0.1M的MgCl2溶液中，将酸性基团转化成镁盐形式
将纸浆真空过滤，滤饼用去离子水洗涤，直到滤液用羊毛铬黑-甲基红混合指示剂检验无镁离子为止。
浸渍24h
用滴定洗出液消耗的EDTA的量对醋酸洗提液的累积体积作图，通过外推曲线获得以EDTA 摩尔计的羧基的含量
（2）酸碱滴定法——电导滴定法
测定步骤：
用去离子水洗纸浆至恒定的电导率
将3g浆在0.1mol/L盐酸中浸泡2次，每次45min，酸化纸浆上的酸性基团
过滤纸浆，将纸浆分散在450ml 0.001M的氯化钠中
在搅拌下，用0.1M的氢氧化钠滴定纸浆悬浮液。
将电导率或pH值对碱的消耗量作图
两个转折点之间消耗的氢氧化钠即为羧基所消耗的量
纸浆表面的酸性基团在水中电离以后，形成纸浆的表面负电荷，吸附异性离子后，形成表面双电层，遮蔽了颗粒表面的部分电荷，因此，其表面电荷实际上是不可测的。
通常测定的是双电层滑移面上的电位，即颗粒的Zeta电位。
Zeta电位的大小实际上反映了颗粒表面电荷的大小。
二、溶解电荷
纸浆中可溶性带电荷物质：
制浆和漂白过程中产生的木素衍生物、半纤维素、脂肪酸及填料的分散剂、染料等。
溶解的木素、溶解的半纤维素和其他多糖所带有的基团电离产生负电荷；来自填料的阴离子分散剂也产生负电荷；直接燃料和酸性染料带有强酸性阴离子基团电离产生负电荷。
纸料体系中还包括助留助滤剂、干湿强剂和电荷中合剂加入的各种可溶性聚电解质。
溶解的物质可电离而带有静电荷，但其分子与周围介质之间没有界面，也没有双电层，所以就没有Zeta电位。
溶解电荷的测定可通过与异性聚电解质之间的电中和反应来测定。
造纸用填料与色料化学
造纸填料是一种颗粒很小的白色颜料，是纸料除纤维之外占比例最大的组分。加入量可占纸料组分的20%～40%。
加填的目的是降低纸张生产成本，且纸张的许多性质需要加填才能达到，加填成为纸张生产过程中必不可少的工艺过程。
纸浆由于脱木素程度的不同可呈白色、微黄色和黄褐色。生产彩纸时，需要利用色料对纸浆染色；生产一般纸张时，也要根据用户的要求利用色料调整纸张的色调，有时，可使用色料达到光学增白的效果。
造纸用填料
加填对纸张性质的有利影响：
填料的粒度远小于纤维，纸张加入填料后，通过加填纸页中纤维间的空隙，可提高纸页的匀度和表面平滑度。
加填是控制纸张光学性质的主要手段。填料的白度和折射率一般较纤维高，且填料粒度小，比表面积大，加填可提高纸张的不透明度和白度。
纤维易于吸水润涨，加填后可提高纸张的尺寸稳定性，减少纸张的吸水变形。
通过加填还可调整纸张对油墨的吸收性，增加纸张的适印性等。
加填对纸张性能不利影响：
加填会减少纤维间的结合，造纸纸的强度下降。
加填后印刷时易掉毛掉粉，会增加对纸机的磨蚀。
二填料的类型
填料分类（根据填料的来源和使用目的）
矿物填料，特殊填料，辅助填料。
1 矿物填料
属于经济类填料。
加填即可改善纸张的性能，也可降低纸张的成本，是普通纸张生产中用量最大的一类填料。未经改性高岭土、滑石粉和碳酸钙均属此类。
白土（高岭土）白土或高岭土是一种天然矿物，
主要矿物成分是高岭石，是一种六边形的片状含水硅酸铝。
高岭土按其沉淀方式可分为初级高岭土和次级高岭土。
欧洲有初级高岭土，美国为次级高岭土
高岭土适合不同的纸张种类的加填，也具有各种粒度和白度的产品。
所有用于造纸的高岭土，可用于干法和湿法选矿。
湿法选矿有助于各种处理，因而通常湿法选矿生产的高岭土产品更均一，杂质含量较少，具有较高的白度和亮度。
（2）滑石粉
滑石粉的主要矿物成分滑石是一种具有层状结构的硅酸镁水合物。
其单位晶体细胞由两层Si-O四面体，中间夹一层Mg-OH八面体Mg(OH)6组成,Si-O四面体的顶端氧指向Mg(OH)6八面体，二者依靠共用氧进行连接。
层与层之间靠范德华力结合在一起，因而容易分层，手感滑腻。
滑石颗粒越细，暴露的层面越多，亲水性就越差。超细滑石粉常用作树脂障碍的控制剂。滑石粉是我国应用最多，应用最广泛的造纸填料。
高纯度滑石粉很软很滑，即使粒子大颗粒也可用作造纸填料，
如果要求提高纸张性能，应使平均粒子半径为1.5微米的超细滑石粉。
滑石粉的特征
1有利于改善纸张的平滑度，不透明性和印刷适性。
2磨耗值小可延长抄纸网的使用寿命。
3化学性质稳定，不但适应于酸性抄纸，也可于碳酸钙配合用于中性抄纸。
4与施胶剂有很好的相容性，有利于胶料的留着，防止印刷油墨渗透。
5具有亲油性，能够吸附有机物质，能够在作为造纸填料的同时也起到控制树脂障碍的作用，在废纸脱墨中有利于油墨的脱除。这是高岭土和碳酸钙所不能比拟的。
6具有一定的疏水性和润滑性，能减轻纸张的亲水性，增进纸页的光滑性和柔软性。并减少压光和整饰等操作障碍。
7易于留着在纸和纸板上，降低生产成本。
8化学性质稳定，不会和其他造纸化学品发生化学反应而产生一些有害于造纸的有害有毒物质。
9滑石粉是一种天然产物，经过开采、选矿、粉碎后，在化学结构上无需任何变化即可使用，而且无害。
(3)碳酸钙
碱性填料。
研磨碳酸钙根据其粉碎情况可分为超细磨碳酸钙、细磨碳酸钙、粗磨碳酸钙。
超细磨碳酸钙的平均粒度为0.5～0.9微米，主要用于纸张涂布，有时也用作填料，
细磨碳酸钙的平均粒度为1～3微米，主要用作填料。
粗磨碳酸钙的粒度大于3微米用于填料时一般认为对抄纸网的磨损太大。
碳酸钙对纸的物理强度影响较小
可提高纸张的不透明度，增加纸张的吸墨性，成纸柔软，光泽好，白度高，了用于印刷纸和字典纸。
研磨碳酸钙粒度较大且不均一，遮盖力较差，略高于滑石粉，是一种成本较低的经济填料。沉淀碳酸钙粒度小而均匀，且结构疏松，粒子的聚集形态和几何形状有利于增加光散射界面，具有良好的遮盖力，可替代部分价格昂贵的二氧化钛填料。
2 特殊填料
结构高岭土、合成硅酸盐、二氧化钛、氢氧化铝和一些有机颜料。
特殊填料的加填主要目的：
不是降低成本；改善纸张的某些性能。
(1)结构高岭土
普通高岭土经煅烧或化学处理可得到煅烧高岭土或化学结构高岭土。这对于提高纸张的光泽度、平滑度和对纤维的覆盖率是非常重要的，结构高岭土的白度也较高。
化学结构高岭土颜料是通过化学的方法将蹭状的高岭土聚集起来。形成松散，多孔的高岭土簇状物，高岭土片间的黏度强度较高，可以抵抗颜料制备和涂布的剪切作用。
目前化学高岭土还主要用于涂布。
(2)合成硅酸盐
合成硅酸盐是由含硅物质与酸、碱土金属盐或铝盐反应形成的硅酸沉淀物和各种硅酸盐。硅铝酸钠是造纸中最常用的硅酸盐填料。颜料的结构赋予它高光散射能力和高吸收性，提高纸张的适印性。
(3)氢氧化铝
氢氧化铝（三水合物）是由铝土矿和烧碱反应获得的一种合成填料。氢氧化铝既可用作填料，
．．．．．．．．．．．
也可用来涂布以改善高级纸种的白度，光泽度、平滑度和适印性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。氢氧化铝还具有很好的阻
燃效果。
(4)二氧化钛
是一种高加填效率的颜料，具有非常高的折射率和遮盖力。造纸中使用的二氧化钛包括脱钛型和金红石型两种晶型。
(5)有机颜料
天然有机颜料用于纸张的加填，但多数是以研究为目的的，或生产全‘生物’纸。在涂布中，则使用各种塑料颜料，末期主要标志是没有粒子成膜性，在整个涂布过程中保持离散状态。
3.辅助填料
这些颜料在世界各地都使用，但用量很少。
石膏、缎光白、硫酸钡和硫酸锌。
石膏有时与碳酸钙和高龄土一起用于高级纸张的加填。也可与高岭土一起用于涂布原料。三、加填对纸张性质的影响
填料与纸浆纤维无论是在结构形态还是在物理和化学性质上都存在着巨大差异，当填料和纤维与其它成分一起形成纸张时，会对纸张的性质产生影响。
这种影响即可能来自填料本身的性质。也可能来自加填对纤维间结合程度不利影响和对纸料组分在纸张中分布与作用的影响。
填料在纤维网络中的分布和对纸张强度性质的影响
填充：
填料仅仅填充在纤维网络的空隙中，与周围物质无相互作用，填料仍可改善纸张的光散射性能。
嵌入
填料较薄且扁平的镶嵌在纤维间。纸张的机械性质和光学性质都不会受到影响。
膨胀
一般的填料在纤维网络中会破坏纤维间的结合，作为膨胀剂嵌埋在纤维网络中使纤维膨胀。从而导致纸张厚度和光散射能力的增加，纤维间结合强度降低。
纸张的强度性质取决于纤维间的结合，加填后，纸张强度降低（原因）
1填料不能与纤维形成有效的结合或填料妨碍了纤维间的结合
2纸张的裂纹和孔隙产生的应力集中现象，
3定量不变时增加加填量，由于单位体积内的纤维含量减少，导致强度下降
4填料粒子的粒径越小，强度下降越明显
抗张强度、挺度和撕裂指数受加填的影响较小，粗粒填料比细粒填料对挺度影响小。
碳酸钙的碱性缓冲作用可中和纸张中的酸性物质，加填碳酸钙可使不含机械木浆的纸和机械浆抄成的纸的耐久性得以改善。
2加填对浆内施胶的影响
填料具有很大的比表面积，对施胶剂吸附作用远大于纤维，使得相当部分施胶剂吸附在填料上，但填料又是易流失组分，使得吸附于填料上的施胶剂也随之流失。
大部分施胶剂要通过与纤维的反应固着在纤维上才能产生施胶作用，填料对施胶剂的吸附，相应减少了施胶剂在纤维上的吸附分额，降低了施胶剂对纤维的固着。
填料在纸张Z向上的分布
抄纸网的网孔尺寸远大于填料粒度，在纸料悬浮液刚接触到抄纸网时，如果填料没有聚集到长纤维上，或填料颗粒间没有形成足够大的聚集体，则有很多填料随白水流失，而尺寸较大的纤维被抄纸网截流下来，形成粗糙的网面。
随着纤维交织层的形成，越来越多的填料也开始留在抄纸网上。如果是单面脱水的长网纸机，纸张靠抄纸网的一面，填料含量较少，而另一面填料较多，导致在纸张Z上的分布不均，即两面差。
由于填料性质与纤维差异很大，填料分布的两面差也就导致纸张的亮度、颜色、平滑度和光泽度等光学性质的两面差。两面结构的不同还导致在纸张对油墨吸收性和印刷适应性的两面差。
夹网纸机在网部进行两面脱水，填料分布比较对称，但接近脱水元件外面一层含有相对较多的填料，使得纸的两个网面的填料含量高，中间部分低。
加填对纸张光学性质的影响
对于加填纸张，光散射能力来自三个方面：
1来自未结合的纤维。
2来自纤维性细小纤维和细纤维的散射。
3来自填料。
加填对纸张表面性能的影响
1加填可提高纸张的平滑度。
2填料存在，纸张对水和油墨的吸收更均匀；
填料的大小影响纸张的孔隙率，
1粗大的颗粒增大纸张能够孔隙率
2细小的颗粒会减少纸张的孔隙率
四、加填对纸机湿部运转性能的影响
填料的粒度小于纤维，易进入纸机白水中，加填后导致纸机白水浓度提高，填料（滑石粉）对泡沫具有稳定作用，从而加重泡沫问题。可利用助留助滤剂提高填料的留着率。
大部分填料在水中具有一定溶解度，因此加填会引起纸机白水中可溶盐浓度、pH值变化，加速系统结垢和沉积。
填料易吸附树脂，可减少树脂障碍问题。
使用填料可提高纸料滤水性能。
四、影响染色的因素
1.浆种
碱性染料对木素有很强的亲和力，含大量机械浆纸张用碱性染料。
漂白化学浆最好使用直接染料，直接染料对纤维亲和力强。
纸浆种类对阴离子染料的影响很大，草浆和阔叶木浆比针叶木浆更易吸附染料。
2.打浆程度
纸浆打浆程度高，纤维比表面积增加，成纸的紧度和透光性提高，减少了可见光的反射能力，使成纸的颜色看起来较深。
3.填料
填料粒度小于纤维，比表面积大，可消耗更多的染料，加上填料对染色纤维的掩盖作用，使得高加填的要达到同样的色度需要的染料量高。
4.pH值
pH值对染料的色调和染料留着率具有很大的影响，为了减小颜色变化，染色时应严格控制体系的pH值。多数情况下染料都有一个pH值。
直接染料的最佳pH值为4.5～8.0，阴离子染料适于在碱性条件下使用。
5.水的硬度
提高水的硬度对直接染料和酸性染料的染色有利。水的硬度不影响颜料和碱性染料的留着，但水的硬度对荧光增白剂不利。
6.助剂
硫酸铝主要用于酸性造纸。在加入染料之后加入，可提高低亲和性染料的留着率；在染料之前加入，可降低染色深度和亮度，并可能导致染色的两面差。
助留剂可促进染料的留着。
染料固定剂低分子量、高电荷密度的阳离子聚合物固定剂常用于提高染料在纤维和填料上的留着率。
7.杀菌剂和消泡剂
可与染料或颜料反应，形成沉淀、附聚物，甚至破坏染料结构。因此与染料不相容的化学品应选择适当的加入点。
8.接触时间
随着接触时间的延长，染料和纤维之间会形成更多的氢键。
9.加入地点与顺序
染料加入浓浆中达到相同的染色程度，所需染料较少。
连续染色通常将浆料加入稀释后的浆料中。
当使用具有不同电荷性质的化学品时，它们在与纸料充分混合之前相互不能接触。
在酸性抄纸条件下，应在加入松香和硫酸铝之前加入染料。
10.脱水和留着
纸机脱水能力的变化可影响填料和细小纤维在纸页Z向的分布，而染料对填料和细小纤维具有不同的亲和力，脱水条件的变化将引起染色两面性的变化。
11.干燥温度
过干燥时，某些染料会随着水相迁移到纸张表面，导致染色不均。
12.压光
压光可增加纸张密度，从而增加了染色纸的颜色深度。
13.损纸的影响
生产中，会用有色损纸时，会引起染色深度的变化，就是使用白色损纸也会由于其中含有各种化学助剂而与原浆对染料的接受程度不同。
损纸与生产纸种越接近，对纸张颜色影响就越小。
14.纸张水分
纸张的水分含量越高，颜色就越深。
15.残氯
许多染料可与氯反应而退色，为避免对染料的干扰，对氯要进行严格控制。
第七章纸料的絮聚与助留助滤化学
纸料絮聚一般指各种絮聚剂或助留助滤体系所引起的纸料间的聚集。
纸料的絮聚程度和方式直接决定纸料的留着率和滤水性能及成纸匀度等。
纸料的助留助滤机理和纸料的絮聚机理密不可分。
良好的助留助滤体系不但可提高纸料的留着和滤水性能，适应纸机高速化的发展趋势，还应尽量减少对纸张匀度和其他物理性能的不利影响。
第一节纸料组分的留着方式
纸页的成形
纸料各组分在抄纸网上脱水形成以纤维交织层为骨架结构的湿纸幅的过程
上网纸料中的一部分在网上构成湿纸幅，另一部分通过抄纸网随白水流失。
构成纸幅的纸料组分通过机械和化学的两种机理留着在抄纸网上，即机械截留和胶体聚集作用。
随着纸机车速的提高和助留剂的使用，胶体聚集作用在纸料留着机理中所占比重越来越大，因而逐渐成为纸料尤其是细小纤维组分的主要留着机理。
一、机械截留作用
机械截留作用
抄纸网对纤维的截留作用和在纸机网部形成的纤维交织层对细小组分的截留作用。
开始时，抄纸网不能对细小纤维和填料产生机械截留作用，仅能使粗大的纤维留着在网上，待长纤维形成一定厚度的交织层后，细小组分才会靠纤维交织层的截留作用留在纸幅中。纸幅的两面差，即网面结构比较粗糙，而毯面结构光滑致密，与纸料留着的机械截留机理有关。
纸机车速的提高，使网上纸料通过成形脱水元件时的脉动作用迅速提高，纸料组分在脱水过程中受到的剪切作用和真空抽吸作用很大，单纯的机械截留作用只能使很少细小纤维和填料留在纸幅中，大部分随纸机白水流失。
压力脉冲越大，浆料的浓度越低，由机械截留作用留着的细小组分就越少。
机械截留作用仅对纸料中长纤维的留着有效
为了增加细小组分的留着率及其在纸页中的分布均匀性，应使细小组分吸附在纤维表面，随长纤维组分一起通过机械截留作用留在纸页中
或使细小组分之间聚集成大的絮聚体，直接截留在纸幅中。
二、胶体聚集作用
胶体聚集是细小组分留着的主要机理，包括细小组分间的聚集和细小组分与纤维间的聚集。细小纤维间的聚集形成的聚集体仅含有细小组分，必须靠机械截留作用留在纸幅中，容易造成两面差。
细小组分间的聚集还会因填料粒度的增大和在纸幅中分布不均匀而降低填料的光学性能，这对技术加填不利。
细小组分比表面积大，更容易吸附化学助剂，细小组分的不均匀分布会导致各种助剂的不均匀分布。
细小组分间的絮聚有时应尽量避免。
细小组分最理想的留着方式:
吸附于纤维，与纤维一起被截留在网上，为使细小组分在纸幅Z向分布均匀，应尽力促进细小组分与纤维之间的聚集。
纤维之间的聚集会影响纸张的匀度，应尽量避免。
胶体聚集引发的纸料聚集机理:
最早，硫酸铝，靠电中和作用引起纸料组分的凝聚。
单一阳离子聚合物（聚乙烯亚胺）通过电荷补丁机理引起纸料组分的凝聚。
在单一聚合物和双聚合物助留体系中，高分子聚合物通过桥联机理引起纸料的絮聚。
桥联机理是纸料留着的主要机理。
近年来，出现的微粒助留体系是以多种聚集方式引起纸料的聚集，称之为微粒絮聚机理。
三、纸料留着率
定义：留在纸幅中的物料量与生产加入的物料的百分比。
在纸料留着率的控制中，更多的是控制纸料总留着率和纸料单程留着率、细小纤维单程留着
率及灰分或填料单程留着率。
纸料总留着率：进入卷纸机处的纸页所含物料量与送到纸机湿部的物料量的比率。（对于白水循环和损纸被充分利用的纸机一般为95%以上，一般纸机应在90%~95%）
纸料单程留着率（首程留着率）：
离开伏辊的湿纸页所含物料量与离开流浆箱的物料量的比率。（一般为20%~90%）
第二节纸料的基本絮聚机理
单组分的阳离子聚合物助留体系大部分以基本絮聚机理为助留机理，但具体引起纸料絮聚机理主要与聚合物的分子量、构象、电荷密度、分子结构、功能基和吸附强度有关。
一、电中和机理
机理：
纸料粒子表面带有负电荷，其间相互排斥，但当粒子表面电荷被助留剂完全中和时，则粒子间的静电斥力消失，转而以范德华吸引力为主，从而引起纸料的絮聚。
特征：
以电中和作用为助留机理时仅在纸料被中和到等电点附近时，才会引起纸料的絮聚。
这类助留剂仅在很窄的加入量范围内获得较好的助留作用，当加入过量，体系超过等电点，纸料则重新分散。
由电中和机理形成的纸料的絮聚体仅靠分子间的范德华力结合到一起，很容易受到剪切作用的破坏，但剪切作用一旦消失，则纸料重新絮聚。
助留剂
低分子量、高阳电荷密度的聚合物，包括硫酸铝、聚铝和聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚铵及聚酰胺多胺-环氧氯丙烷等。
硫酸铝作为助留剂，其有效形式是Al3+与羟基形成的阳离子多核铝离子。
常见的聚铝是聚合氯化铝，是氯化铝的中间产物，其有效的多核铝离子形态是Al13。聚合氯化铝中Al13的量主要取决于聚合氯化铝的碱化度和制备方法。
聚乙烯亚胺（PEI）是由乙烯亚胺在酸催化下开环聚合而成，其分支结构中含有伯胺、仲胺和叔胺基的各种胺基基团，需要借助H+获得阳离子化。在酸性条件下电荷密度很高，电中和作用很强。至中性pH值时电荷密度则显著下降。
聚二烯丙基二甲基氯化铵是由二烯丙基二甲基氯化铵单体聚合而成的一种高电荷密度的季铵型阳离子聚合电解质，其电荷密度不受pH值影响，且阳离子的季胺基团在侧链上，对负电荷的可及性和电中和作用很强，常用作电荷中和剂。
聚胺可通过二甲基胺和环氧氯丙烷反应制得，是高电荷密度的季胺型阳离子聚电解质。二、补丁模型
机理：
以分子量10~100万的阳离子聚合物为助留剂时，该助留剂将以平伏构象不均匀地分布在纸料表面，形成带有正电荷的补丁，不同粒子间通过电荷相反部位间的静电作用而引起纸料絮聚。
特征：
粒子间的絮聚不依赖于粒子表面电荷的完全中和，当助剂加入量较低时，纸料就开始絮聚，在助留剂对纸料表面的覆盖率为50%，粒子间的作用几率最大，获得最大絮聚作用。
即使助剂对纸料表面的覆盖率超过50%，粒子间的絮聚作用仍然存在；
因此以补丁机理引发纸料絮聚的助留剂与电中和型相比，可在较宽的加入量范围内引发纸料絮聚。
由补丁机理引发的纸料絮聚，虽然粒子间的结合力为静电作用力，静电作用力大于大于范德华力，但与桥联絮聚相比，仍容易受到剪切力的破坏，然而破坏后纸料粒子的表面电荷并未
发生变化，因此也容易发生重聚。
助留剂
中等分子量的聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺等。
三、桥联机理
机理：
高分子量、低电荷密度的助留剂（阳离子聚丙烯酰胺）以链圈链尾形式吸附在纸料颗粒表面，链圈链尾可伸出颗粒双电层之外，吸附到另一颗粒表面，在颗粒间架桥而形成大的絮聚体。特征：
由于高分子聚合物的架桥作用与其对粒子表面电荷的中和作用无直接关系，可在加入量较低时开始引发纸料间的絮聚。桥联助留剂在很宽的范围内均可引发较高程度的纸料絮聚。
桥联絮聚体的粒子间由柔韧的聚合物链段联接，结构松散，可随剪切力作用产生一定程度的变形而不易受到破坏，具有一定的抗剪切力。
高分子量的桥联聚合物（聚丙烯酰胺）已成为当今主要的造纸助留剂。
桥联聚合物对纸料的助留作用不仅取决于聚合物的分子量和其本身的电荷密度，还与纸料体系的电导率和纸料表面的电荷密度有很大关系。
电导率对絮聚的影响
纸料体系的电导率较高时，电解质对聚合物的电荷屏蔽作用降低了聚合物的电荷密度，使聚合物分子在纸料中以更卷曲的形式存在，相当于降低了聚合物的分子量；
体系的电导率过低时，则聚合物带电基团之间的斥力增大，聚合物分子构象过于延展，相当于增加了聚合物的电荷密度；
增加纸料组分的表面电荷密度，也使聚合物以更易延展的构象吸附。这些变化均降低了聚合物的桥联作用，使聚合物的作用机理由桥联型变为电荷补丁型，从而降低聚合物的絮聚效率。线性高分子聚合物吸附在颗粒表面会发生重构（从链圈链尾变为平伏的构象），且电荷密度越高，重构速度越快，从而丧失桥联能力，转而以较弱的补丁模型重聚。
絮聚体特征
桥联絮聚具有一定的抗剪切力，但絮聚一旦被破坏，絮聚物转而以补丁模型重聚，降低絮聚效率，絮聚具有不可逆性。
加入地点：
以线性高分子聚合物的桥联机理作为主要助留机理时，高分子聚合物的加入点应尽量靠近流浆箱，以减少聚合物的重构并防止絮聚物的破坏。
可使用高度分支的阳离子聚合物来提高纸料在湍动条件下的絮聚效率，高分支聚合物的支链和链尾在聚合物吸附于粒子后，可深入水介质中，对胶体粒子进行桥联。
聚合物在纸料表面的吸附构象决定着絮聚程度。
增加聚合物的分子量，聚合物在纸料表面的吸附层厚度增加，架桥能力提高，纸料絮聚程度随之提高。
电荷密度的影响：
电荷密度太低，分子链段间的斥力太小，其分子过于卷曲，只有链圈、链尾，没有链轨，对纸料组分的吸附作用太小，不能提供适当的桥联作用。
电荷密度太高，分子链段间的斥力过大，吸附后的链圈过小，且吸附在纸料表面上的链轨增加，链圈和链尾相应减少，也不利于桥联。
理想的桥联聚合物特征
具有梳状接枝结构，即聚合物长链上带有短侧链的阳离子低聚物。这些高度集中的电荷簇为聚合物与粒子间提供更大的吸附作用，而链桥部分不带电荷，避免电荷的浪费。
第三节双聚合物助留机理
一、补丁-桥联机理
机理
先加入到纸料中的中低分子量、高电荷密度的阳离子聚合物首先吸附在纸料组分表面，中和其表面负电荷，形成阳电荷补丁；
随后加入的高分子量的阴离子聚合物在不同颗粒的阳电荷补丁之间桥联，引起纸料组分的絮聚。
助剂
阳离子聚合物一般为聚胺、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵或阳离子淀粉。
阴离子聚合物一般为阴离子聚丙烯酰胺。
絮聚体特征
补丁-桥联机理形成的絮聚体大而疏松，具有一定的抗剪切能力，对纸料的絮聚作用非常强，是一种高效的助留体系。
该助留体系常常引起细小纤维间和纤维间的絮聚，细小纤维的留着主要靠纤维交织层对细小纤维絮聚体的截留作用。纤维间的絮聚则引起纸张匀度的恶化，因此，需要仔细控制使用量。
二、桥联-微絮聚机理
由高分子量的阳离子聚合物和带有分支的阴离子聚合物组成的双聚合物助留体系。
机理
线性或略带分支的高分子量、低电荷密度的阳离子絮聚剂首先加入纸料中，引起纸料的大规模絮聚；
絮聚的纸料经历机械剪切作用后，破碎成小絮块；
最后在纸料上网之前加入可溶性的带有分支的阴离子聚合物，重新将小絮块联接起来，形成小而致密的絮聚体；
在改善纸料留着率的同时，也改善了纸料的滤水性能和成纸匀度。
助剂
常用的阳离子聚合物为阳离子聚丙烯酰胺类共聚物，典型加入量为0.03%~0.1%，分支阴离子聚合物的加入量一般在0.01%~0.1%。
带有分支的阴离子聚合物是该助留体系的关键，为丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物。
用水溶性分支聚合物代替交联的有机微粒，在保证获得满意匀度的前提下，可进一步提高纸料留着率和滤水性能；代替常规的线性高分子阴离子聚合物则在提高纸页匀度的前提下，可进一步提高纸料留着率和滤水性能。
高分子量的阳离子聚合物与改性木素组成以桥联-微絮聚为作用机理的助留体系
主要应用于含有大量机械浆、半漂白硫酸盐浆、未漂白硫酸盐浆和未漂白亚硫酸盐浆的抄纸体系。
常用的阳离子聚合物为分子量大于200万的阳离子聚丙烯酰胺类共聚物，其阳离子单体所占比例为10%~23%或更高；
常用的阴离子组分为分子量大于5万的水溶性改性磺化硫酸盐木素。
该体系还可与电荷中和剂聚二烯丙基二甲基氯化铵一起使用，组成凝聚剂、絮聚剂和微絮聚剂三组分联用体系。
聚二烯丙基二甲基氯化铵作用：中和纸料中的阴离子干扰物；
三组分的阳离子聚丙烯酰胺/木素磺酸盐微絮聚体系更适用于含机械浆的各纸种。
三、阴阳离子复合物的桥联助留机理
特征
阴阳离子聚合物可通过两性离子的配对中和反应，形成复合物。
所形成的复合物与相应的阳离子聚合物相比，可在更宽的加入量范围内引起纸料组分的絮
聚，
复合物的电荷比例越接近于其等电点比例，引起有效絮聚的加入量范围越宽。
机理
预先将特定的阴离子聚合物和阳离子聚合物混合，形成庞大的阴阳离子复合物，再加到纸料中，阴阳离子复合物在纸料颗粒间产生强烈的架桥作用，引起纸料的絮聚而提高纸料留着率。
加入地点
由于阴阳离子复合物的强烈的架桥作用，易引起细小组分和纤维产生强烈的絮凝而破坏纸页匀度，因此加入地点设在纸浆和白水混合后的冲浆泵和压力筛的入口处较为适宜。
第四节阴离子微粒助留机理(看懂)就不介绍了看书去吧
PEO/CF双组分助留体系
辅助剂（CF）：磺化硫酸盐木素（SKL）、鞣酸（TA）、酚醛树脂（PFR）、萘磺酸钠（SNS）、改性酚醛树脂（MPR）、乙烯基苯酚-丙烯酸钠共聚物（MVA）
1.PEO与辅助剂复合体的形成
辅助剂可与PEO形成两种类型的缔合复合体。
第一种为平衡复合体，由单个的PEO分子和吸附于其上的辅助剂分子构成；
第二种为非平衡复合体，通过辅助剂将几个卷曲的PEO分子串结起来构成。
典型的平衡复合体有PEO/SKL、PEO/SNS和PEO/MPR。
辅助剂还会影响溶液中PEO分子的尺寸。如辅助剂为SKL时，PEO分子采取延伸的构象，尺寸变大，当辅助剂为MPR时，PEO尺寸变小。
典型的非平衡复合体有PEO/TA和PEO/PFR。
2. 网络助留机理
瞬时网络絮凝机理：
酚醛树脂可通过其酚羟基上的氢原子与PEO分子中的醚氧原子形成氢键结合，并在两个PEO 分子间桥接成一种三维的网络结构，纸料细小组分可被这种网络捕获，之后由于搅拌作用，网络塌陷在纤维上，随纸浆纤维留在湿纸幅中。
但这一机理是不合理的。因此，PEO/CF的复合桥联机理和缔合引发的聚合物桥联机理又先后提出。
3.复合物桥联助留机理
PFR和纤维的混合体系中最可能发生物理化学过程：
PEO与一个或多个助留剂分子首先形成溶解性的初始聚合物复合体。
初始复合体发生聚集，形成一种胶体尺寸的胶状复合体，这种复合体随时间长大。
胶体复合体吸附在体系中的胶乳颗粒上，这一过程可看作是沉积或杂絮聚过程。
两个胶体粒子通过胶体复合体的架桥作用结合在一起。
胶乳粒子与胶体复合体发生杂凝聚形成胶乳絮团。
大的胶乳絮团沉积并留着在纤维表面。
4.缔合引发的聚合物桥联助留机理
PEO本身不能吸附在纤维上，但在辅助剂的作用下，却能吸附到纤维上，引起纸料的絮聚。辅助剂可通过两种方式：
其中一种方式是辅助剂首先吸附到纸料组分上，为PEO提供吸附界面，PEO通过辅助剂将两界面桥联起来。
另一种方式通过PEO形成复合体增加PEO分子链的挺度，使PEO能够吸附到纸料组分上。缔合物作用引发的桥联机理：
聚合物本身没有吸附和桥联作用，但当辅助剂的浓度超过某一临界值时，形成的缔合复合物所引发的聚合物吸附和桥联机理。
PEO/CF助留体系正是以缔合作用引发的桥联机理对纸料组分进行絮聚与留着的。
PEO类双组分助留体系的辅助剂必须具备的条件：
辅助剂能够与PEO分子发生缔合作用，而不需要形成网络或凝胶。
缔合作用能够增加PEO分子链的挺度，或能使聚合物在水溶液中以更为延展的构象存在。PEO能在CF过量的条件下吸附在各纸料组分上。
当PEO/CF复合体吸附到纤维和填料上时，其构象不会发生变化，而应保持其向外延伸的构象。
5.PEO/CF助留体系的改进
存在问题：
PEO要具有良好的助留作用，分子量要超过300万才具有良好的絮聚作用，所形成的絮聚体抗剪切作用越强。
但高分子量PEO在水中难以溶解，且高分子量的PEO抗剪切能力弱，易受水解、水质等因素影响，一般在24小时后即失去助留作用。
改进方法：
利用聚氧乙烯单甲醚丙烯酸酯大单体与丙烯酸酯共聚形成以丙烯酰胺为长链骨架、在其上面接枝聚乙二醇短链的PAM-PEG梳状共聚物。
改进后的特点：
总体抗剪切能力要好于PEO，且PEG-PAM水溶液可以储存很长时间而助留效果没有明显变化。
改进方式：
改进很多是针对辅助剂的，阳离子型的辅助剂是研究热点。其中较多的是利用氨基化合物对酚醛树脂进行改性，获得阳离子型的改性酚醛树脂。
常用的改进剂是正丙烷、二丁胺、三乙胺、二乙基乙醇胺等。
阳离子固着剂、高分子量的PAM和膨润土的使用：
PEO/CF助留体系与适量阳离子固着剂（聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚乙烯亚胺或阳离子淀粉）配合使用有助于提高其助留作用。
阳离子固着剂一般在CF和PEO之前加入，以首先引起细小纤维和胶体干扰物的凝聚。在CF和PEO加入之前，还可加入高分子量的PAM，与酚醛树脂共同起到CF的作用。
PEO/CF还可与膨润土联合使用，利用膨润土与PEO/CF引发的絮聚作用进一步提高细小纤维的留着率，改善纸料在纸机上的滤水性能。
第七节影响纸料絮聚的因素
纸料的絮聚不但与助留体系有关，还受纸料性质和纸张抄造条件的影响。
一、电解质浓度
无机电解质和分子量很低的有机离子通过电荷屏蔽作用影响电解质的分子构象和纸料组分的表面电荷，从而影响到聚电解质对纸料组分的吸附能力和絮聚能力。
纸机白水中的电解质浓度越高，对聚合物和纸料组分的电荷屏蔽作用越大，聚合物分子由于带电基团之间的斥力相应降低而在纸料体系中的卷曲程度提高，使聚合物对纸料组分的吸附能力和在纸料组分间的桥联能力降低，导致纸料的絮聚能力降低。
如何改善絮聚效果：
可通过增加聚合物的电荷密度来改善聚合物的构象与纸料组分的静电吸附力，从而改善纸料