聚丙烯酰胺（PAM）在造纸工业中是一种重要的多功能湿部助剂，主要应用于造纸的湿部工艺（即纸页形成前的浆料处理阶段）。它主要通过其高分子量和特殊的电荷特性（主要是阳离子型和阴离子型）发挥多种关键作用：
以下是PAM作为造纸助剂的主要应用方式和作用机理：
1. 增强剂（主要是干强剂）:
作用： 提高纸张的强度性能，如抗张强度、耐破度、撕裂度和耐折度。
机理：
氢键增强： PAM分子链上含有大量酰胺基（-CONH₂），这些基团能与纸浆纤维（主要是纤维素和半纤维素）表面的羟基形成氢键，在纤维之间架起“桥梁”。
纤维间结合力提升： 这些氢键桥显著增加了纤维与纤维之间的结合面积和结合力，使纸张结构更紧密，从而在干燥后表现出更高的强度。
改善纸页匀度： 适量的PAM也有助于改善纤维的分散和交织，使纸页更均匀，间接提升强度。
常用类型： 主要是阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），因为它能吸附在带负电荷的纤维上。阴离子聚丙烯酰胺（APAM）有时与非离子型也用于特定体系，但通常需要与阳离子促进剂配合使用。
2. 助留剂：
作用： 提高细小纤维、填料（如碳酸钙、高岭土、二氧化钛）和胶料在纸页中的留着率。
机理：
电荷中和与桥联絮凝： 这是最主要的机理。
电荷中和： 阳离子PAM（CPAM）通过其正电荷中和带负电荷的细小纤维、填料和纤维表面的负电荷，降低粒子间的静电斥力。
桥联絮凝： PAM的长分子链能同时吸附在多个颗粒（细小纤维或填料）或纤维上，将它们“拉”在一起形成更大的絮团。这些絮团容易被成型网截留，从而减少流失到白水中的量。
补丁絮凝： 高电荷密度的阳离子PAM可以像“补丁”一样吸附在颗粒表面，改变其电荷分布，促进颗粒间的聚集。
常用类型： CPAM是最常用、效果最好的助留剂。APAM有时与阳离子聚合物（如聚乙烯亚胺、阳离子淀粉）组成双元助留系统使用，其中阳离子聚合物先中和电荷，APAM再进行桥联。
3. 助滤剂：
作用： 加快湿纸页在网部的脱水速度，提高造纸机的运行车速和生产效率，同时降低干燥部的能耗。
机理： 与助留机理紧密相关。
形成絮团： PAM形成的絮团结构疏松多孔，有利于水分的排出。
改善滤水性： 絮团的形成改变了浆料悬浮液的结构，减少了细小组分对滤水通道的堵塞，从而改善了整体滤水性能。
常用类型： CPAM同样是最主要的助滤剂。助留通常也意味着良好的助滤效果。
4. 分散剂（主要是阴离子型）:
作用： 在特定应用中（如长纤维特种纸、涂料制备），阴离子PAM（APAM）可以作为分散剂，防止纤维或颜料颗粒聚集沉降，改善浆料或涂料的均匀性和稳定性。
机理： APAM吸附在颗粒表面，通过静电斥力（颗粒表面和APAM都带负电）和空间位阻效应阻止颗粒相互靠近聚集。
5. 废水处理：
作用： 在造纸厂的白水处理和废水处理中，PAM（尤其是高分子的CPAM或APAM）是絮凝剂/混凝剂，用于沉降悬浮固体、胶体物质和部分溶解性有机物，澄清废水，降低COD/BOD。
机理： 与助留机理类似，通过电荷中和与桥联作用将水中的污染物絮凝成大的、易沉降或易浮选的絮团。
应用中的关键点：
分子量： PAM的分子量范围很广（几十万到几千万道尔顿）。高分子量PAM桥联能力强，助留助滤效果好，但过量可能造成过度絮凝影响匀度；低分子量则更倾向于电荷中和。
离子类型与电荷密度： 根据浆料系统的电荷特性（通常为负电荷）、填料类型、水质（阴离子垃圾含量）等选择合适电荷类型（阳离子为主）和电荷密度的PAM至关重要。
溶解与添加： PAM通常以干粉或乳液形式供应，需要充分溶解（熟化）并稀释到合适的浓度后才能添加到浆料中。添加点（通常在高湍流点后、低剪切点前，如冲浆泵出口、压力筛后）和添加量需要优化控制。
系统清洁度： 浆料中过多的“阴离子垃圾”（溶解和胶体物质）会消耗阳离子助剂，降低其效率。需要良好的系统封闭循环管理和必要的预处理。
总结来说，聚丙烯酰胺（特别是阳离子型）是现代造纸湿部化学的核心助剂，通过其高分子量和电荷特性，主要扮演着增强剂（干强）、助留剂和助滤剂的角色，提高纸张质量、生产效率和资源利用率（减少纤维和填料流失），同时也在废水处理中发挥重要作用。选择和应用合适的PAM是优化造纸工艺的关键环节之一。
