سنتز و بررسي خواص پلي‌آكريل‌آميد گلي‌اكسال‌دار شده به‌‌‌عنوان عامل مقاومت‌دهي تر و خشك در كاغذ

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

پلي‌‌آكريل‌آميدها كاربردهاي زيادي در صنايع مختلف دارند. اين پليمرها در صنايع كاغذسازي به‌طور عمده به‌عنوان زلال‌ساز در تصفيه آب و پساب، ماندگاركننده و پليمر مقاومت خشك به‌كار مي‌‌روند. در اين پژوهش، پلي‌آكريل‌آميد گلي‌اكسال‌دار شده (G-PAM) به‌‌عنوان رزين مقاومت تر موقت در شرايط مختلف سنتز و كارايي آن در بهبود مقاومت‌هاي خشك و تر كاغذ با رزين مقاومت تر پلي(‌آميدوآمين)اپي‌كلروهيدرين (PAE) تجاري مقايسه شد. محصولات حاصل از سنتز با طيف‌سنجي FTIR بررسي و واكنش آن با الياف كاغذسازي تاييد شد. نتايج مرحله اول سنتز نشان مي‌دهد، دماي C°50 تا C°60 به‌‌مدت h 25-24 مناسب‌ترين شرايط واكنش پلي‌آكريل‌آميد با اتيلن‌‌دي‌‌آمين براي توليد پلي‌آكريل‌آميد آمين‌دار محلول در آب بود. در مرحله گلي‌اكسال‌داركردن، دماي C°25 تا C°30، غلظت %6 پلي‌‌آكريل‌آميد آمين‌دار حاوي mmol/g 3/2 آمين و نسبت وزني 2/0 گلي‌اكسال به پلي‌آكريل‌آميد آمين‌دار، به‌عنوان شرايط بهينه سنتز رزين مقاومت تر با خواص مناسب معين شد. كاربرد G-PAM سنتزشده سبب بهبود قابل ملاحظه‌‌اي در مقاومت‌‌هاي خشك و تر كاغذ شد. مقايسه اثر تقويت‌‌كنندگي G-PAM سنتزشده با رزين PAE تجاري در مقدار مصرف يكسان %2/0 (بر مبناي وزن خشك كاغذ و با در نظرگرفتن خلوص هر دو رزين) نشان مي‌دهد، كاغذ عمل‌‌آوري شده با G-PAM سنتزي، %16 مقاومت كششي تر، %10 مقاومت كششي خشك، %5 مقاومت به تركيدن و %23 مقدار جذب انرژي كششي بيشتري در مقايسه با PAE در كاغذ ايجاد كرده است. نتايج كلي، تاييدكننده G-PAM سنتزي به‌‌‌عنوان رزين مقاومت تر دوست‌‌دار محيط‌‌زيست، بدون توليد تركيبات كلردار و با كارايي بهتر از PAE بوده كه اطمينان‌‌بخش توليد محصولات كاغذي با كيفيت بهتر است.

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 were 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.