干强剂常用于造纸工艺，以提高纸张的干强度，例如抗张强度和耐破强度。其有效性取决于其类型、作用机理、用量和应用策略。
一、主要类型 干强剂
- 淀粉基剂
种类：阳离子淀粉、阴离子淀粉、氧化淀粉、磷酸酯化淀粉
特点：应用广泛，性价比高，适用于文化用纸、包装用纸。 - 聚丙烯酰胺 (PAM)
类型：阳离子、阴离子和非离子 PAM
特性：分子量高，增强性能优良；适用于高速造纸机。 - 聚乙烯醇 (PVA)
特性：成膜性优良，用于货币纸、特种纸等高档纸张。 - 壳聚糖（天然聚合物）
特点：可生物降解且环保；适用于低污染应用。
二、作用机制
干强剂的作用原理是增强纤维与纤维之间的结合，主要通过氢键、静电相互作用、分子缠结和分散效应来实现。干强剂还能提高留着率和排水率，从而提高整体强度。
三、应用定位及优化策略
添加点对吸收效率和最终纸张强度有很大影响。选项包括：
- 纸浆泵：高剪切混合；非常适合均匀分散。
- 压力筛前：减少阴离子垃圾的干扰。
- 流浆箱：对 PAM 等快速反应剂有效，且剪切降解最小。
根据配料和纸张等级，建议采用两阶段配料和与其他化学品（例如淀粉+ PAM）共同添加等策略。
四、影响干强剂性能的关键因素
下表总结了主要影响因素、机制和典型的优化效果：
表1：影响干强剂效率的因素
| 因素 | 机制 | 典型优化效果 |
|---|---|---|
| 纸浆打浆度 | 更高的打浆度增加了纤维的表面积和吸附位点。 | 在40°SR打浆时，最佳剂量比0.5°SR打浆时低1–30％。 |
| PH值 | pH 值会影响干强剂的电荷状态（例如，当 pH > 5 时，阳离子剂的效力会增强）。 | 当pH值从5升至7时，剂量可能需要增加0.3–0.5％以维持电荷平衡。 |
| 代理人类型 | 高分子量 PAM（>10 万）即使在低剂量下也能桥接纤维；低分子量 PAM 则需要更高的剂量。 | 5万MW PAM：最佳剂量=1.2%；12万MW PAM：最佳剂量=0.8%。 |
| 温度 | 高温加速PAM水解，降低有效浓度。 | 每升高 5°C，PAM 剂量可能需要增加 0.2–0.3%。 |
| 光纤类型 | 硬木纤维较短，需要更多的桥接；软木纤维较长，自然粘合性更好。 | 薄页纸（主要为硬木）：用量1～1.5%；印刷纸（主要为软木）：用量较低。 |
V. 剂量反应曲线：强度与剂量
- 0-1.5％：快速增加力量
- 1.5-2％：收益递减
- 2-3％：平台期
- > 3％：脆性和机器问题的风险
纤维桥接和电荷中和等机制解释了非线性行为。
六、问题排查及优化建议
下表提供了有关如何诊断和纠正与干强剂使用相关的常见问题的指导：
表 2：常见问题及解决方案
| 问题 | 可能的原因 | 优化策略 |
|---|---|---|
| 实力未见提升 | 剂量不足或配伍性差 | 增加 1–2% 的剂量，或使用具有匹配电荷类型的产品。 |
| 纸张变脆 | 剂量过大或成膜过多 | 将剂量减少至0.5-1％，或修改保留/PAM共同添加系统。 |
| 造纸机排水缓慢 | 干强剂分子链过长 | 将浓度降低至 0.1–0.3%，或改用粘度较低的产品。 |
VII. 注意事项和最佳实践
- 使用静态混合器或湍流装置确保彻底混合。
- 稀释比例：10–20倍，以避免絮凝。
- 根据流速和机器速度自动计量。
- 适用pH范围：阳离子剂5–7；阴离子PAM>7。
- 避免同时添加带相反电荷的添加剂。
- 监控机器排水和纤维柔韧性以防止过量用量。
干强剂用量与纸张强度呈S形曲线关系。最佳性能取决于实验验证和实时调整的结合。根据纸料、纸张等级和操作条件制定个性化方案，对于最大化效益并最小化成本或运营风险至关重要。
