第三章紙料組分的膠體化學紙料中的纖維、細小纖維、填料、干擾物、添加劑等粒度很小，具有很大的比表面積，大部分紙料組分的作用發(fā)生在顆粒表面，紙料各組分間的相互作用屬于膠體的范疇。膠體的本質特征是分散粒子的直徑為1nm～100nm，介于溶液和濁液之間。第一節(jié)造紙配料組分及其相互間的作用1、造紙配料組分造紙配料組分主要包括纖維、細小纖維、填料、染料、干擾物及各種功能助劑和過程助劑。按各組分的性質，可分為：懸浮粒子組分，如纖維、細小纖維和填料膠體組分，如施膠劑、微粒組分和干擾性膠體組分表面活性劑類，清潔劑、分散劑、消泡劑等聚電解質，如助留助濾劑、干濕強劑等電解質，通過各種途徑帶入紙料中的鹽類2、造紙配料組分的大小與數(shù)量造紙粒子組分間的尺寸相差很大，纖維長度2～3mm或更長，填料粒子則僅幾個um，其他組分則更小，直到可溶組分。典型的上網(wǎng)濃度和紙料配比下各紙料組分的相對數(shù)量：紙料總濃度0.6％，白土加入量15％，膨潤土和膠體二氧化硅加入量為0.14％，淀粉加入量0.73%，PAM加入量0.045%。3、造紙配料組分間的相互作用纖維、填料和細小纖維的聚集；溶解的聚合物分子在纖維、細小纖維和填料上的吸附；樹脂和施膠劑分子的聚集；樹脂和施膠劑分子在纖維、細小纖維和填料上的吸附；懸浮和溶解性的陰離子物質表面負電荷的中和；溶解性的無機鹽和非溶解性的粒子化合物之間的平衡；組分中表面活性劑分子膠束的形成和應用；纖維、細小組分等對水的吸附作用第二節(jié)造紙濕部膠體特性從膠體化學的角度可將造紙濕部中的各種紙料組分體系分為兩大類：疏水性膠體和水溶性高分子溶液。疏水性膠體為顆粒的懸浮體系；溶劑水和顆粒間的親和力較小，存在明顯的界面；體系不穩(wěn)定，易于聚集；粒子與懸浮介質之間的界面強烈影響體系性質。親水性膠體體系為大分子的真溶液或小分子的聚集體；溶劑和微粒間有強烈吸附力；溶劑和介質間不存在真正的界面。1、濕部中的疏水膠體分散體系造紙中典型的疏水膠體包括：分散在水中的顏料或填料；分散在水中的細小組分；分散在水中的皂化松香膠；分散松香膠乳液和其他施膠劑乳液；微粒組分，如二氧化硅溶膠、膨潤土懸浮液。這些疏水膠體常常是紙料體系中的重要組分，也是濕部化學研究的核心內(nèi)容。影響膠體穩(wěn)定性的基本作用包括靜電作用力、氫鍵作用、疏水作用、共價鍵結合力和范德華力。其中靜電作用力和氫鍵作用是維持膠體體系的分散與穩(wěn)定的主要作用力。2、濕部的高分子溶液造紙濕部的親水性的膠體主要包括：溶解在水中的淀粉、樹膠、半纖維素等天然水溶性聚合物；溶解在水中的消泡劑、分散劑、潤濕劑等表面活性劑；溶解在水中的助留劑、助濾劑、干強劑、濕強劑和勻度助劑等合成水溶性聚合物。這些親水性膠體可以分為兩類：第一種包括助留、助濾劑和干、濕強劑等水溶性天然和合成聚合物，是高分子聚合物的水溶液，其顆粒尺寸雖大，但呈分子狀態(tài)，與疏水膠體有本質差別；第二類為低分子化合物的締合體，如潤濕劑、表面活性劑、消泡劑和分散劑。3、聚合物在紙漿纖維上的吸附高分子聚合物分子量高、帶電，纖維素纖維具有多孔性，因此聚合物和紙漿纖維存在相互吸附的作用，這是各種高分子助劑起到相應作用的前提條件。非離子聚合物的吸附主要來自氫鍵作用的產(chǎn)生；聚電解質的吸附主要靠其與纖維素纖維之間正負電荷的靜電吸附作用。4、陽離子聚電解質在纖維上吸附的動態(tài)變化陽離子聚電解質的吸附、重構與擴散過程陽離子聚電解質的劈斷與轉移另外，紙漿的pH值、混合剪切作用、紙漿濃度、溫度等都會影響陽離子聚電解質在紙漿纖維上的吸附第三節(jié)紙漿懸浮體的聚集方式為了提高紙料各組分的留著率，需要使膠體粒子聚集，利于細小纖維和填料粒子的留著。但長纖維大量聚集會嚴重影響紙頁的勻度和光學性能。因此合理控制紙料懸浮體的聚集過程，使紙料盡可能多而均勻的分布在紙頁中非常重要。膠體粒子聚集按聚集機理可以分為凝聚和絮聚兩種方式。凝聚主要由簡單電解質和低分子量聚合電解質引起，主要通過電中和作用產(chǎn)生；絮聚主要由高分子量聚合物引起，主要通過架橋作用產(chǎn)生。膠體的聚集與穩(wěn)定的方式：電荷中和作用電荷補丁模型橋聯(lián)絮聚空間與空位穩(wěn)定作用1、電荷中和作用紙料粒子在懸浮液中會形成雙電層結構，包括不動的吸附層和滑動的擴散層，雙電層表面帶有負電荷（zeta電位），通過粒子之間的排斥力作用，紙料粒子懸浮體處于穩(wěn)定狀態(tài)。當反離子物質加入紙料中，由于電荷中和作用，導致雙電層厚度和zeta電位降低，粒子間排斥力減小，膠體穩(wěn)定性降低，直至出現(xiàn)絮聚現(xiàn)象。這類紙料絮聚體在水力和機械力作用下易破壞，但剪切力消失，可重聚，即具有完全可逆性。常稱之為軟絮聚體，結構致密，有利于紙料脫水和形成均勻紙頁。主要由簡單電解質和低分子量聚合電解質引起，受電解質的價態(tài)影響最大。引起膠體聚集的最低電解質濃度，稱為臨界凝聚濃度（C.C.C.）.2、電荷補丁模型低至中等分子量（10～100萬）、高電荷密度（>4meq/g,或陽離子化度>40%）的陽離子電解質與帶負電荷的紙料混合，紙料顆粒表面對聚電解質強烈吸附，聚合物分子完全進去緊密層，吸附在顆粒表面，使該處表面電荷完全中和并形成陽離子型，稱為陽離子補丁，而顆粒其與部分仍帶有負電荷。陽離子補丁與紙料粒子的帶負電荷處相互吸引，產(chǎn)生聚集。陽離子補丁的形成及帶補丁顆粒間的聚集均以靜電中和為主要作用機理，形成的聚集體結構致密。聚集體受力時易破壞，但剪切力消失，重新聚集，即具有相當可逆性，也屬于軟絮聚體，有利于脫水和形成均勻的紙頁。電荷補丁模型3、橋聯(lián)絮聚高分子量（>100萬）、低電荷密度（陽離子化度<10%）的陽離子聚合電解質在水溶液中以較為卷曲的、多鏈圈鏈尾的形式存在。當與帶負電荷的紙料混合時，這些聚合物就以鏈圈、鏈尾的形式吸附到帶負電荷的紙料顆粒表面。被吸附的聚合物鏈圈、鏈尾可直接吸附在另一帶負電荷的紙料顆粒表面而引起絮聚，這種絮聚方式被稱為橋聯(lián)絮聚。要取得橋聯(lián)絮聚，聚合物的分子量必須足夠大到能在顆粒間架橋；而其電荷密度既不能太高到引起分子鏈間的過分排斥，不利于鏈圈鏈尾的形成，又不能太低，影響聚合物在顆粒表面的吸附。橋聯(lián)絮聚體大而疏松，具有一定的抗剪切作用，稱為硬絮聚體。受剪切力破壞后不能重新絮聚，具有不可逆性。橋聯(lián)絮聚有利于改善紙料的留著率和重力脫水能力，但真空脫水能力差，因此紙機的整體脫水能力降低。吸附橋聯(lián)橋聯(lián)機理模型4、空間與空位穩(wěn)定作用紙料懸浮體除通過靜電排斥力保持穩(wěn)定，還可利用非粒子聚合物對紙料顆粒產(chǎn)生的空間或空位