造纸工业是与国民经济和社会事业发展关系密切的重要基础原材料产业,但在造纸及造纸废水物化处理过程中会产生大量的沉渣纤维。对于造纸沉渣纤维,目前大部分只采取简单的堆放、填埋和焚烧,不但耗费资金,占用土地,而且对土壤、地下水及空气造成二次污染。如果能够将造纸沉渣作为造纸原料回用于生产,则可减少造纸过程原生植物纤维原料的使用量,进一步实现造纸工业的清洁生产和循环经济。本文深入研究造纸沉渣的物理化学特性,合成新型纳米级两性聚丙烯酰胺造纸助剂,同时研究适合于该助剂使用的工艺条件,并初步探讨该助剂增强、助留助滤作用机理,形成造纸残渣回用新技术,从而使造纸残渣能够有效回用于造纸生产。以OCC(瓦楞纸板)废纸浆和OCC废纸造纸沉渣为研究对象,对其物理形态与表面化学性能进行了对比研究,结果表明:沉渣纤维数均长度为0.39 mm,小于0.2 mm的细小纤维数均含量为52.48%,同废纸浆相比,经预处理造纸沉渣中细小纤维组分含量高。造纸沉渣中纤维的羧基含量为6.495 mmol/100g,阴离子需求量为13.354 10-3 meq/g,阳离子需求量为90.278 10-3 meq/g,均高于废纸浆纤维。沉渣纤维Zeta电位为-77.4 mv,低于废纸浆中纤维的Zeta电位。沉渣纤维的戊聚糖含量为废纸浆的83.63%,灰分含量为废纸浆的2.20倍。以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酰胺(AM)、顺丁烯二酸(MA)为乳化单体,正丁醇为助乳化剂,聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(TritonX-10)、失水山梨醇油酸酯(Span80)和聚氧乙烯山梨醇酐硬脂酸酯(Tween60)为乳化剂,液体石蜡、异辛烷和环己烷为有机溶剂,进行体系增溶试验,结果表明:异辛烷与Span80-Tween60复合乳化剂组成的乳化体系增溶性好。采用电导法和染料法研究了单体总质量浓度、AM摩尔含量、阴阳离子单体配比、乳化剂质量含量、助乳化剂与复合乳化剂质量比的改变、电解质无水醋酸钠(NaAc)含量对微乳液体系最小乳化剂用量和最大增容水量的影响。结果表明:单体总质量浓度为40%,n(AM)/n(MA)/n(DMDAAC)为6∶2∶2,HLB值为11.30,复合乳化剂含量为33%,助乳化剂与复合乳化剂质量比为1∶7,NaAc浓度﹤2%时,所形成的反相微乳液增容水量大,乳化剂用量少,稳定性强。利用正交试验对两性聚丙烯酰胺反相微乳液聚合的最佳条件进行优化选择,结果表明:正交试验的最佳聚合条件是反应温度50℃,反应时间3h,油水体积比为0.8:1,引发剂浓度为1%,氧化剂与还原剂的质量比为1:1.5,单体水溶液的pH值为4。合成两性聚丙烯酰胺体系中各种粒子的平均粒径为97.00nm,呈亮黄色透明状,说明此时体系已达到微乳液的状态。测得共聚物产品特性粘数为101.44mL/g,分子量为25.82万,分子量中等水平且溶解性能好,适宜做造纸助剂。并用FT-IR对聚合产物进行了表征,结果三种单体单元的特征吸收峰均出现,表明该共聚物是由这三种单体单元组成的。OCC废纸造纸沉渣回用比例为20%,将新型纳米级两性聚丙烯酰胺作为造纸助剂加入到造纸沉渣与废纸浆混合浆料中,优化应用条件并得到了最佳的助留、助滤及增强效果。试验结果表明:加药量为0.8g/100g绝干浆,pH为7,硫酸铝加入量为2g/100g绝干浆时,其助留、助滤及增强效果为最好,纸页定量提高了16.31%,耐破指数提高了17.95%,抗张指数提高了10.95%,环压指数提高了22.89%,填料留着率提高了8.02%。通过测量助剂加入前后纸张的零距离抗张强度等物理性能的变化规律和采用IR、SEM等分析手段对其增强、助留助滤机理进行了研究和探讨,可以推论纳米级两性聚丙烯酰胺对纸张纤维本身强度影响较小,但能增加纤维间的结合面积和结合强度。