第三章纸料组分的胶体化学
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基础化学第三章
高度分散的多相性和热力学不稳定性既是胶体系统的主要特征，又 是产生其它现象的依据。
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第三章 溶液与胶体
基础化学
二、表面现象 表面现象：在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。
界面：在多相系统中，任意两相间的接触面。 表面：若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
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第三章 溶液与胶体
基础化学
沸点升高值与溶液中溶质的质量摩尔浓度的关系为
式中Kb为沸点升高常数，它只与溶剂的本性有关。bB为溶质的质量摩 尔浓度。 从式(3-8)可以看出，溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关， 而与溶质的本性无关。 常见溶剂的沸点Tb及Kb和凝固点Tf及Kf
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第三章 溶液与胶体
基础化学
式中，k为比例常数，说明蒸气压下降只与一定量溶剂中所含溶质 的微粒数有关，而与溶质的本性无关。 应当指出：若溶质不挥发，pA即为溶液的蒸气压；若溶质挥发，pA 则为溶剂A在气相中的分压。 溶液的蒸气压下降原理具有实际意义。如CaCl2、P2O5以及浓H2SO4 等可用作干燥剂的原因就是由于这些物质表面吸收水蒸气后形成了溶 液，其蒸气压比空气中水蒸气压要低。因此，将陆续吸收水蒸气，直 至由于溶液变稀，蒸气压回升与空气的水蒸气相等，从而建立起液-气 平衡为止。
溶液浓度的表示方法
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第三章 溶液与胶体
基础化学
三、摩尔分数 摩尔分数：物质B的物质的量nB除以混合物的物质的量 Σni，用符 i 号xB表示，即
第三章纸料组分的胶体化学
第二节 造纸湿部胶体特性
从胶体化学的角度可将造纸湿部中的各种纸料组分体系分 为两大类：疏水性胶体和水溶性高分子溶液。
疏水性胶体为颗粒的悬浮体系；溶剂水和颗粒间的亲和力 较小，存在明显的界面；体系不稳定，易于聚集；粒子与 悬浮介质之间的界面强烈影响体系性质。
亲水性胶体体系为大分子的真溶液或小分子的聚集体；溶 剂和微粒间有强烈吸附力；溶剂和介质间不存在真正的界 面。
阳离子聚电解质的吸附、重构与扩散过程 阳离子聚电解质的劈断与转移 另外，纸浆的pH值、混合剪切作用、纸浆浓度、温度等都会
影响阳离子聚电解质在纸浆纤维上的吸附
第三节 纸浆悬浮体的聚集方式
为了提高纸料各组分的留着率，需要使胶体粒子聚集，利 于细小纤维和填料粒子的留着。但长纤维大量聚集会严重 影响纸页的匀度和光学性能。因此合理控制纸料悬浮体的 聚集过程，使纸料尽可能多而均匀的分布在纸页中非常重 要。
2、造纸配料组分的大小与数量
造纸粒子组分间的尺寸相差很大，纤维长度2～3mm或更 长，填料粒子则仅几个um，其他组分则更小，直到可溶 组分。
典型的上网浓度和纸料配比下各纸料组分的相对数量：纸 料总浓度0.6％，白土加入量15％，膨润土和胶体二氧化 硅加入量为0.14％，淀粉加入量0.73%，PAM加入量 0.045%。
1、造纸配料组分
造纸配料组分主要包括纤维、细小纤维、填料、染料、干扰 物及各种功能助剂和过程助剂。按各组分的性质，可分为：
悬浮粒子组分，如纤维、细小纤维和填料 胶体组分，如施胶剂、微粒组分和干扰性胶体组分 表面活性剂类，清洁剂、分散剂、消泡剂等 聚电解质，如助留助滤剂、干湿强剂等 电解质，通过各种途径带入纸料中的盐类
3、聚合物在纸浆纤维上的吸附
胶体化学--简明物理化学课件
8.2.1 溶胶的制备
(1) (2) (3) (4)
12
8. 胶体化学
(1) 研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。
通常可以先在球磨机内对分散相粒子进行粗 磨，粒子大小一般大于1m，然后再用胶体磨等 进行细磨，将粒子粉碎到1 m左右。
胶体磨的形式很多，其粉碎能力因构造和转 速不同而不同。
2013-7-11
Fe(OH ) 3 (新鲜沉淀 加FeCl3 ( Fe(OH ) 3 (溶胶) ) 稀)
稀 AgCl(新鲜沉淀 加AgNO3 ) AgCl(溶胶) ) 或KCl ( Shenming 2013-7-11 19
8. 胶体化学
2. 凝聚法
（1）化学凝聚法
（a）复分解反应
（b）水解反应 （c）氧化还原反应
2013-7-11Leabharlann Shenming18
8. 胶体化学
(4) 胶溶法 把暂时聚集在一起的胶体粒子重新分散而形 成溶胶。许多新鲜的沉淀经洗涤除去过多的电解 质，再加入少量的稳定剂（此处又称胶溶剂，应 选用与胶体粒子有相同组分的离子）后，则又可 制成溶胶，利用这种方法使沉淀转化成溶胶的过 程称为胶溶作用.
Shenming
24
电渗析法
电渗析 为了加快 渗析速度，在装有 溶胶的半透膜两侧 外加一个电场，使 多余的电解质离子 向相应的电极作定 向移动。溶剂水不 断自动更换，这样 可以提高净化速度。 这种方法称为电渗 析法。 Shenming 2013-7-11
25
8. 胶体化学
超过滤装置
2013-7-11
在布朗以前，也就是约160年以前，科学家从理论上导 出分子有无规则热运动，但没有人能直接观察到分子热运 动，而布朗的发现是一个了不起的成就，他用实验证明了 分子运动论，从此分子运动论才被普遍接受。 Shenming 2013-7-11 34
胶体化学绪论
有关气体知识的复习
1-1 理想气体
1. 理想气体状态方程
pV nRT R = 8.314 J.mol.K-1
pVm RT
= 1.987cal. K-1.mol-1
PV m RT = 0.08206 atm.L. K-1.mol-1
M
2、分压和道尔顿分压定律
在气体混合物中
pB p xB
Z
Z2 Z1
dZ
Z2
Z 1
当体系恢复原来状态时
dZ 0
1. 热力学第一定律及其应用
3. 状态方程 体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程。
对于一定量的单组分均匀体系，状态函数
T，p，V 之间有一定量的联系。经验证明，只
有两个是独立的，它们的函数关系可表示为：
T=f（p,V）
U=f（T，V）
U
U
dU
(
T
)V
dT
( V
)T
dV
U=f（T，p）
dU
( U T
) p dT
(U p
)T
dp
对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是：
(A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能 ； (B) 对应于某一状态，内能只能有一个数值不能有两
个以上的数值 ； (C) 状态发生变化，内能也一定跟着变化 ； (D) 对应于一个内能值，可以有多个状态 。
1. 热力学第一定律及其应用
1.2.3 热力学第一定律 文字表述
孤立体系中能量的形式可以相互转化(在热力学 能、热和功之间相互转化) ，但能量的总量不变。
——能量守恒与转化定律
也可以表述为：第一类永动机是不可能实现的。
造纸过程的胶体与界面化学
造纸过程的胶体与界面化学造纸术作为中国古代的四大发明之一，对于人类文明的发展起到了重要的推动作用。
如今，随着科技的进步，现代造纸工业已经发展成为一个高度复杂且精细的产业。
在这个过程中，胶体与界面化学发挥着不可忽视的作用。
本文将探讨造纸过程中胶体与界面化学的原理及应用。
一、胶体化学在造纸过程中的应用胶体化学是研究胶体体系的科学，胶体系由胶体颗粒分散在连续介质中形成。
在造纸过程中，纸张的形成就是纤维、填料和其他添加剂在水中形成胶体态的过程。
因此，胶体化学对于纸张的形成和性能具有重要影响。
首先，纤维在造纸过程中是核心原料，其分散和聚集状态直接影响纸张的匀度和强度。
纤维在水中形成胶体分散体系，需要通过胶体化学原理来调控纤维的分散和聚集，以获得理想的纸张结构。
其次，填料和添加剂也是造纸过程中不可或缺的成分。
它们可以改善纸张的光学性能、印刷性能和其他特殊性能。
这些添加剂在纸张中的分散和分布同样受到胶体化学原理的调控。
二、界面化学在造纸过程中的应用界面化学是研究不同相之间界面现象的科学，在造纸过程中涉及到液-液界面、固-液界面等多种界面现象。
这些界面现象对于纸张的性能和加工过程具有重要影响。
在造纸过程中，纤维、填料和其他添加剂需要在水中充分分散，然后经过压榨、干燥等工序形成纸张。
在这个过程中，纤维之间的相互作用、纤维与填料和添加剂之间的相互作用都涉及到界面化学问题。
通过调控这些界面相互作用，可以改善纸张的强度、韧性、吸水性等关键性能指标。
此外，在造纸过程中使用的各种化学品（如助留剂、助滤剂、湿强剂等）也涉及到界面化学问题。
这些化学品需要在纸张形成过程中与纤维、填料等组分发生相互作用，以实现特定的功能。
界面化学原理可以帮助我们理解和调控这些相互作用，从而提高造纸过程的效率和纸张的性能。
三、总结与展望总的来说，胶体与界面化学在造纸过程中发挥着重要作用。
通过深入研究胶体与界面化学原理，我们可以更好地理解和调控造纸过程中的各种物理和化学现象，从而提高纸张的性能和降低生产成本。
胶体化学 PPT资料(正式版)
第四节 高分子溶液的渗透压 一、渗透现象和渗透压 （1）渗透现象
水分子穿过半透膜从纯水一侧进入溶液一侧的现象，称作渗 透或渗透现象。产生渗透现象，必须具备两个条件：一是要有 半透膜存在；二是半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等 （即半透膜两侧存在浓度差）。 （2）渗透压 如图所示。渗透平衡时 两边液体的压力差，就 叫做渗透压π。
二、溶液中高分子的大小和链节的分布
——通常由平均末端距hav和平均回转半径RG的数值来定M M0
α- 经验常数；β- 高分子特性常数；
M - 高分子的分子量；M0 – 结构单元的质量。 α=1时，是理想溶液情况。高分子溶液的理想条件是：链节间 的相互吸引所引起的偏差恰好与所占有体积的偏差相互抵消的 结果。此时的温度称为θ温度，条件称为θ条件。
这些形态每时每刻都在变化着，
各种构象的机遇是不等的。
（2）影响柔顺性的因素 影响因素既有内因也有外因。
凡是主链结构、取代基等均属内因。外因是指环境的影响， 如温度、溶剂以及添加剂等。 （3）链段
链段就是在高分子化合物的主链上能独立运动的小单元。 链段的长度决定高分子链的柔顺性，链段愈短，则在一定长度 的链上包含的独立运动单元愈多，高分子必然能很好地蜷曲， 表现出良好的柔顺性；反之，链段愈长，相同长度的主链上包 含的独立运动的单元少，分子的刚性就愈大。一般高分子链具 有几个或几十个链段，每个链段含有几十到几百个链节。
二、混合熵和混合焓 ——混合熵：△Sm＞0，高分子溶液的混合熵远大于理想溶液 的混合熵。
S m R (n 1 In 1 n 2 In 2 )
——混合焓：△Hm≠0
H mRT 1n1x2
X1是Huggins参数，可由第二维利系数A2求得：
A2 (V1122)(12x1)
胶体化学第3章 胶体的基本性质
反之，将AgNO3溶液滴加至KI溶液中形成的AgI胶团结构式为：
滑动面和 ζ 电势
滑动面是当固液两相发生相对移动时呈现在固液交 界处的一个高低不平的曲面，它位于紧密层之外，扩 散层之中且距固体表面的距离约为分子直径大小处。 滑动面与溶液本体之间的电势差称为 ζ 电势。有时也 称为电动电势，这是因为只有当固液两相发生相对移 动时才有 ζ 电势，可见，ζ 电势是滑动面存在的结果 ，而滑动面是 ζ 电势产生的基础。
3)实际上达到沉降平衡需要很长时间,温度波动引起对流 会妨碍沉降平衡建立。
粒子浓度随高度的变化
体系
氧气 高度分散的金溶 胶 粗分散金溶胶 藤黄悬浮体
粒子直径/nm
0.27 1.86 186 230
粒子浓度降低一 半时的高度
5km 215cm 2×10-5cm 2×10-3cm
沉降与沉降平衡
当分散相粒子足够小时，扩散作用使粒子在介质中趋于均匀 分布：沉降与扩散是两个互相对抗的作用。
离子。对于金属氧化物和氢氧化物的溶胶，决定胶粒电
性的主要离子是H+和OH-的浓度。
4)晶格取代
主要是黏土矿物，在成矿时有些Al3+的位置被Ca2+，
Mg2+所取代，从而使黏土晶格带负电。
为了维持电中性，黏土表面必然要吸附某些正离子，
这些正离子又因水化而离开表面，形成双电层。晶格取
代是造成黏土颗粒带电的主要原因。
(5)相的接触电位
在非极性介质中，颗粒也会带电。 Coehn规则：两相接触时，具有较大介电常数D的 一相带正电，另一相带负电。 玻璃(D=5-6)与水(D=81)接触时，玻璃带负电，水 带正电；玻璃(D=5-6)与苯(D=2)接触时，玻璃带正电， 苯带负电。
造纸湿部化学概论
功能助剂：如施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染 料等。添加这类助剂的目的是为了满足用户的特殊需要。
4、湿部化学与纸张性能和运转性能的关系
4.1 湿部化学对纸张性能的影响 结构性能
定量、匀度、两面差、平滑度和透气度 机械性能
主要影响纤维间的结合强度，对纤维自身强度影响很小 表观性能
2.2 造纸湿部化学品及其作用机理
造纸湿部化学品主要包括助留剂和助滤剂、干强剂和湿强剂、 施胶剂、消泡剂和防泡剂、防腐剂、填料和色料等，研究它 们在造纸湿部过程中的作用机理以及影响因素，更好的应用 各种造纸化学品。
2.3 湿部化学参数的测量与控制
研究湿部各组分和各种化学助剂的目的一是研究与开发更有 效、负面影响更小的湿部助剂；二是合理调控湿部各组分之 间的作用，以获得最理想的湿部状态，因此对湿部化学参数 的测量与控制也属于湿部化学研究的范畴。
5.1 酸性抄纸向碱性抄纸转换及由此引起湿部助剂 的变化
5.2 用湿部化学解决二次纤维（废纸）使用过程中 产生的问题
二次纤维由于产生角质化，难以润胀，并且在处理过程中 会被脱墨化学品和其他物质和机械作用损伤，故强度差； 同时，其脱除的杂质会增加沉积，形成树脂障碍，影响纸 机的正常运行及产品质量。
胶体粒径：1~100nm
2、湿部化学的研究内容
纸料是以水为介质、纤维为主体的悬浮液，根据不同纸张的 要求，纸料还可能含有填料、施胶剂、染料、各种助剂和由 生产用水带入的电解质等，因此湿部化学研究中相当重要的 内容是各种造纸化学品。
湿部化学主要研究各种助剂与纸料各组分之间的相互作用及 其对纸机运转性能和产品质量的影响。具体包括以下三个方 面。
3、湿部化学助剂的分类
3.1 根据用途来分：有施胶剂、助留剂、助滤剂、干强剂、湿 强剂、柔软剂、电荷中和剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀菌 剂等。
4、湿部化学与纸张性能和运转性能的关系
4.1 湿部化学对纸张性能的影响 结构性能
定量、匀度、两面差、平滑度和透气度 机械性能
主要影响纤维间的结合强度，对纤维自身强度影响很小 表观性能
2.2 造纸湿部化学品及其作用机理
造纸湿部化学品主要包括助留剂和助滤剂、干强剂和湿强剂、 施胶剂、消泡剂和防泡剂、防腐剂、填料和色料等，研究它 们在造纸湿部过程中的作用机理以及影响因素，更好的应用 各种造纸化学品。
2.3 湿部化学参数的测量与控制
研究湿部各组分和各种化学助剂的目的一是研究与开发更有 效、负面影响更小的湿部助剂；二是合理调控湿部各组分之 间的作用，以获得最理想的湿部状态，因此对湿部化学参数 的测量与控制也属于湿部化学研究的范畴。
5.1 酸性抄纸向碱性抄纸转换及由此引起湿部助剂 的变化
5.2 用湿部化学解决二次纤维（废纸）使用过程中 产生的问题
二次纤维由于产生角质化，难以润胀，并且在处理过程中 会被脱墨化学品和其他物质和机械作用损伤，故强度差； 同时，其脱除的杂质会增加沉积，形成树脂障碍，影响纸 机的正常运行及产品质量。
胶体粒径：1~100nm
2、湿部化学的研究内容
纸料是以水为介质、纤维为主体的悬浮液，根据不同纸张的 要求，纸料还可能含有填料、施胶剂、染料、各种助剂和由 生产用水带入的电解质等，因此湿部化学研究中相当重要的 内容是各种造纸化学品。
湿部化学主要研究各种助剂与纸料各组分之间的相互作用及 其对纸机运转性能和产品质量的影响。具体包括以下三个方 面。
3、湿部化学助剂的分类
3.1 根据用途来分：有施胶剂、助留剂、助滤剂、干强剂、湿 强剂、柔软剂、电荷中和剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀菌 剂等。
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1、造纸配料组分
造纸配料组分主要包括纤维、细小纤维、填料、染料、干扰 物及各种功能助剂和过程助剂。按各组分的性质，可分为：
悬浮粒子组分，如纤维、细小纤维和填料 胶体组分，如施胶剂、微粒组分和干扰性胶体组分 表面活性剂类，清洁剂、分散剂、消泡剂等 聚电解质，如助留助滤剂、干湿强剂等 电解质，通过各种途径带入纸料中的盐类
阳离子补丁的形成及带补丁颗粒间的聚集均以静电中和为 主要作用机理，形成的聚集体结构致密。聚集体受力时易 破坏，但剪切力消失，重新聚集，即具有相当可逆性，也 属于软絮聚体，有利于脱水和形成均匀的纸页。
电荷补丁模型
3、桥联絮聚
高分子量（>100万）、低电荷密度（阳离子化度<10%）的阳离子聚 合电解质在水溶液中以较为卷曲的、多链圈链尾的形式存在。当与带 负电荷的纸料混合时，这些聚合物就以链圈、链尾的形式吸附到带负 电荷的纸料颗粒表面。被吸附的聚合物链圈、链尾可直接吸附在另一 带负电荷的纸料颗粒表面而引起絮聚，这种絮聚方式被称为桥联絮聚。
第二节 造纸湿部胶体特性
从胶体化学的角度可将造纸湿部中的各种纸料组分体系分 为两大类：疏水性胶体和水溶性高分子溶液。
疏水性胶体为颗粒的悬浮体系；溶剂水和颗粒间的亲和力 较小，存在明显的界面；体系不稳定，易于聚集；粒子与 悬浮介质之间的界面强烈影响体系性质。
亲水性胶体体系为大分子的真溶液或小分子的聚集体；溶 剂和微粒间有强烈吸附力；溶剂和介质间不存在真正的界 面。
2、湿部的高分子溶液
造纸湿部的亲水性的胶体主要包括：溶解在水中的淀粉、 树胶、半纤维素等天然水溶性聚合物；溶解在水中的消泡 剂、分散剂、润湿剂等表面活性剂；溶解在水中的助留剂、 助滤剂、干强剂、湿强剂和匀度助剂等合成水溶性聚合物。
这些亲水性胶体可以分为两类：第一种包括助留、助滤剂 和干、湿强剂等水溶性天然和合成聚合物，是高分子聚合 物的水溶液，其颗粒尺寸虽大，但呈分子状态，与疏水胶 体有本质差别；第二类为低分子化合物的缔合体，如润湿 剂、表面活性剂、消泡剂和分散剂。
3、聚合物在纸浆纤维上的吸附
高分子聚合物分子量高、带电，纤维素纤维具有多孔性， 因此聚合物和纸浆纤维存在相互吸附的作用，这是各种高 分子助剂起到相应作用的前提条件。
非离子聚合物的吸附主要来自氢键作用的产生；聚电解质 的吸附主要靠其与纤维素纤维之间正负电荷的静电吸附作 用。
4、阳离子聚电解质在纤维上吸附的动态变化
1、湿部中的疏水胶体分散体系
造纸中典型的疏水胶体包括：分散在水中的颜料或填料； 分散在水中的细小组分；分散在水中的皂化松香胶；分散 松香胶乳液和其他施胶剂乳液；微粒组分，如二氧化硅溶 胶、膨润土悬浮液。这些疏水胶体常常是纸料体系中的重 要组分，也是湿部化学研究的核心内容。
影响胶体稳定性的基本作用包括静电作用力、氢键作用、 疏水作用、共价键结合力和范德华力。其中静电作用力和 氢键作用是维持胶体体系的分散与稳定的主要作用力。
胶体粒子聚集按聚集机理可以分为凝聚和絮聚两种方式。 凝聚主要由简单电解质和低分子量聚合电解质引起，主要 通过电中和作用产生；絮聚主要由高分子量聚合物引起， 主要通过架桥作用产生。
胶体的聚集与稳定的方式：
电荷中和作用 电荷补丁模型 桥联絮聚 空间与空位稳定作用
1、电荷中和作用
纸料粒子在悬浮液中会形成双电层结构，包括不动的吸附 层和滑动的扩散层，双电层表面带有负电荷（zeta电位）， 通过粒子之间的排斥力作用，纸料粒子悬浮体处于稳定状 态。
2、造纸配料组分的大小与数量
造纸粒子组分间的尺寸相差很大，纤维长度2～3mm或更 长，填料粒子则仅几个um，其他组分则更小，直到可溶 组分。
典型的上网浓度和纸料配比下各纸料组分的相对数量：纸 料总浓度0.6％，白土加入量15％，膨润土和胶体二氧化 硅加入量为0.14％，淀粉加入量0.73%，PAM加入量 0.045%。
第三章 纸料组分的胶体化学
纸料中的纤维、细小纤维、填料、干扰物、添加 剂等粒度很小，具有很大的比表面积，大部分纸 料组分的作用发生在颗粒表面，纸料各组分间的 相互作用属于胶体的范畴。
胶体的本质特征是分散粒子的直径为1nm～ 100nm，介于溶液和浊液之间。
第一节 造纸配料组分及其相互间的作用
阳离子聚电解质的吸附、重构与扩散过程 阳离子聚电解质的劈断与转移 另外，纸浆的pH值、混合剪切作用、纸浆浓度、温度等都会
影响阳离子聚电解质在纸浆纤维上的吸附
第三节 纸浆悬浮体的聚集方式
为了提高纸料各组分的留着率，需要使胶体粒子聚集，利 于细小纤维和填料粒子的留着。但长纤维大量聚集会严重 影响纸页的匀度和光学性能。因此合理控制纸料悬浮体的 聚集过程，使纸料尽可能多而均匀的分布在纸页中非常重 要。
当反离子物质加入纸料中，由于电荷中和作用，导致双电 层厚度和zeta电位降低，粒子间排斥力减小，胶体稳定性 降低，直至出现絮聚现象。
这类纸料絮聚体在水力和机械力作用下易破坏，但剪切力 消失，可重聚，即具有完全可逆性。常称之为软絮聚体， 结构致密，有利于纸料脱水和形成均匀纸页。
主要由简单电解质和低分子量聚合电解质引起，受电解质 的价态影响最大。引起胶体聚集的最低电解质浓度，称为 临界凝聚浓度（C.C.C.）.
3、造纸配料组分间的相互作用
纤维、填料和细小纤维的聚集； 溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附； 树脂和施胶剂分子的聚集； 树脂和施胶剂分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附； 悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和； 溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡； 组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用； 纤维、细小组分等对水的吸附作用
Байду номын сангаас
2、电荷补丁模型
低至中等分子量（10～100万）、高电荷密度（>4meq/g, 或阳离子化度>40%）的阳离子电解质与带负电荷的纸料 混合，纸料颗粒表面对聚电解质强烈吸附，聚合物分子完 全进去紧密层，吸附在颗粒表面，使该处表面电荷完全中 和并形成阳离子型，称为阳离子补丁，而颗粒其与部分仍 带有负电荷。阳离子补丁与纸料粒子的带负电荷处相互吸 引，产生聚集。
造纸配料组分主要包括纤维、细小纤维、填料、染料、干扰 物及各种功能助剂和过程助剂。按各组分的性质，可分为：
悬浮粒子组分，如纤维、细小纤维和填料 胶体组分，如施胶剂、微粒组分和干扰性胶体组分 表面活性剂类，清洁剂、分散剂、消泡剂等 聚电解质，如助留助滤剂、干湿强剂等 电解质，通过各种途径带入纸料中的盐类
阳离子补丁的形成及带补丁颗粒间的聚集均以静电中和为 主要作用机理，形成的聚集体结构致密。聚集体受力时易 破坏，但剪切力消失，重新聚集，即具有相当可逆性，也 属于软絮聚体，有利于脱水和形成均匀的纸页。
电荷补丁模型
3、桥联絮聚
高分子量（>100万）、低电荷密度（阳离子化度<10%）的阳离子聚 合电解质在水溶液中以较为卷曲的、多链圈链尾的形式存在。当与带 负电荷的纸料混合时，这些聚合物就以链圈、链尾的形式吸附到带负 电荷的纸料颗粒表面。被吸附的聚合物链圈、链尾可直接吸附在另一 带负电荷的纸料颗粒表面而引起絮聚，这种絮聚方式被称为桥联絮聚。
第二节 造纸湿部胶体特性
从胶体化学的角度可将造纸湿部中的各种纸料组分体系分 为两大类：疏水性胶体和水溶性高分子溶液。
疏水性胶体为颗粒的悬浮体系；溶剂水和颗粒间的亲和力 较小，存在明显的界面；体系不稳定，易于聚集；粒子与 悬浮介质之间的界面强烈影响体系性质。
亲水性胶体体系为大分子的真溶液或小分子的聚集体；溶 剂和微粒间有强烈吸附力；溶剂和介质间不存在真正的界 面。
2、湿部的高分子溶液
造纸湿部的亲水性的胶体主要包括：溶解在水中的淀粉、 树胶、半纤维素等天然水溶性聚合物；溶解在水中的消泡 剂、分散剂、润湿剂等表面活性剂；溶解在水中的助留剂、 助滤剂、干强剂、湿强剂和匀度助剂等合成水溶性聚合物。
这些亲水性胶体可以分为两类：第一种包括助留、助滤剂 和干、湿强剂等水溶性天然和合成聚合物，是高分子聚合 物的水溶液，其颗粒尺寸虽大，但呈分子状态，与疏水胶 体有本质差别；第二类为低分子化合物的缔合体，如润湿 剂、表面活性剂、消泡剂和分散剂。
3、聚合物在纸浆纤维上的吸附
高分子聚合物分子量高、带电，纤维素纤维具有多孔性， 因此聚合物和纸浆纤维存在相互吸附的作用，这是各种高 分子助剂起到相应作用的前提条件。
非离子聚合物的吸附主要来自氢键作用的产生；聚电解质 的吸附主要靠其与纤维素纤维之间正负电荷的静电吸附作 用。
4、阳离子聚电解质在纤维上吸附的动态变化
1、湿部中的疏水胶体分散体系
造纸中典型的疏水胶体包括：分散在水中的颜料或填料； 分散在水中的细小组分；分散在水中的皂化松香胶；分散 松香胶乳液和其他施胶剂乳液；微粒组分，如二氧化硅溶 胶、膨润土悬浮液。这些疏水胶体常常是纸料体系中的重 要组分，也是湿部化学研究的核心内容。
影响胶体稳定性的基本作用包括静电作用力、氢键作用、 疏水作用、共价键结合力和范德华力。其中静电作用力和 氢键作用是维持胶体体系的分散与稳定的主要作用力。
胶体粒子聚集按聚集机理可以分为凝聚和絮聚两种方式。 凝聚主要由简单电解质和低分子量聚合电解质引起，主要 通过电中和作用产生；絮聚主要由高分子量聚合物引起， 主要通过架桥作用产生。
胶体的聚集与稳定的方式：
电荷中和作用 电荷补丁模型 桥联絮聚 空间与空位稳定作用
1、电荷中和作用
纸料粒子在悬浮液中会形成双电层结构，包括不动的吸附 层和滑动的扩散层，双电层表面带有负电荷（zeta电位）， 通过粒子之间的排斥力作用，纸料粒子悬浮体处于稳定状 态。
2、造纸配料组分的大小与数量
造纸粒子组分间的尺寸相差很大，纤维长度2～3mm或更 长，填料粒子则仅几个um，其他组分则更小，直到可溶 组分。
典型的上网浓度和纸料配比下各纸料组分的相对数量：纸 料总浓度0.6％，白土加入量15％，膨润土和胶体二氧化 硅加入量为0.14％，淀粉加入量0.73%，PAM加入量 0.045%。
第三章 纸料组分的胶体化学
纸料中的纤维、细小纤维、填料、干扰物、添加 剂等粒度很小，具有很大的比表面积，大部分纸 料组分的作用发生在颗粒表面，纸料各组分间的 相互作用属于胶体的范畴。
胶体的本质特征是分散粒子的直径为1nm～ 100nm，介于溶液和浊液之间。
第一节 造纸配料组分及其相互间的作用
阳离子聚电解质的吸附、重构与扩散过程 阳离子聚电解质的劈断与转移 另外，纸浆的pH值、混合剪切作用、纸浆浓度、温度等都会
影响阳离子聚电解质在纸浆纤维上的吸附
第三节 纸浆悬浮体的聚集方式
为了提高纸料各组分的留着率，需要使胶体粒子聚集，利 于细小纤维和填料粒子的留着。但长纤维大量聚集会严重 影响纸页的匀度和光学性能。因此合理控制纸料悬浮体的 聚集过程，使纸料尽可能多而均匀的分布在纸页中非常重 要。
当反离子物质加入纸料中，由于电荷中和作用，导致双电 层厚度和zeta电位降低，粒子间排斥力减小，胶体稳定性 降低，直至出现絮聚现象。
这类纸料絮聚体在水力和机械力作用下易破坏，但剪切力 消失，可重聚，即具有完全可逆性。常称之为软絮聚体， 结构致密，有利于纸料脱水和形成均匀纸页。
主要由简单电解质和低分子量聚合电解质引起，受电解质 的价态影响最大。引起胶体聚集的最低电解质浓度，称为 临界凝聚浓度（C.C.C.）.
3、造纸配料组分间的相互作用
纤维、填料和细小纤维的聚集； 溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附； 树脂和施胶剂分子的聚集； 树脂和施胶剂分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附； 悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和； 溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡； 组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用； 纤维、细小组分等对水的吸附作用
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2、电荷补丁模型
低至中等分子量（10～100万）、高电荷密度（>4meq/g, 或阳离子化度>40%）的阳离子电解质与带负电荷的纸料 混合，纸料颗粒表面对聚电解质强烈吸附，聚合物分子完 全进去紧密层，吸附在颗粒表面，使该处表面电荷完全中 和并形成阳离子型，称为阳离子补丁，而颗粒其与部分仍 带有负电荷。阳离子补丁与纸料粒子的带负电荷处相互吸 引，产生聚集。