PAE 由聚酰胺分子与环氧氯丙烷反应制得,其中聚酰胺分子是由多烯胺( 通常为二乙烯三胺) 与二元酸( 如己二酸) 缩聚合成的。PAE 是一种水溶性树脂,其氨基在酸性条件下的质子化作用和自身阳离子铵基( 氮杂环丁烷离子或氮杂环丁烷) 的存在使其显正电性并显示出聚电解质特性。在中性和碱性条件下,PAE 能够吸附到带负电荷的纸浆纤维上并形成聚合物网络结构,即形成一层致密的抗水层( 膜) ,从而提高纸张湿强度。当对纸张进行干燥时,PAE 的活性基团能够继续交联,导致树脂熟化,即PAE 树脂直到纸张进行干燥加热时才发生缩合,熟化后纸张湿强度才能达到最大值。由于PAE 带有正电荷,能溶于水,且分子质量较大,因而能够提高细小纤维和填料的留着率。与UF 和MF 相比,PAE 的pH 值适用范围更广,因而成为目前造纸工业最常见、使用量最大的湿强剂。
近年来的研究发现,PAE 溶液中存在不稳定的3-氮杂环丁烷基团,其排放的可吸附卤化物( AOX)对人体和环境有一定危害。PAE 溶液中残留的盐酸会恶化纸机操作条件,对生产造成不利影响。因此,对PAE 进行改性以及与其他化学添加剂共用来减少其用量,以降低产品与白水系统中对环境有害的AOX 的量是当前一大研究热点。如用二酸酯代替二元酸与多烯胺反应得到聚酰胺分子后,再与环氧氯丙烷反应,制备得到的产物不仅可提高纸张湿强度,而且可减少AOX 排放量; 若用脂肪酸或酯终止聚酰胺分子的链端,再将其与环氧氯丙烷反应,也可以得到高固含量、低AOX 含量的PAE 树脂。严维博等采用丙烯酸改性制备PAE,发现引入丙烯酸不仅不会降低纸张湿强度,而且还可以减少湿强剂用量。付小龙等用马来酸酐代替部分己二酸来改进PAE 的制备方法,并将所得产物添加到纸浆中,不仅增强了纸张的湿强度,而且减少了湿强剂用量。利用磺酸缩水甘油酯与聚酰胺聚胺反应改性制备PAE、
使用离子交换树脂处理PAE 反应物,均可降低产品和白水系统中的AOX。
虽然传统湿强剂对纸张湿强度有较好的增强效果,同时还能提高纸张的撕裂度、耐折度等性能,但它们会对环境造成一定的污染。目前,保护环境已成为世界各国的共识,造纸助剂应为低污染且具有生物降解性的化学品,从而减少造纸厂废水的污染。因此,开发新一代无污染的、利用可再生生物质资源的造纸湿强剂是今后的发展趋势。