瓜爾膠的英文名為“guar gum”,是從種植于印巴 次大陸的一種豆科植物——瓜爾豆種子的胚乳中提 取的，屬天然的半乳甘露聚糖類植物膠。瓜爾豆原生 長于印度、巴基斯坦等地，20世紀(jì)初引入美國，于20 世紀(jì)50年代開始大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，我國在20世 紀(jì)70年代開始引種。

瓜爾膠主要成分為聚半乳甘露聚糖，相對分子 質(zhì)量約為100萬?200萬，其結(jié)構(gòu)是由D甘露糖通過 /? -1，4甙鍵連接形成主鏈，在某些甘露糖上D-半乳 糖通過《-1，6甙鍵形成側(cè)鏈而構(gòu)成多分枝的聚糖， 由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性，因此具有 較好的水溶性和交聯(lián)性，使它成為一種很有潛力的新 型環(huán)保造紙助劑[1]19_21;其次X射線衍射顯示瓜爾膠 呈現(xiàn)規(guī)則的雙層折疊，其分子結(jié)構(gòu)與纖維分子非常 相似[2]，所以易于吸附到纖維上而產(chǎn)生助留、助濾及 增強(qiáng)效果。瓜爾膠的另一優(yōu)點(diǎn)是，即使在陰離子垃圾 很多的情況下，依舊能有效地吸附到纖維上發(fā)揮作 用。它能以強(qiáng)的微絮聚方式，像潤滑劑一樣使纖維表 面平滑，在分散時不纏結(jié)[3]48^，從而提高了紙頁勻 度。它能形成高黏度的穩(wěn)定性水溶液，瓜爾膠在造紙濕部的應(yīng)用研究,因而作為增稠 劑、穩(wěn)定劑和黏合劑而被廣泛應(yīng)用。

瓜爾膠的分子結(jié)構(gòu)如下[4]:

瓜爾膠直鏈上沒有非極性基團(tuán)，伯羥基和仲羥基 都處在外側(cè)，而且半乳糖支鏈并沒有遮住活性的醇羥 基，因而具有最大的氫鍵結(jié)合面積，當(dāng)與纖維結(jié)合時， 形成的氫鍵結(jié)合距離短，結(jié)合力大。為賦予瓜爾膠更 好的使用性能，通常對瓜爾膠原粉進(jìn)行化學(xué)改性。瓜 爾膠的改性主要有2種方式:一是在分子鏈上引入陽 

離子基團(tuán)，從而獲得一定的正電性，如用季銨鹽3-氯 2-羥丙基氯化銨與瓜爾膠原粉在有機(jī)溶劑中醚化反 應(yīng)生成陽離子瓜爾膠，這種帶正電的改性瓜爾膠便 可以與帶負(fù)電的纖維、填料粒子相互作用，從而提高 原有的助留、助濾和增強(qiáng)效果;另一改性方向是設(shè)法 增加瓜爾膠分子鏈的長度，增大其相對分子質(zhì)量，從 而增強(qiáng)其架橋連接能力。

陽離子瓜爾膠在冷水中可溶，這與陽離子淀粉 相比是一個很大的優(yōu)勢。另外，許多淀粉的分子會形 成螺旋狀結(jié)構(gòu)，而瓜爾膠分子則呈直鏈結(jié)構(gòu)，所以它 的活性基團(tuán)比陽離子淀粉更容易與纖維接近，從而 少量的陽離子瓜爾膠便可能達(dá)到較多量陽離子淀粉 才能達(dá)到的使用效果。當(dāng)今在造紙工業(yè)中廣泛應(yīng)用 的聚丙烯酰胺和改性淀粉，其助留助濾效果有一定 限制，存在提高濾水的同時可能使纖維過度凝聚而 降低紙頁勻度和強(qiáng)度的問題。瓜爾膠原粉作為造紙 助劑，不僅可以提高紙頁強(qiáng)度、減少灰斑形成，而且 能提高紙頁勻度。它的缺點(diǎn)主要在于造成濾水困難, 從而降低了產(chǎn)量或提高了干燥部負(fù)荷。經(jīng)過化學(xué)改 性的兩性或陽離子瓜爾膠則在很大程度上克服了這 一弊病。實(shí)驗(yàn)證明，改性的瓜爾膠能在提高紙頁濾水 的同時保持或提高紙頁勻度，并通過吸附細(xì)小纖維 和粒子進(jìn)一步改善濾水，同時提高一次留著率。

隨著封閉水循環(huán)的推廣，對于新聞紙、未漂硫 酸鹽漿和廢紙漿等含有較多雜質(zhì)的漿料，陰離子垃 圾的積累顯著增加，使得許多傳統(tǒng)的造紙助劑如陽 離子聚丙烯酰胺(CPAM)等失效。由于陽離子瓜爾 膠的有效性主要取決于它與纖維的親和性（即直接 性），所以它并不與“陰離子垃圾”反應(yīng)。鑒于這一點(diǎn)， 陽離子瓜爾膠在黑液的存在下仍能有效地發(fā)揮作 用。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，陽離子瓜爾膠在Zeta電位為-8? 0 mV范圍內(nèi)效果最好。該Zeta電位范圍與絕大部分 造紙過程相吻合[1]?21。

國外瓜爾膠產(chǎn)量的1/3用于造紙工業(yè)[3]48^。使用 最多的是陽離子瓜爾膠和兩性瓜爾膠。在造紙工業(yè) 中的應(yīng)用有漿內(nèi)添加、表面施膠和涂布。主要是漿內(nèi) 添加。作為濕部添加劑它可增加紙張的強(qiáng)度和不透 明度，提高白度和耐油度，改善印刷性、濾水性和填 料留著率。

本文主要總結(jié)了漿內(nèi)添加實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用效果。

1實(shí)驗(yàn)室小試

1.1試驗(yàn)原料

進(jìn)口陽離子瓜爾膠，法國；國產(chǎn)陽離子瓜爾膠，市 售;CS-08陽離子淀粉，市售；輕質(zhì)碳酸鈣；漿料為混 合漿U(針葉木）：闊葉木)=30% : 70%]。

1.2試驗(yàn)方法 1.2.1增強(qiáng)試驗(yàn)

在抄造定量為30 g/m2左右的手抄片時分別加入 已調(diào)制好的進(jìn)口和國產(chǎn)陽離子瓜爾膠，用量均為 0.5%，同時抄空白紙樣，然后測定紙樣的抗張指數(shù)。 1.2.2助濾試驗(yàn)

稱取3份相當(dāng)于2 g絕干量的漿料，按0.5%的 用量分別加入已調(diào)制好的進(jìn)口和國產(chǎn)陽離子瓜爾膠， 并測定漿度，同時測定空白時的漿度。

1.2.3助留試驗(yàn)

稱取3份相同量的漿，各加入相同量的填料，再 分別加入已調(diào)制好的進(jìn)口和國產(chǎn)陽離子瓜爾膠，加入 量為0.5%，然后抄片，對手抄紙進(jìn)行灼燒，測定灰分， 計算填料保留率。同時做空白試驗(yàn)。

1.2.4瓜爾膠和淀粉對比試驗(yàn)

取一定量(按定量30 g/m2計）的漿樣，分別加入 市售陽離子瓜爾膠和CS-8淀粉(加入量為對絕干漿 的用量），測定漿度、濕重，抄紙并測定其抗張指數(shù)和 撕裂指數(shù)。

1.2.5檢測方法

打漿度、濕重采用GB/T 3332《漿料打漿度的測 定（肖伯爾-瑞格勒法)》檢測；瓜爾膠在造紙濕部的應(yīng)用研究,抗張強(qiáng)度采用GB/T 453《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定（恒速加荷法）》檢 測；撕裂強(qiáng)度采用GB/T 455《紙和紙板撕裂度的測 定》檢測；表面強(qiáng)度采用GB/T 2679.15《紙和紙板印 刷表面強(qiáng)度的測定（電動加速法）》檢測；平滑度采 用GB/T 456《紙和紙板平滑度的測定（別克法)》檢 測；透氣度采用GB/T 458《紙和紙板透氣度的測定 (肖伯爾法)》檢測。

1.3結(jié)果與討論

1.3.1 2種瓜爾膠對比試驗(yàn)

表1為進(jìn)口陽離子瓜爾膠和國產(chǎn)陽離子瓜爾膠 的對比試驗(yàn)結(jié)果。

表1 2種瓜爾膠對比試驗(yàn)結(jié)果

空白試樣進(jìn)口陽離子

瓜爾膠國產(chǎn)陽離子 瓜爾膠

抗張指數(shù)/(N*m*g_1)58.0060.5658.47

打漿度/°SR66.055.353.4

填料留著率/%21.259.258.1

由表1可見:（1)無論進(jìn)口陽離子瓜爾膠還是市 售國產(chǎn)的陽離子瓜爾膠，它們對紙張增強(qiáng)效果有限; (2)從助濾性能來看，陽離子瓜爾膠有明顯的助濾 效果,打漿度下降比較明顯，國產(chǎn)陽離子瓜爾膠比進(jìn) 口的稍好；（3)陽離子瓜爾膠對提高填料留著率有 明顯的效果，國產(chǎn)陽離子瓜爾膠的助留效果比進(jìn)口 陽離子瓜爾膠略差；（4)國產(chǎn)陽離子瓜爾膠在調(diào)制 過程中有一定量的泡沫產(chǎn)生，將會給生產(chǎn)帶來影響， 應(yīng)引起關(guān)注。

1.3.2國產(chǎn)陽離子瓜爾肢和CS-8淀粉對比試驗(yàn) 市售國產(chǎn)陽離子瓜爾膠和CS-8淀粉對比試驗(yàn)結(jié) 果見表2。 

表2國產(chǎn)瓜爾膠和CS-8淀粉對比試驗(yàn)結(jié)果

w(國產(chǎn)瓜爾膠用量)/%W(CS-8 用量)/%

00.10.2 0.30.511

打漿度/°SR34242221212522

濕重/g5.95.96.05.96.05.46.0

抗張指數(shù)/(N*m*g-1)54.656.155.856.655.256.056.0

撕裂指數(shù)/(inN.mH-1)11.5511.5011.3011.5211.8011.9011.36

 

由表2可見，市售國產(chǎn)陽離子瓜爾膠隨著用量的 增加對降低打漿度、提高強(qiáng)度的效果不明顯。瓜爾膠在造紙濕部的應(yīng)用研究,和CS-8 淀粉相比,所起的作用相差不大。陽離子瓜爾膠比較 明顯的優(yōu)點(diǎn)是可直接使用，不用糊化。

2上機(jī)試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)?zāi)康?/div>

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