從支鏈的半乳糖來看，有四個羥基 均可以參與酯化或醚化反應，考慮到空 間的位阻效應，羥甲基中的伯羥基反應 活性最強，此外甘露糖的羥基也有一定 的反應活性。這種特性與那些無分支、 不溶于水的葡甘露聚糖有明顯的不同。 瓜爾膠是水溶性最好的天然髙分子化 合物之一，水溶性具有很高的粘度，1% 的水溶液的粘度約為4000?6 000mPa«s. 水溶液呈假塑性，沒有屈服應力，是典 型的纏繞的生物聚合物性質p]。

瓜爾膠的最初出現(xiàn)是作為刺槐豆 膠的替代品而產生的。后來研究證明, 雖然瓜爾膠和刺槐豆膠均為聚半乳糖 甘露糖，但二者在化學組成和行為上有 著明顯的區(qū)別。刺槐豆膠要達到最大粘 度需要高溫水煮,而瓜爾膠在冷水中就 可以水化?；瘜W組成上,刺槐豆膠平均 每4個甘露糖單元才有1.5個乳糖支 鏈。所以瓜爾膠分支單元數(shù)為刺槐豆 膠的2倍。而這被認為是瓜爾膠比刺槐 豆膠更容易水化和氫鍵結合活性更大 的主要原因。

2瓜爾膠的衍生物

然而天然的瓜爾膠存在不能快速 溶脹和水合，水不溶物含量高，熱穩(wěn)定 性較差，易被酶和細菌分解等缺陷。因 此需要對瓜爾膠進行改性，形成新的衍 生物，克服天然瓜爾膠的缺點，使其廣 泛應用。瓜爾膠的衍生物主要有：陽離 子型瓜爾膠、陰離子型瓜爾膠、非離子 型瓜爾膠、兩性型瓜爾膠、接枝共聚瓜 爾膠以及交聯(lián)改性。瓜爾膠分子的最大 特點也即最大優(yōu)點便是與纖維素結構 非常相似，這種相似性使它對纖維素有 很強的親和性，稱之為直接性p]。

瓜爾膠直鏈上沒有非極性基團，大 部分伯羥基和仲羥基都處在外側，而且 半乳糖支鏈并沒有遮住活性的醇羥基。 因而瓜爾膠具有最大的氫鍵結合面積, 當與纖維結合時,形成的氫鍵結合距離 短，結合力大。為賦予瓜爾膠更好的使 用性能，通常對瓜爾膠原粉進行化學改 性。為了賦予瓜爾膠更好的使用性能， 需對瓜爾膠進行化學改性，瓜爾膠的改 性主要有兩個方向：一是在分子鏈上引 入陽離子基團，從而獲得一定的正電 性，這種帶正電的改性瓜爾膠便可以與 帶負電的纖維、填料粒子相互作用從而 提高原有的助留、助慮和增強效果。與 淀粉類助劑相比，陽離子瓜爾膠不需要 糊化，可以直接溶于水，同時由于其分 子量處于中等（20萬?200萬左右)，在 提高助留助濾效果時不會產生過度絮 凝，有利于改善紙頁勻度。王軍利等研 究了陽離子瓜爾膠作為造紙濕部助留 助慮劑使用時，用量1負對絕干裝）、 抄紙pH值接近中性的6?7范圍內其 效果較好，并且陽離子取代度士 果增加。

增大其分子量，從而 增強其架橋連接能力。Swanson研究表 明，0 .5%的分散刺槐豆膠加入漂白亞 硫酸鹽漿可以降低70%的打漿時間并 提高32%的耐破度，而瓜爾膠被認為效 果更佳。沒經化學改性的瓜爾膠原粉雖 然也能有效提高紙頁的強度，且有良好 的助留作用，但卻使濾水困難，使干燥 負荷增大。經改性的瓜爾膠能有效地克 服這一缺點，改性的瓜爾膠主要有陽離 子型、陰離子型、非離子型、兩性瓜爾膠 和磷酸瓜爾膠，各種類型的瓜爾膠的主 要作用不同，用量也不同A

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優(yōu)勢。另 外，許多淀粉分子形成螺旋狀結構，而瓜 爾膠分子則形成直鏈結構。所以瓜爾膠 的活性基團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 能達到較多量陽離子淀粉才能達到的 使用效果。當今，聚丙烯酰胺和改性淀粉 廣泛應用于造紙中的助留助濾劑，但其 效果只能達到一定程度。它們在提高濾 水的同時可能使纖維過度凝聚，瓜爾膠及其衍生物的在造紙行業(yè)的應用,從而降 低紙頁勻度和強度。天然瓜爾膠作為造 紙助劑時，可以提高紙頁強度，減少纖維 絮聚提高紙頁勻度。但它的缺點便是造 成濾水困難，從而降低了產量或提高了 干燥部負荷。而經過化學改性的兩性或 陽離子瓜爾膠則在很大程度上克服了 這一弊病。實驗發(fā)現(xiàn)，這些改性的瓜爾膠 能在提高紙頁濾水的同時保持或提高 紙頁勻度；通過吸附細小纖維和粒子可 以進一步改善濾水，同時提高一次留著 率，而在過去，這兩方面都是互斥的。

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。鑒于 這一點，陽離子瓜爾膠在黑液的存在下 仍能有效地發(fā)揮作用。對于新聞紙、未 漂硫酸鹽漿、廢紙漿等含有較多雜質的 漿料，隨著封閉水循環(huán)的推廣，陰離子垃 圾的積累將顯著增加。這便會使得許多 傳統(tǒng)的造紙助劑如陽離子聚丙烯酰胺 等失去作用效果。陽離子瓜爾膠可以有 效地克服這一點。實驗研究發(fā)現(xiàn)，陽離 子瓜爾膠在Zeta電位從-8m V到 0m V范圍內效果最好。該Zeta電位范 圍與絕大部分造紙過程相吻合[6]。

3瓜爾膠在造紙行業(yè)的應用

國外有1/3的瓜爾膠用于造紙工 業(yè)。使用最多的是經過改性的陽離子瓜 爾膠和兩性瓜爾膠，瓜爾膠衍生物在造 紙中的應用主要分為漿內添加、表面施 膠和涂布涂料，目前三個方面都得到一 定程度的應用％

漿內添加是瓜爾膠在造紙工業(yè)應 用的最主要的方面。作為濕部添加劑它 可增加紙張的強度和不透明度，提高白 度和耐油度，改善印刷性、濾水性和填 料留著率。國外對瓜爾膠作為造紙增強 劑、助留助濾劑、絮凝劑、打漿增粘劑等 領域都進行了深入的研究。由于瓜爾膠 分子與纖維素分子結構非常相似，所以 它對纖維有很強的親和力，即使在陰離 子垃圾很多的情況下仍能有效的吸附 到纖維上發(fā)揮作用，故瓜爾膠廣泛應用 作造紙增強劑、助留助慮劑、分散劑、施 膠劑等。漿內添加明顯的優(yōu)點是增強、 助留助濾，并在助留助濾的同時能有效 地維持紙頁的勻度，這是一般傳統(tǒng)造紙 助劑所不及的，它歸究于瓜爾膠能以強 的微絮聚的方式，并象潤滑劑一樣使纖 維表面平滑，使纖維滑過時不纏結，或 說它賦于纖維強的分散作用，同時能提 高紙頁的透氣度。瓜爾膠的另一個良好 的特性是能排除陰離子的干擾，這是因 為它結構上與纖維素非常近似，這種相 似性使得它與纖維有很強的親和性，導 致它與纖維有優(yōu)先的作用力，因而對再 生纖維紙漿值得提倡使用。目前助留 劑、助濾劑、增強劑等各種助劑己廣泛 地應用于造紙工業(yè)，成為造紙的基本處 理劑。而較近時間研發(fā)的天然助劑瓜爾 膠的應用，在一定的使用范圍己突現(xiàn)出 它的優(yōu)越性能。其中陽離子瓜爾膠在黑 液存在下仍能有效地發(fā)揮作用，能適應 造紙廢水零排放的要求。我國瓜爾膠在 卷煙紙和濾嘴棒紙的生產中的應用比 較成熟.用它代替CMC與淀粉一起使 用有很好的效果。陽離子瓜爾膠也可以 與陽離子淀粉及合適的有機酸混合后 作為增強和助濾劑，它比單獨使用陽離 子瓜爾膠或陽離子淀粉效果都好。隨著 現(xiàn)代造紙的發(fā)展，適應高速紙機、零排 放以及環(huán)保的要求，這種天然的高分子 造紙助劑必定會在現(xiàn)代化的造紙工業(yè) 中發(fā)揮更大作用P*41。

使用瓜爾膠作表面施膠劑，能夠增 加紙張的抗水能力及表面強度，可減少 膠印中紙張的掉毛現(xiàn)象；改進印刷適 性；增加紙張的可擦性，表面施膠可減 少油墨的滲透，因而易于把油墨擦掉， 增加了紙面的抗磨擦能力；增加紙張的 強度，如耐破度、耐折度和抗張強度；減 少紙張的兩面差和變形。經過生產實踐 表明使用瓜爾膠能降低表面施膠生產 成本，有效的解決提高灰分所引起的掉 毛掉粉問題的同時，還能不同程度的改 善提高紙張的平滑度、耐折度、表面強 度。因此，瓜爾膠是在保證紙品質量的 前提下，瓜爾膠及其衍生物的在造紙行業(yè)的應用,提高灰分的最理想的表面施膠 劑?？蓽p少紙面氣孔，提高紙的抗脂性； 提高紙張表面光澤度，表面強度和施膠 度，減少掉毛掉粉，提高印刷質量；具有 良好的流變性和成膜性；增加紙張的挺 度、平滑度、控制卷曲[9]。

在涂布加工紙中，使用瓜爾膠產品 的涂料具有機械及化學穩(wěn)定性好、流動 性和貯存穩(wěn)定性均佳、填充量大等優(yōu) 點，具有較高的粘結力和結膜強度。瓜 爾膠的售價比市場上幾種丙稀酸類共 聚淀粉更便宜，瓜爾膠既可單獨使用也 可與聚乙烯醇、CMS和CMC復配互配 并用，使成本降低35%以上。瓜爾膠可 以控制和調節(jié)涂料的流變性和顏料的 分散性，提高涂料的固含量；增強涂料 的保水性，防止涂料中膠粘劑的遷移; 改善涂料的潤滑性能，提高涂層質量， 延長刮刀的使用壽命；具有良好的成膜 性，改善涂層的光澤度；提高涂料中增 白劑的保留率，提高紙張的白度m。