瓜爾膠（guar gum)是從種植于印巴次大陸的豆 科植物瓜豆中提取的一種植物膠，化學(xué)組成為聚半乳 糖甘露糖，半乳糖：甘露糖=1: (1.6 ~ 1.8)。由于其 獨特的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性，瓜爾膠在薄頁紙上的應(yīng)用,使它成為一種很有 潛力的新型環(huán)保造紙助劑。X射線衍射顯示瓜爾膠呈 規(guī)則的雙層折疊，其分子結(jié)構(gòu)與纖維素分子非常相 似，所以瓜爾膠易于吸附到纖維上而產(chǎn)生增強和助留 效果。瓜爾膠的另一個優(yōu)點是，即使在陰離子垃圾很 多的情況下，依舊能以強的微絮聚方式，像潤滑劑一 樣使纖維表面平滑，使纖維在分散時不纏結(jié)，從而提 高紙張勻度M。

瓜爾膠具有很好的水溶性和增稠性，但原粉往往 具有下述缺點：①水不溶物含量高；②不能快速溶脹 和水合，溶解速度慢；（D黏度不易控制；④易被微生 物分解而不能長期保存等。瓜爾膠直鏈上沒有非極性 基團，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。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(xué)改性。

改性的瓜爾膠主要有非離子瓜爾膠、陽離子瓜爾

膠和陰離子瓜爾膠。

非離子瓜爾膠的制備是研宄得最為成熟的一種改 性方法。瓜爾膠在異丙醇、水等介質(zhì)中，在NaOH存 在時與環(huán)氧丙烷反應(yīng)，即得羥丙基瓜爾膠。羥丙基是 以長鏈方式與瓜爾膠相連，而不是在糖單元上均勻分 布。有研宄發(fā)現(xiàn)羥丙基瓜爾膠不含晶體結(jié)構(gòu)，外形呈 粒狀結(jié)構(gòu)。

叔胺烷基醚和季銨烷基醚瓜爾膠是主要的商品陽 離子瓜爾膠。與叔胺烷基醚瓜爾膠相比，季銨烷基醚 瓜爾膠陽離子性強且可在廣泛的pH值范圍內(nèi)使用。 季銨烷基醚瓜爾膠發(fā)展迅速，特別是帶有環(huán)氧的陽離 子化試劑制備的陽離子瓜爾膠。制備季銨烷基醚瓜爾 膠時，首先瓜爾膠分子上的活性羥基與NaOH反應(yīng)生 成醇鈉，然后再與季銨陽離子醚化劑發(fā)生雙分子親核 取代反應(yīng)，生成陽離子瓜爾膠。

陰離子瓜爾膠的制備是通過堿性條件下引入帶負 電荷的基團實現(xiàn)的，可以引入的陰離子基團括羧甲基、磺酸基和磷酸基等。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝是干 法合成，將鹵代脂肪酸和瓜爾膠干粉混合后，再噴灑 適當?shù)膲A進行催化。由于反應(yīng)介質(zhì)黏度增大，導(dǎo)致攪 拌困難，反應(yīng)不均一，并且溫度難以控制，瓜爾膠在薄頁紙上的應(yīng)用,反應(yīng)物結(jié) 塊，最終使得反應(yīng)出料困難，產(chǎn)物中含有大量的無機 鹽和其他雜質(zhì)M。

瓜爾膠價格昂貴，單獨使用瓜爾膠成本較高，往 往需要與其他造紙化學(xué)助劑一起使用，以降低成本0 淀粉資源豐富，含陽離子基團的淀粉接枝產(chǎn)物側(cè) 鏈帶有正電荷，在水溶液中能夠電離，可吸附帶負電 荷的懸浮粒子。陽離子淀粉（CS)主要分為4類： 叔胺烷基淀粉，季銨型淀粉，伯胺、仲胺烷基淀粉， 其他陽離子淀粉。季銨型CS是目前使用范圍最廣、 用量最大的一種CSH。

羧甲基纖維素（CMC)是以高純度纖維素為原 料，經(jīng)NaOH堿化反應(yīng)生成堿纖維素，然后與醚化 劑——氯乙酸反應(yīng)制得，屬纖維素醚類物質(zhì)。水溶性 纖維素衍生物CMC能提高紙張的強度，但CMC的溶 解度較大，容易隨白水流失[4]。

本實驗探討了 CS和CMC部分替代非離子瓜爾膠 生產(chǎn)薄頁紙的可行性，以及漿內(nèi)添加瓜爾膠、采用 CS和CMC部分替代非離子瓜爾膠對紙張強度和填料 留著率的影響。

1實驗

1.1原料

非離子瓜爾膠，陽離子瓜爾膠，陰離子瓜爾膠， CS，輕質(zhì)碳酸鈣（PCC)，CMC，均為國產(chǎn)。漿料為混 合漿，w (針葉木漿）^ (闊葉木漿）=30%:70%。

1.2方法

稱取3份相同質(zhì)量的紙漿，各加入30%的PCC， 再分別加入己調(diào)制好的化學(xué)助劑，然后抄造定量為 30 g/m2的手抄片，測定紙張的抗張指數(shù)，灼燒后測 定灰分，計算填料留著率。同時做空白實驗。

2實驗結(jié)果與討論

2.1漿內(nèi)添加瓜爾膠對紙張強度及填料留著率的 影響

表1所示為漿內(nèi)添加非離子、陰離子、陽離子瓜 爾膠對紙張強度及填料留著率的影響。

從表1可見，非離子瓜爾膠對紙張增強效果比較 明顯。陽離子瓜爾膠和陰離子瓜爾膠則對紙張的抗張 強度沒有明顯的增強效果。這是由于非離子瓜爾膠主 鏈中的一OH均可與纖維素中裸露的一OH作用，這 《中國造紙》2013年第32卷第8期

種作用力可以提高紙張的抗張強度。非離子瓜爾膠可 與纖維迅速鍵合和吸附，增加了纖維間的接觸點，增 大了纖維間的結(jié)合面積，以及這些纖維在干燥時產(chǎn)生 強烈的黏附作用，瓜爾膠在薄頁紙上的應(yīng)用,使纖維結(jié)合強度增加。

表1漿內(nèi)添加瓜爾膠對紙張強度及填料留著率的影響

抗張指數(shù)填料留著率/%

空白24.525.0

非離子瓜爾膠31.369.3

陽離子瓜爾膠24. 856.7

陰離子瓜爾膠24.325.7

注瓜爾膠用量均為〇.85%_。

從填料留著率來看，非離子瓜爾膠和陽離子瓜爾 膠都有明顯提高填料留著率的效果，陰離子瓜爾膠對 填料留著率影響不大。

2.2 CS、CMC部分替代非離子瓜爾膠對紙張強度及 填料留著率的影響

表2所示為CS、CMC部分替代非離子瓜爾膠對 紙張強度及填料留著率的影響。

表2 CS、CMC部分替代非離子瓜爾膠對紙張強度

及填料留著率的影響

抗張指數(shù)/N*m*g_1填料留著率/%

空白24.525.0

非離子瓜爾膠用量0.85%31. 369.3

非離子瓜爾膠用量0.45% CS用量0.6%30.570.8

非離子瓜爾膠用量0.65% CMC 用量 0.2%32.270.3

非離子瓜爾膠用量0.4% CS用量0.6%

CMC 用量 0. 1%29. 887.4

非離子瓜爾膠用量0.6% CS用量0.4%

CMC 用量0. 1%30.985.0

非離子瓜爾膠用量0.65% 陰離子瓜爾膠用量0.2%26. 869.3

從表2可以看出，CS部分替代非離子瓜爾膠， 紙張的強度下降，但下降幅度不大。從填料留著率上 看，由于CS陽離子性對纖維和陰離子物質(zhì)具有強烈 的吸附性而產(chǎn)生作用，CS使陰離子性纖維絮聚在一 起，使細小纖維留著率增加，有助于纖維與纖維的結(jié) 合。CS添加到漿料中被漿料中的纖維和填料吸附， 有助于提高細小纖維和填料的留著率。

CMC部分替代非離子瓜爾膠，紙張的抗張強度 略有增加。但纖維、PCC等均為陰離子特十 陽離子的作用，因此用CMC部分替代非離子 填料留著率低。 

簡 報 

CS、CMC部分替代非離子瓜爾膠，對抗張指數(shù) 的影響不是很大，瓜爾膠在薄頁紙上的應(yīng)用,但填料留著率提高，且CMC與CS 配合使用，比單獨使用CMC效果好。這是因為CMC 為陰離子型，CS為陽離子型，有陰、陽離子的共同 作用，對留著率的提高有幫助。

陰離子瓜爾膠部分替代非離子瓜爾膠，紙張的強 度有所下降。從填料留著效果來看，陰離子瓜爾膠對 PCC的助留效果與非離子瓜爾膠的接近。

3結(jié)論

3.1大多數(shù)薄頁紙生產(chǎn)廠家都采用增加闊葉木漿比 例來調(diào)節(jié)透氣度，但闊葉木纖維較短，強度較低，用 量大時往往造成紙張抗張強度和伸長率不能滿足工藝 要求。非離子瓜爾膠在薄頁紙的應(yīng)用中能起到明顯的 增強效果。

3.2非離子瓜爾膠與陽離子淀粉（CS)和羧甲基纖 維素（CMC)配合使用，能使生產(chǎn)的薄頁紙取得好 的增強和助留效果。