瓜爾膠，英文名為“ guar gum”， 是從廣泛種植 于印巴次大陸的一種豆科植物一瓜爾豆中提取 的一種高純化天然多糖。由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)及天然性，使其迅速成為性能優(yōu)越的新型環(huán) 保造紙助劑；同時(shí)它還被廣泛應(yīng)用于食品、石油、 醫(yī)藥等領(lǐng)域。

瓜爾膠就分子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是一種非離子多糖， 它以聚甘露糖為分子主鏈,D-吡喃甘露糖單元 之間以坆1-4)苷鍵連接。而D-吡喃半乳糖則 以a( 1-6)鍵連接在聚甘露糖主鏈上。瓜爾膠中 甘露糖與半乳糖單元之摩爾比為2: 1,即每隔一 甘露糖單元連接著一個(gè)半乳糖分支。文獻(xiàn)中報(bào) 道，瓜爾膠的分子量在220 000左右。瓜爾膠分子 的最大特點(diǎn)也即最大優(yōu)點(diǎn)便是與纖維素結(jié)構(gòu)非常 相似，這種相似性使它對(duì)纖維素有很強(qiáng)的親和性，

稱(chēng)之為直接性(substantivity)。

瓜爾膠的最初出現(xiàn)是作為刺槐豆膠（Locust bean gum)的替代品而產(chǎn)生的。在此之前,刺槐豆 膠被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)并造成了需求緊張。后 來(lái)研宄證明，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(xué)組成和行為上有著明顯 的區(qū)別。刺槐豆膠要達(dá)到最大粘度需要高溫水 煮，而瓜爾膠在冷水中就可以水化。化學(xué)組成上, 刺槐豆膠平均每4個(gè)甘露糖單元才有1. 5個(gè)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(rèn)為是瓜爾膠比刺槐豆膠更容易水化 和氫鍵結(jié)合活性更大的主要原因。除此之外，瓜 爾膠的成本僅是刺槐豆膠的一半。

為賦予瓜爾膠更好的使用性能，通常對(duì)瓜爾 膠原粉進(jìn)行化學(xué)改性。瓜爾膠的改性主要有兩個(gè) 方向：一是在分子鏈上引入陽(yáng)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(yáng) 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。另一改性方向便是設(shè) 法增加瓜爾膠分子鏈的長(zhǎng)度，增大其分子量，從而 增強(qiáng)其架橋連接能力。

陽(yáng)離子瓜爾膠在冷水中可溶,這與陽(yáng)離子淀 粉相比是一個(gè)很大優(yōu)勢(shì)。另外，許多淀粉分子形 成螺旋狀結(jié)構(gòu)，而瓜爾膠分子則形成直鏈結(jié)構(gòu)。 所以瓜爾膠的活性基團(tuán)比陽(yáng)離子淀粉更容易與纖 維接近，從而少量的陽(yáng)離子瓜爾膠便可能達(dá)到較 多量陽(yáng)離子淀粉才能達(dá)到的使用效果。

當(dāng)今，聚丙烯酰胺和改性淀粉廣泛應(yīng)用于造 紙中的助留助濾劑。但其效果只能達(dá)到一定程 度。它們?cè)谔岣邽V水的同時(shí)可能使纖維過(guò)度凝 聚，從而降低紙頁(yè)勻度和強(qiáng)度。天然瓜爾膠作為 造紙助劑時(shí)，可以提高紙頁(yè)強(qiáng)度，減少灰斑形成并 提高紙頁(yè)勻度。但它的缺點(diǎn)便是造成濾水困難, 從而降低了產(chǎn)量或提高了干燥部負(fù)荷。而經(jīng)過(guò)化 學(xué)改性的兩性或陽(yáng)離子瓜爾膠則在很大程度上克 服了這一弊病。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這些改性的瓜爾膠能 在提高紙頁(yè)濾水的同時(shí)保持或提高紙頁(yè)勻度;通 過(guò)吸附細(xì)小纖維和粒子可以進(jìn)一步改善濾水，同 時(shí)提高一次留著率。而在過(guò)去，這兩方面都是互 斥的。

由于陽(yáng)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(yáng)離子瓜爾膠在黑液的 存在下仍能有效地發(fā)揮作用。對(duì)于新聞紙、未漂 硫酸鹽漿、廢紙漿等含有較多雜質(zhì)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(huì)使得許多傳統(tǒng)的造紙助劑如陽(yáng)離子聚丙烯 酰胺(CPAM)等失去作用效果。陽(yáng)離子瓜爾膠可 以有效地克服這一點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)離子瓜 爾膠在Zeta電位從-8 mV到0 mV范圍內(nèi)效果最 好。該Zeta電位范圍與絕大部分造紙過(guò)程相吻

人

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國(guó)外對(duì)瓜爾膠作為造紙?jiān)鰪?qiáng)劑、助留助濾劑、 絮凝劑、打漿增粘劑等領(lǐng)域都進(jìn)行了深入的研究。 許多成果應(yīng)用于造紙實(shí)踐中。

Lindstrom和Soremark將局分子助劑被衆(zhòng)料吸 收并發(fā)揮作用的過(guò)程分為三步：①助劑高分子從 溶液向溶液一纖維界面迀移；d穿過(guò)界面；_劑 高分子與纖維重新組織分布并在表面形成氫鍵結(jié) 合。d或③是決定性步驟。Derek Abson等人在 此基礎(chǔ)上對(duì)4種造紙助劑陽(yáng)離子淀粉（CS)、陽(yáng)離 子聚丙烯酰胺（CPAM)、陽(yáng)離子瓜爾膠（CGG)、陽(yáng) 離子聚乙烯醇（CPVA)的助留助濾效果在動(dòng)態(tài)濾 水儀上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研宄。他們發(fā)現(xiàn)，步驟①是決 定性一步。在4種陽(yáng)離子助劑中，雖然陽(yáng)離子瓜 爾膠第@的迀移吸收速率最慢，但無(wú)論對(duì)細(xì)小 纖維還是填料，其助留助濾效果都是最好的。

Swanson研宄表私0. 5%的分散刺槐丑膠加 入漂白亞硫酸鹽漿可以降低70%的打漿時(shí)間并 提高32%的耐破度。而瓜爾膠被認(rèn)為效果更佳。 Mason認(rèn)為瓜爾膠作為絮凝劑時(shí)會(huì)覆蓋于纖維表 面，并像潤(rùn)滑劑一樣使粗糙表面平滑，從而使纖維 滑過(guò)時(shí)不廣生纏結(jié)。John W. Swanson也認(rèn)為瓜 爾膠使紙頁(yè)勻度改善并不是因?yàn)樗鼘?duì)纖維有分散 作用，而是因?yàn)檠泳徚死w維的凝聚和纏結(jié)。

瓜爾膠使用簡(jiǎn)單,不需要單獨(dú)溶解設(shè)備，沒(méi)有 分子鏈的剪切降解問(wèn)題，無(wú)毒無(wú)害。陽(yáng)離子瓜爾 膠也可以與陽(yáng)離子淀粉及合適的有機(jī)酸混合后作 為增強(qiáng)和助濾劑，它比單獨(dú)使用陽(yáng)離子瓜爾膠或 陽(yáng)離子淀粉效果都好。隨著對(duì)瓜爾膠研宄的深入，這種天然的高分子造紙助劑必定會(huì)在現(xiàn)代化 的造紙工業(yè)中發(fā)揮更大作用。