非離子型瓜爾膠在造紙工業(yè)中的應用，瓜爾膠，是從種植于印巴次大陸的豆科植物-瓜爾豆中提取的一種植物膠。它在化學組成 上是聚半乳糖甘露糖。由于其獨特的分子結構和物理化學特性，使它成為一種很有潛力的新 型環(huán)保造紙助劑。天然的瓜爾膠作為造紙助劑時，可以提高紙頁強度，減少灰斑形成并提高 紙頁勻度。它的缺點是造成濾水困難，從而增大了干燥部負荷，但經過化學改性的兩性、陽 離子、陰離子、非離子型瓜爾膠則在很大程度上克服了這一弊病，并各有其獨特的優(yōu)越性， 本論文主要研究非離子型瓜爾膠在造紙工業(yè)中的應用。
可見瓜爾膠是以p -M-D-甘露吡喃糖單元為骨架連接成主鏈，非離子型瓜爾膠在造紙工業(yè)中的應用，每兩個甘露吡喃單元有Ot -1 ,6連接的半乳吡喃單元作為側鏈，相對分子質量為22萬。由于瓜爾膠具有與纖維相類似 的結構。所以能夠在纖維表面快速吸附，并能為纖維之間形成氫鍵提供大量的羥基，從而能 夠有效地促進纖維之間的結合。此外，瓜爾膠還可以提髙填料和細小纖維的留著，同時還可 以避免纖維間的不良絮聚，提高紙頁的勻度。
溫度、pH值對非離子型瓜爾膠粘度的影響
1. 1實驗原料及主要實驗儀器
⑴主要化學試劑及原料
原料：非離子型瓜爾膠，POLYGAL產于西班牙
主要測量儀器：BROOKFIELD RVT型粘度儀（20rpm)，PHB-4PH測量計，上海精科。
1. 2實驗方法
將非離子型瓜爾膠溶于不同溫度下的自來水（PH值=6.8)中，調制成1啲濃度。在等同 調制溫度下的水浴中保溫，用BROOKFIELD RVT型粘度儀（20rpm)進行不同溫度下和不同時 間間隔下的非離子型瓜爾膠溶液粘度的測定；其次在25° C下調制成1啲濃度的非離子型瓜 爾膠溶液在保溫100 min不同pH值下，非離子型瓜爾膠溶液粘度的測定。
1. 3實驗結果及分析
表1-1非離子型瓜爾膠溶液在不同調制溫度不同保存時間下粘度變化表
510203060100120
248101530015102800
54101070125021103100
15,1010010501710253034503610
25350175019802150260035803620
351800220028003000355036303620
45210023302510326036403630* 3100
注：表1-1中ST: C存時間，T:溫度。
表1-2不同PH值下非離子型瓜爾膠溶液粘度變化表
樣品編號123456
PH (溶劑水）5.15.9 .6.36.87.28
粘度（mpa.s)100021002500358035803580
粘度（mpa.s) /S358035803580358035803500
注：表1-2中S:在25° C下調制成1嫩度的非離子型瓜爾膠溶液。其中溶劑水(PH值=6.8)非離子型瓜爾 膠溶液在水浴中保溫（25。C) 100 min時的粘度。
由上表1-1可見：在同一溫度下，隨著存時間的延長，非離子型瓜爾膠溶液的粘度呈 現上升的勢頭；調制和It存的溫度越高則起粘越快，達到粘度頂點所需的時間就越短。這種 現象不難解釋：因調制和貯存溫度的上升，加劇了其分子間的熱運動和潤漲；其次因瓜爾膠 的原料瓜爾豆生長于髙溫、干旱缺水的環(huán)境，因此其耐水，在冷水中便可以水化、溶解。但 非離子型瓜爾膠在達到其潤脹發(fā)粘的最高值后隨著貯存時間的延長，則粘度會變低，在成紙 中的效果也會降低，也就是要達到同等的增強或改進成紙勻度的效果，則要用更多的非離子
華東七省市造紙學會第二十屆造紙技術交流會暨中國造紙學會機械設備專業(yè)委員會年會 型瓜爾膠。可見對使用好非離子型瓜爾膠在溫度上產生的不利紙幅的影響，要將非離子型瓜 爾膠的調制溫度、濃度、每鍋的調制量、間隔時間、d存時間、非離子型瓜爾膠溶液的加入 點以及對成紙的絕干用童都要考慮到，才能達到物盡其用。)
由上表1-2可見：調制非離子型瓜爾膠溶劑（水）的PH撕粘度的影響較大，非離子型瓜爾膠在造紙工業(yè)中的應用，當PH值 越小即溶劑酸性越強則對非離子型瓜爾膠溶液的粘度降低的越厲害。而溶劑水PH值呈中性或 偏堿性時對其粘度的影響基本上不存在。分析其原因：因為瓜爾膠是以P -1,4-D-甘露吡喃糖 單元為骨架連接成主鏈，每兩個甘露吡喃單元有Ot-1 ,6連接的半乳吡喃單元作為側鏈，相 對分子質量為22萬。由于瓜爾膠具有與纖維相類似的結構，在酸性條件下也易降解，使分子 鏈變短，溶液粘度變小，紙幅的助留助濾、增強效果也降低。可見控制好溶劑水PH值，對于 維護好非離子型瓜爾膠溶液的粘度是一個重要的因素。
2非離子型瓜爾膠用置對紙頁勻度及抗張指數的影響 2.. 1實驗原料及主要實驗儀器
(1)主要化學試劑及原料
碳酸鈣為進口馬來西亞和國產都江堰各半的添加量，basf的polymin-P型，西班牙的 polygual〇
(2)主要儀器
羅紋壓力及句度測試儀：press marks and embossing tester MP 3000 德國 PRASS 公 司；瑞典LOVENTZEN & WETTRE公司SE062型臥式拉力儀。
2.2實驗方法
從不同瓜爾膠添加量的紙頁中分別取一定量的紙幅，用press marks and embossing tester MP 3000德國PRASS公司羅紋壓力及勻度測試儀測勻度；用瑞典LOVENTZEN & WETTRE公司SE062型臥式拉力儀測成紙的抗張強度和伸長率。
2.3實驗結果及分析
表2-1非離子型瓜爾膠用量與紙頁勻度的關系
瓜爾膠用量 Kg/t勻度
%抗張指數 Ng/m伸長率
%水線長短
12,502.2644.731.45特長
11.752.3144.001.43較長
11.0014143.271.46適中
10.252.5542.911.43適中
9.503.0142.911.47短
8.753.6541.821.44較短
04.537.091.45特短
華東七省市造紙學會第二十屆造紙技術交流會暨中國造紙學會機械設備專業(yè)委員會年會 由上表2-1可見：隨著非離子型瓜爾膠用量的適當上升，紙幅的勻度有下降的趨勢，紙 幅的抗張指數上升，紙幅的伸長率變化不大。當不添加非離子型瓜爾膠時，成紙的勻度嚴重 惡化，成紙的抗張強度也下降的較明顯。隨著非離子型瓜爾膠用量的適當上升。觀察網上水 線的變化，水線會比以往的長。依據成紙的勻度，非離子型瓜爾膠用量最好不要低于9.50Kg/t 紙。一方面成紙的勻度得到保證，另一方面成紙的抗張強度也得到提髙。非離子型瓜爾膠的 投人使用為什么既改善成紙的勻度又提髙了成紙的抗張指數呢？分析其原因如下：
(1>介質粘度對纖維分散的影響
在紙頁成型過程中，纖維與纖維、纖維與漿水之間的磨擦沖刷是直接進行的，非離子型瓜爾膠在造紙工業(yè)中的應用，很容易造 成纖維之間的絮聚和位移，從而破壞了紙幅的勻度。如加人了分散劑后，漿水的粘度提高了， 相當于纖維表面附著了一層簿的潤滑膜，也就不易發(fā)生纖維之間的絮聚。在這里，分散劑作 為增加懸浮液粘度的物質，起到了水性潤滑劑的作用，使纖維互相滑過而不相互接觸，改善 了纖維成型的交織能力。此外，水溶液的粘度的增加，也使得纖維具有良好的懸浮性，不至 于過快地沉降。由于非離子型瓜爾膠具有與纖維相類似的結構。所以能夠在纖維表面快速吸 附，并能為纖維之間形成氫鍵提供大量的羥基，從而能夠有效地促進纖維之間的結合，在一 定的成度上提高了成紙的抗張指數。
(2)分散劑的添加與液體介質有關的纖維表面的€電位的影響
纖維在紙漿中的表現，有如膠體懸浮液，涉及到動電和靜電的表面力。在低濃度和低剪 切力的條件下，這種膠體作用就成為促進纖維絮聚的主要控制因素。而在漿料中添加陰離子 表面活性劑，漿料分散效果明顯增強，這是由于在懸浮液中，纖維大多帶負電，陰離子表面 活性劑的加入，增強了纖維表面的g電位，使得纖維相互之間的斥力增大，從而阻止了纖維 之間的碰撞，減少了纖維絮聚的可能性。
⑶非離子型瓜爾膠是以p -1,4-D-甘露吡喃糖單元為骨架連接成主鏈的結構與纖維的 結構非常相似，所以兩者之間存在一定的親和性。又由于甘露糖-半乳糖結構溶脹性大，并在 水中擴散，特別在加溫時尤然。當把植物膠加入濕紙漿后，它便與纖維迅速進行鍵合和吸附， 增加了纖維間的接觸點，增大了纖維間的結合面積，以及這些纖維在干燥時產生強烈的粘附 作用，使纖維結合強度增加。
總之，由于非離子型瓜爾膠在纖維表面吸附后，增加纖維表面的結合水分，減少了纖維間 的摩擦，提高了漿料的流動性，使纖維受機械作用更均勻，改進了結合鍵的分布，又因其與 纖維迅速進行鍵合和吸附，增加了纖維間的接觸點，增大了纖維間的結合面積，以及這些纖 維在干燥時產生強烈的粘附作用，使纖維結合強度增加。因此就能提髙紙頁的抗張指數。另
華東七省市造紙學會第二十屆造紙技術交流會暨中國造紙學會機械設備專業(yè)委員會年會 外由于分子中含有大量經基，能迅速與纖維結合，形成氫鍵，促成了纖維之間、纖維與填料 之間的絮聚，形成了復雜的凝絮體系，這樣細小纖維和填料就會被更多地絮凝、吸附和包夾 在較長纖維之間，非離子型瓜爾膠在造紙工業(yè)中的應用，因而就提高了留著率。反映在網上就是水線比以往的要長，紙頁的勻度也 得到改善和提髙。
3總結
非離子型瓜爾膠因其在冷水中便可以水化、溶解，這與淀粉系列助劑使用前需要糊化相 比是一個很大的優(yōu)勢，其次在一定成度上改善了紙頁的勻度提髙了紙頁的抗張指數。但因其 對PH值，細菌、不同溫度下的！e存時間，流體中的剪切速度等因素較敏感、又因其粘度隨粉 劑濃度的增加而顯著增加等等因素的制約和影響，要使用好非離子型瓜爾膠，使其在性能方 面、性價比方面達到最好不是—件容易的工作，希望本論:m你使用好非離子型瓜爾膠期一定的借鑒作用。
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