瓜爾膠在造紙工業(yè)上具有巨大的應用前景。瓜耳膠作為造紙助劑的優(yōu)點由于瓜爾 膠大分子上沒有非極性基團。伯羥基和仲羥基多是裸露在外面的，而且具有極高的活性。 導致瓜爾膠具有最大的氫鍵結合面積。瓜爾膠大分子和纖維具有相似的結構，相互之間可 以通過氫鍵連接。在造紙上瓜爾膠可以作為造紙增強劑，助留助濾劑?？梢蕴岣呒垙埖母?項物理指標，包括抗張強度，撕裂強度。同時還可以作為表面施膠劑?？傊?，瓜爾膠作為 —種高效環(huán)保的造紙助劑，具有巨大的應用前景。

　　

　　LindStrom[5，^高分子助劑和漿料發(fā)生相互作用的過程分為三步：①高分子助劑從溶液 里面遷移到溶液一纖維界面；②穿過界面；③高分子助劑通過氫鍵作用與纖維結合。②或 ③兩步在他們之間起主要作用。

　　

　　硫酸鋁首先加入，同時吸附于纖維和細小纖維的表面，使其顯正電性，隨后加入高分 子量的陰離子磺酸基羥丙基瓜爾膠。硫酸鋁的加入首先產(chǎn)生一個陽離子補丁，為磺酸基羥 丙基瓜爾膠提供結合點。通過瓜爾膠與纖維直接的結合，減少了纖維之間的空隙，提高了 填料的留著率。

　　

　　磺酸基羥丙基瓜爾膠與硫酸鋁復配作為填料助留劑和紙張增強劑的作用機理：由于磺酸基羥丙基瓜爾膠表面裸露出來大量的的羥基，同時瓜爾膠的結構和纖維相 似，所以改性瓜爾膠可以快速的吸附到纖維大分子的表面，和纖維大分子之間形成氫鍵作 用，促進了纖維之間的相互結合，減小了相互之間的間隙，提高了紙張的強度。

　　

　　4.2實驗儀器和原料表4-1實驗儀器Tab.4-1 Experimental instrument儀器名稱型號生產(chǎn)廠家紙樣抄取器ZQJ1-B-II陜西科技大學機械制造廠纖維解離器ZQS4陜西科技大學機械制造廠油壓機ZQYC—II陜西科技大學機械廠水分測定儀HB43梅特勒一托利多儀器(上海） 有限公司精密天平AL204梅特勒一托利多儀器(上海） 有限公司電腦測控撕裂度儀DCP-SLY1000四川長江造紙儀器有限責仵 公司電腦測控耐折度儀DCP-MIT135四川長江造紙儀器有限責任 公司電腦測控抗張試驗機 電腦測控厚度進度儀DC-KZ300CPC-HJY04A四川長江造紙儀器有限責任 公司四川長江造紙儀器有限責任 公司表4-2實惡'原料Tab.4-2 The raw materials of experiment原料產(chǎn)地木漿加拿大進口漂白針葉木硫酸鹽漿(打漿度45 ° SR)

　　

　　磺酸基羥丙基瓜爾膠自制硫酸鋁國藥集團化學試劑有限公司滑石粉自山東華泰紙廠，98%過325目篩，白度85%4.3 4少片在ZQS4纖維解離器內把紙漿疏解5分鐘，加入25%的滑石粉混合均勻，過一會再 加入一定量的硫酸鋁水溶液混合均勻，再加一定量的配制好的磺酸基羥丙基瓜爾膠水溶 液，反應一定時間，在ZQJ1-B-II型紙頁成形器上抄片，紙片定量在60g/m2左右，烘干， 整個抄紙過程的pH范圍在5.6?5.9之間。在恒溫恒濕室放置24h，測定紙張性能指標。

　　

　　4.4打漿度的測定打漿度的測定參見GB / T1054—2004。

　　

　　4.5紙張性能的測定定量的測定參見GB/T451.2—2002;抗張強度的測定參見GB/T453—2002;耐折度 的的測定參見GB / T457—2002;厚度的測定標準參見GB / T451.3—2002。

　　

　　4.6紙張緊度的測定緊度可由紙張的定量和厚度計算而得到。

　　

　　緊度計算公式：P- gr 5xl〇〇〇

　　

　　式中：g為紙張的定量，g/m2; 5為紙張的厚度，mm。

　　

　　4.7填料留著率的測定[S6]1纖維灰分C的測定參照GB / T742—2008;2紙料灰分B的測定參照GB / T742—2008;3滑石粉灼燒減量D;灰分％=GxlQQG!X(1〇〇-W)

　　

　　xlOO4紙頁灰分A的測定和紙料灰分測定方法相同; 灰分計算公式：式中：G是灰漁的重量，g; Gi是風干試樣的重量，g; W是試樣的水分，％。 填料留著率的計算公式如下：?0.94x CA-C) x (1-B-D)

　　

　　Rt= (B-C)x(l-A-D)Xl00%4.8橫酸基幾丙基瓜爾膠與硫酸銘復配作用效果的討論4.8.1硫酸銘添力口量對改性瓜爾膠助留效果及紙張性能的影響山田博[57]認為最有效的提高留著率的方法為改變系統(tǒng)的膠體化學，通過加入明磯是一 種很有效的手段，根據(jù)具體情況決定加入量[58]。由表4-3可知，加入硫酸鋁后，磺酸基羥 丙基瓜耳膠確實提高了助留效果，但提高幅度不是很大。硫酸鋁的加入量為0.6%的，留著 率從77.1%提高到81.3%，再繼續(xù)增大硫酸鋁的添加量，留著率反而出現(xiàn)了下降的趨勢。 從表4-3得出，硫酸鋁添加量從0.4%增大到1.0%，對于一次留著率的影響不大。所以硫 酸鋁的添加量在0.6%較為合適，另外紙頁的強度基本是隨留著率的增大而下降。

　　

　　表4-3硫酸招添加量對改性瓜爾膠使用效果的影響Tab.4-3 The effect of aluminum sulfate added amount of modified guar gumA12 (so4)3 添加量％定量g/m2緊度g/cm3裂斷長km耐折度(次）灰分%留著率%空白57.00.5153.4804013.1157.1059.20.4852.9412916.4277.40.460.50.4932.8712616.5377.50.657.90.4712.7412317.2481.30.859.60.4942.5562716.8978.51.061.90.4812.8412916.6475.4(空白為Al2 (S〇4)3和改性瓜爾膠都不加；以下均為添加0.25%的改性瓜爾膠) 4.8.2改性瓜爾膠的添加量對助留效果及紙張性能的影響在硫酸鋁添加量為0.6%的時候，來考察改性瓜爾膠的添加量對助留效果及紙張性能的 影響。從表4-4中可知，紙頁的灰分及填料留著率隨著改性瓜耳膠的添加都得到了提高。 隨著改性瓜耳膠加入量的提高，明顯的增大填料和細小纖維的留著率，在瓜耳膠用~ _ 0.3%時，留著率達到了最大最高76.1%,繼續(xù)增大改性瓜爾膠的添加量，留著率反而 降的趨勢。隨著填料留著率在紙頁中的增大，填料粒子越來越多的填充在纖維之間，了纖維之間相互的接觸機會的減少，相互之間氫鍵的數(shù)量的減少，相互之間結合力的減弱。 表4-4可以看出隨著改性瓜爾膠的添加量的提高，紙張的物理強度成下降的趨勢。同時由 于改性瓜爾膠與纖維之間的結果相似，增加了相互之間的氫鍵的數(shù)量，可以起到增強的作 用。在兩方面的作用的共同的影響下，在改性瓜爾膠的添加量為0.25%的時候，紙張的物 理強度，裂斷長和撕裂指數(shù)提高的較明顯，但耐折度的變化不是很明顯。所以綜合考慮， 瓜爾膠的添加量為0.25%。

　　

　　表4-4瓜爾股的添加量對助留效果及紙張性能的影響Tab.4-4 The effect of Guar gum addition rate on the retention effect and paper properties瓜爾膠添 加量％定量g/m2緊度g/cm3裂斷長km撕裂指數(shù) 2mN ? m /g耐折度(次）留著率%058.50.5133.7928.675750.10.1558.30.5163.4109.784859.70.2060.50.5243.3219.014167.20.2560.90.5243.68110.23370.10.3061.20.5273.3258.874176.10.3560.80.5323.2478.143472.50.4061.30.5333.2147.963472.1(注：本實驗中，紙料灰分為19.38%,紙漿纖維灰分為0.54%,滑石粉灼燒減量為20.11%)

　　

　　4.8.3取代度對改性瓜爾膠留著效果及紙張物理性能的影響隨著陰離子的取代度的提高，與Al3+離子的電中和能力越強。對于瓜爾膠添加量為 0.25%的時候，由表4-5得出，隨著取代度的逐漸增大，填料粒子和細小纖維的留著率提高 的趨勢相對較明顯，但強度卻有明顯的下降。因此，當使用陰離子型的磺酸基羥丙基瓜耳 膠作為助留助濾劑時應同時需加入增強劑來補充其強度的減小量。取代度達0.31時填料留 著率相對最高，此時紙頁的撕裂指數(shù)和裂斷長較高但耐折度不高。

　　

　　表4-5陰離子取代度對使用效果的影響Tab.4-5 The effect of the substituting degree of anionDS定量緊度裂斷長撕裂指數(shù)耐折度灰分留著率g/m2g/cm3kmmN #m2/g(次）%%0.0859.60.5113.63810.110811.8950.520.1258.60.5023.5869.89811.5648.f0.2659.50.5153.3359.65314.0662.040.3161.00.5213.67210.23815.4269.720.42.60.30.5163.5818.55915.2169.114.8.4改性瓜爾膠和瓜爾膠原粉對助留效果及紙張性能的影響在硫酸鋁添加量為0.6%的時候，分別將瓜耳膠原粉和改性瓜耳膠按0.25%加入量加入 漿料抄片得表4-6。由表中可以看出，對填料和細小纖維的留著效果未改性瓜耳膠效果不 明顯，同空白樣比較提高了大約2.5%。隨著留著率的提高，增強效果明顯?；撬峄u丙基 瓜爾膠能明顯的提高填料的留著率，但紙張的強度同時也在下降。瓜爾膠原粉可能導致網(wǎng) 布濾水困難。表4-6表明，對于磺酸基羥丙基瓜爾膠的添加，濾水效果明顯，提高濾水速 度。

　　

　　表4-6改性瓜爾膠和瓜爾膠原粉助留效果的比較 Tab.4-6 The retention effect comparison between modification of guar gum and guar gum項目定量g/m2緊度g/cm3裂斷長km耐折度(次）灰分%留著率%空白60.50.5043.0513712.552.9瓜爾膠原粉61.70.5093.2454112.756.1改性瓜爾膠61.90.5072.9942713.562.34.9小結⑴通過對漿料中硫酸鋁的添加量進行探討，硫酸鋁的添加量在0.6%較為合適，能夠保 證紙張具有較高的強度，同時留著率也相對較高。

　　

　　⑵在硫酸鋁添加量一定的時候，通過對改性瓜爾膠的添加量進行探討，改性瓜耳膠加 入量在0.25%時，紙張中填料的留著率相對較高，同時紙張的撕裂指數(shù)和裂斷長都相對較 高，不過紙張的耐著度下降明顯。綜合考慮，瓜爾膠的添加量為0.25%。