陽(yáng)離子瓜爾膠是一種水溶性高分子聚合物，其化學(xué)名稱為瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨。其利用天然瓜爾膠為原料，去除表皮及胚芽后所剩的胚乳部分，主要含有半乳糖和甘露糖，經(jīng)干燥粉碎并加壓水解后用20%乙醇溶液沉淀，離心分離干燥后與失水縮甘油醚三甲基氯化氨反應(yīng)制得。
瓜爾膠，英文名為“guargum”，是從廣泛種植于印巴次大陸的一種豆科植物——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。
瓜爾膠為大分子天然親水膠體，屬于天然半乳甘露聚糖，品質(zhì)改良劑之一，一種天然的增稠劑。外觀是從白色到微黃色的自由流動(dòng)粉末，能溶于冷水或熱水，遇水后及形成膠狀物質(zhì)，達(dá)到迅速增稠的功效。主要分為食品級(jí)和工業(yè)級(jí)（油田使用的屬于工業(yè)級(jí)）兩種。一般出口包裝是25KG/袋，外層牛皮紙，內(nèi)層PE薄膜袋。廣泛用于石油壓裂、鉆井等增稠目的，以及食品添加劑，印染和建筑涂料等行業(yè)。瓜爾膠是已知的最有效和水溶性最好的天然聚合物。在低濃度下，可形成高粘稠溶液；表現(xiàn)出非牛頓流變特性，與硼砂形成酸可逆凝膠由于它的獨(dú)特性能，應(yīng)用于食品、制藥、化妝品、個(gè)人保健、石油、粘蚊劑、造紙和紡織印染等行業(yè)。
瓜爾膠的最初出現(xiàn)是作為刺槐豆膠（Locustbeangum）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(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?；瘜W(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。
瓜爾膠直鏈上沒(méi)有非極性基團(tuán)，大部分伯羥基和仲羥基都處在外側(cè)，而且半乳糖支鏈并沒(méi)有遮住活性的醇羥基。因而瓜爾膠具有最大的氫鍵結(jié)合面積，當(dāng)與纖維結(jié)合時(shí)，形成的氫鍵結(jié)合距離短，結(jié)合力大。
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）。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-8mV到0mV范圍內(nèi)效果最好。該Zeta電位范圍與絕大部分造紙過(guò)程相吻合。