介紹了一種新類型造紙助劑--瓜爾膠及其改變化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)物,揭示了其內(nèi)在的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及行為特性,并闡述其性能優(yōu)越的根本原故。實(shí)驗(yàn)表明,它能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)零排放的規(guī)定,在增大紙頁留著和濾水的同時(shí)能維持或提升紙頁勻度,是那種前景廣闊的綠色環(huán)保助劑。

　　關(guān)鍵詞:紙張助劑;瓜爾膠;陽離子瓜爾膠;助留助濾　　瓜爾膠,英語名為“guargum”,是從廣泛種植技術(shù)于印巴次大陸的一類豆科植物--瓜爾豆中獲取的一種高純化天然多糖。

　　出于其特有的分子結(jié)構(gòu)性能及天然無害性,讓其高效變成特性卓越的新類型綠色環(huán)保紙漿助劑;與此同時(shí)它還被廣泛應(yīng)用于食物、石油、藥品等層面。瓜爾膠就分子結(jié)構(gòu)來說是一類非離子多糖,它以聚甘露糖為分子主鏈,D-吡喃甘露糖單元相互之間的以β(1-4)苷鍵連合。而D-吡喃半乳糖則以α(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,即每隔一甘露糖單位連接著一種半乳糖分叉。

　　文獻(xiàn)中報(bào)道,瓜爾膠的分子量在220000左右。瓜爾膠分子的最好特點(diǎn)也即最高優(yōu)點(diǎn)便是與纖維素布局極其類似,這種相似性使它對纖維素有極強(qiáng)的親和性,稱之為立刻性(substantivity)。瓜爾膠的最初發(fā)生是當(dāng)作刺槐豆膠(Locustbeangum)的替代品而發(fā)生的。

　　在此之前,刺槐豆膠被普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)并造成了需求緊張。后來研究證實(shí),雖然瓜爾膠和刺槐豆膠均為聚半乳糖甘露糖,但兩者在化學(xué)組成和行為上有著明顯的分辨。

　　刺槐豆膠要滿足最高粘度需要很高的溫度水煮,而瓜爾膠在冷清水就能水化。化學(xué)構(gòu)成上,刺槐豆膠平均每4個(gè)甘露糖單位才有1.5個(gè)乳糖支鏈。

　　于是瓜爾膠分叉單元數(shù)為刺槐豆膠的兩倍。而這被認(rèn)為是瓜爾膠比刺槐豆膠更容易水化和氫鍵組合活性更大的主要原因。除此之外,瓜爾膠的造價(jià)僅是刺槐豆膠的一半。

　　瓜爾膠直鏈上沒有非極性基團(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有蓋住活潑性質(zhì)的醇羥基。所以瓜爾膠具備最大的氫鍵組合面積,當(dāng)與纖維結(jié)合時(shí),完成的氫鍵組合距離短,結(jié)合力大。

　　為賦予瓜爾膠更好的使用性能,通常對瓜爾膠原粉持續(xù)化學(xué)改性。瓜爾膠的改性主需要有兩個(gè)方向:一是在分子鏈上引進(jìn)陽離子極性,從而實(shí)現(xiàn)些許的正電性。如用季銨鹽3-氯2-羥丙基氯化銨與瓜爾膠原粉在有機(jī)溶劑中醚化化合反應(yīng)變成陽離子瓜爾膠。這些帶正電的改變化學(xué)性質(zhì)瓜爾膠便可以與帶負(fù)電的纖維、增量劑電荷相互作用因而提高原有的助留、助濾和增強(qiáng)成效。

　　另一改性方向應(yīng)是設(shè)法增長瓜爾膠分子鏈的長度,增大其分子量,因而增強(qiáng)其架橋貫串能力。

　　陽離子瓜爾膠在冷清水可溶,這與陽離子淀粉對比是一個(gè)很大長處。

　　同時(shí),非常多淀粉分子完成螺旋狀結(jié)構(gòu),而瓜爾膠分子則完成直鏈構(gòu)造。

　　因而瓜爾膠的活潑性質(zhì)極性比陽離子淀粉更容易與纖維接近,因而適量的陽離子瓜爾膠便也許滿足較多量陽離子淀粉方可成功達(dá)到的應(yīng)用效應(yīng)。當(dāng)今,聚丙烯酰胺和改性淀粉普遍應(yīng)用于造紙中的助留助濾劑。但其作用只可滿足一定程度。

　　它們在增加濾水的與此同時(shí)可可以使纖維極度凝聚,因而減低紙頁勻度和硬度。天然瓜爾膠作為造紙助劑時(shí),能夠增強(qiáng)紙頁密度,降低灰斑形成并增大紙頁勻度。但它的缺陷應(yīng)是引起濾水難題,從而降低了產(chǎn)能或增強(qiáng)了干燥部負(fù)荷。

　　而經(jīng)由化學(xué)改性的兩性或陽離子瓜爾膠則在很大程度上克服了這一弊病。

　　測驗(yàn)發(fā)覺,這些改變化學(xué)性質(zhì)的瓜爾膠能夠在提升提高紙頁濾水的與此同時(shí)保持或提高紙頁勻度;經(jīng)過附著微細(xì)纖維和粒子能夠更多提高濾水,與此同時(shí)提高一回留著率。

　　而在過去,這兩方面都是互斥的。因陽離子瓜爾膠的有效性關(guān)鍵決定于它與纖維的相合性(即立刻性),因此它并不與“陰離子垃圾”反應(yīng)。鑒于這一點(diǎn),陽離子瓜爾膠在黑液的存在下仍能有效地顯現(xiàn)效果。相比新聞紙、未漂硫酸鹽漿、廢紙張等包含很多雜質(zhì)的漿料,緊隨緊閉水循環(huán)的傳播,陰離子垃圾的積聚將明顯增加。

　　這則會(huì)造成很多守舊的造紙助劑如陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)等失去效果效果。陽離子瓜爾膠能夠有效地克制這方面。

　　分析實(shí)驗(yàn)發(fā)覺,陽離子瓜爾膠在Zeta電位從-8mV到0mV范圍之內(nèi)成效最佳。該Zeta電位界限與絕大部分造紙進(jìn)程相吻合。國際對瓜爾膠作為造紙加強(qiáng)劑、助留助濾劑、絮凝劑、打漿增粘劑等層面都進(jìn)行了深切的實(shí)驗(yàn)。好多成果應(yīng)用于造紙實(shí)踐中。

　　Lindstrom和Soremark將高分子助劑被漿料吸收并發(fā)揮作用的進(jìn)程分成三步:　?、僦鷦┏叻肿訌脑噭┫蛟噭?纖維界面遷移;　?、诖┻^界面;　　③助劑超高分子與纖維從新組織散布并且在外表形成氫鍵組合。

　　②或③是決定性順序。