1.2非離子型瓜爾膠的制備

非離子型瓜爾膠是瓜爾膠中的羥基與活性物 質(zhì)作用，瓜爾膠的改性及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，生成瓜爾膠衍生物[11]。例如用環(huán)氧烷基在 堿性催化劑的作用下，制得羥丙基瓜爾膠，反應(yīng)可 用下列反應(yīng)式表示：

Guar—OH + H2C—CH2—CH3—Guar—O-CH2—CH—CH3

 

1.3陰離子型瓜爾膠的制備

陰離子型瓜爾膠是瓜爾膠中的羥基與有機酸 作用生成的衍生物。例如在堿性條件下，利用3-氯 -2-羥基磺酸可以制得陰離子醚化瓜爾膠衍生物， 如下式表示：

O

Guar—ONa+Cl—CH2-CH—CH2-S—O-—

OHO

O

Guar—O—CH2-CH—CH2-S—O- +NaCl OHO

Montgomery Rex等人[12]瓜爾膠的改性及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用制成了羧甲基改性的 陰離子瓜爾膠，其合成方法是：將瓜爾膠按一定比 例分散在工業(yè)異丙醇中，通過攪拌形成均一漿料， 然后加入NaOH堿化，緊接著加入氯乙酸鈉，劇烈 放熱，反應(yīng)液升至60°C，反應(yīng)45min左右結(jié)束，用 80%。甲醇溶液洗滌、醋酸中和、過濾得產(chǎn)品。

1.4兩性離子型瓜爾膠的制備

兩性離子型瓜爾膠是瓜爾膠與非離子取代基 反應(yīng)，最終生成兩性離子型瓜爾膠[13?17]。在堿性條 件下，Martin M.Tessler合成出了兩性離子型瓜爾膠

的衍生物[18]:

O

Guar—OH + Cl—H2C—CH2-NCH2-S—O—O

〇■

—R

O

一/ M

CH2-P--O- (7

Guar—O—H2C—CH2-N+-"R O-

M

n+

其中R為C「C6的直鏈烷烴，或者C3- C6的 環(huán)烷烴，M為正離子如堿金屬離子，n為金屬離子 的化合價。

另外，因瓜爾膠糖單元上平均有3個羥基，這3 個羥基在一定條件下都可發(fā)生官能團衍生反應(yīng)。在 不同的羥基上接上不同的陽離子和陰離子基團，也 可形成兩性瓜爾膠。ChowdHary等利用瓜爾膠先 后和陽、陰離子基團反應(yīng)最后得到了兩性瓜爾膠產(chǎn) 品。Martino Gary T.等采用另一種方法也制得了兩 性瓜爾膠口5]。

2瓜爾膠在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

國內(nèi)外對改性瓜爾膠作為造紙增強劑、助留助 濾劑、絮凝劑、打漿增黏劑進行了深入研究，許多成 果應(yīng)用于造紙實踐中。

2.1改性瓜爾膠用作助留助濾劑

陽離子型瓜爾膠能有效改善助留，顯著提高填 料留著率，對紙張的勻度沒有太大影響，不影響脫 水。用量一般在0.03°%?0.08°%，添加點一般在紙機 的沖漿栗之前或在保證均勻分散的情況下直接加 到紙機的流漿箱之前。陽離子型瓜爾膠溶液應(yīng)稀釋 到0.1°%的濃度后使用[8]。

DerekAbson等人對4種造紙助劑陽離子淀粉 (CS)、陽離子聚丙烯酰胺（CPAM)、陽離子瓜爾膠 (CGG)、陽離子聚乙烯醇（CPVA)的助留助濾效果 在動態(tài)濾水儀上進行了試驗研究[19]。他們發(fā)現(xiàn)：陽 離子瓜爾膠無論是對細小纖維還是填料，其助留助 濾效果都是最好的。

王登遠[6]在卷煙紙中加入化學(xué)改性的陽離子瓜 爾膠，根據(jù)實驗得出了在卷煙紙中加入化學(xué)改性的 陽離子瓜爾膠可以提高細小纖維和填料的網(wǎng)部留 著率、灰分，隨著網(wǎng)部留著率的提高，節(jié)省了生產(chǎn)成 本。

Bumfield[20]研究發(fā)現(xiàn)將陽離子瓜爾膠、陽離子 淀粉按一定比例預(yù)先混合，經(jīng)糊化后使用，陽離子 淀粉的增強及陽離子瓜爾膠的助留助濾效果都能 得到有效地發(fā)揮，瓜爾膠的改性及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，而且它比不經(jīng)預(yù)先混合而分別使 用兩種助劑相比，強度提高20%左右，更重要的是 它消除了單獨使用陽離子瓜爾膠時粉塵”瓜爾膠 粉）對人體的危害及耗水量大的弊端。

萬小芳等[5]對一步泥漿法合成新型助留助濾 劑陽離子羥乙基瓜爾膠(CEG)，及將其用于廢 

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2007年9月第26卷第5期/A 

 

 

新聞紙漿的抄造過程進行了探討。當CEG以0.2% (以絕干漿計）的用量添加到廢新聞紙漿中，細小組 分的單程留著率提高了 40%。，打漿度減小了 37%。。 另外，萬小芳等[21]還研究了陽離子瓜爾膠膨潤土 二元助留助濾劑在脫墨漿中的應(yīng)用，研究了膨潤土 用量、pH值、電導(dǎo)率、剪切力對陽離子瓜爾膠膨潤 二元體系的助留助濾性能的影響。研究表明：二元 體系比單元體系有更好的助留助濾性能，更能抗 pH值、電導(dǎo)率、剪切力的干擾；且能提高成紙的強 度。

2.2改性瓜爾膠用作造紙增強劑

徐祥等[SH人為非離子型瓜爾膠在紙張中主要起 到增強作用，且不影響紙張的透氣度。添加量為成 紙的0.3%。?0.5%。，溶解時溶液的濃度盡量不超過 1%。在預(yù)先溶解的條件下可加到打漿后的高濃漿 池中。非離子型瓜爾膠能使紙機網(wǎng)部濾水速度得到 有效控制，提高水印輥的運行性能，改善成紙勻度。 同時它還具有極強的纖維分散能力。另外，非離子 瓜爾膠還可用于表面施膠，改善紙張的表面性能， 提高卷煙紙的燃燒質(zhì)量，改善包灰質(zhì)量和包灰顏 色。在施膠過程中，還可以與淀粉、羧甲基纖維素 (CMC)、聚乙烯醇（PVA)等化學(xué)品配合使用。用于 表面施膠的非離子型瓜爾膠量約為0.2?0.3g_m-2。

在造紙過程中，如果淀粉助劑用量過多，則會 導(dǎo)致紙頁變硬，同時增大白水COD和BOD負荷， Larsson研究認為[22],將改性的瓜爾膠（陽離子或中 性）與膠體硅酸按適當比例混合后是一種良好的造 紙增強劑，同時也顯著提高助留助濾效果，研究發(fā) 現(xiàn)，分多次加入膠體硅酸對紙頁強度和其他性能有 較大改善，但最顯著的改善是細小纖維和填料的留 著率。具體加入步驟是先將一部分膠體硅酸與纖維 和填料混合，適當加入改性瓜爾膠，當填料中形成 了纖維、填料、硅酸和瓜爾膠的混合絮凝物并在漿 料加入流漿箱之前加入剩余的膠體硅酸。

兩性瓜爾膠可用于提高含機械漿紙張的內(nèi)部 強度和表面強度。由于機械木漿中含有大量的陰離 子雜質(zhì)，對增強劑的使用有較大的負面影響，但是 兩性瓜爾膠對陰離子雜質(zhì)的靈敏度最低[23]。

陰離子型瓜爾膠還可以提高紙的耐折度，并減

Paper and Paper Making Vol.26 No.5 Sep 2007

少濕強劑的使用量。陰離子瓜爾膠用量一般為成紙 的0.2%。?0.4%。，瓜爾膠的改性及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，溶解時溶液的濃度盡量不要超過 10%[8]。

2.3其他方面應(yīng)用

瓜爾膠系列助劑還可以用作絮凝劑和打漿增 黏劑[1],但在此方面的研究尚不多。

3結(jié)論

(1)瓜爾膠因其獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，較高的環(huán)保 價值，在造紙中用作造紙助留助濾及增強劑，必將 成為人們關(guān)注的熱點。

(2)我國對瓜爾膠的改性及在造紙中的應(yīng)用研

究起步較晚，離國際水平還有一定的差距，很多技 術(shù)還依賴于進口，造紙中許多可利用改性瓜爾膠的 領(lǐng)域還沒有實際應(yīng)用，所以加強研究開發(fā)工作意義重大。®