英 瑜 張若昕

(廣州天賜高新材料股份有限公司，廣東廣州，510760)

造紙用陽(yáng)離子化天然大分子物質(zhì)的研究進(jìn)展

英 瑜 張若昕

(廣州天賜高新材料股份有限公司，廣東廣州，510760)

介紹了幾種陽(yáng)離子改性天然大分子物質(zhì)在造紙過(guò)程中的研究應(yīng)用情況。分析了瓜爾膠、纖維素、半纖維素、淀粉等常見(jiàn)天然大分子物質(zhì)陽(yáng)離子化的方法及在造紙行業(yè)的應(yīng)用效果。

陽(yáng)離子化;天然大分子;造紙;陽(yáng)離子天然大分子

在造紙工業(yè)中，天然大分子物質(zhì)因其價(jià)格低廉、永不枯竭、可生物降解、污染小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。由于紙漿中的纖維、細(xì)小纖維、填料等組分均帶負(fù)電荷，需要加入帶正電荷的物質(zhì)。而陽(yáng)離子大分子助劑能被直接吸附，且吸附作用不可逆，能明顯提高抄紙時(shí)細(xì)小纖維和填料的留著率，增加紙張干、濕強(qiáng)度，因此陽(yáng)離子改性大分子助劑成為最普遍應(yīng)用的造紙助劑之一。

陽(yáng)離子改性天然大分子物質(zhì)是用各種含鹵代基或環(huán)氧基的有機(jī)胺類(lèi)化合物，與天然大分子物質(zhì)中的羥基進(jìn)行醚化反應(yīng)而生成的一種含有胺基，并在氮原子上帶有正電荷的大分子醚衍生物。根據(jù)胺類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品的特性，可分為伯胺型、仲胺型、叔胺型、季銨型陽(yáng)離子產(chǎn)品、雙醛陽(yáng)離子產(chǎn)品等。其中以叔胺型陽(yáng)離子、季銨型陽(yáng)離子類(lèi)型最為常見(jiàn)。根據(jù)天然大分子物質(zhì)的種類(lèi)，陽(yáng)離子改性天然大分子物質(zhì)主要有陽(yáng)離子瓜爾膠、陽(yáng)離子纖維素、陽(yáng)離子半纖維素或木質(zhì)素、陽(yáng)離子淀粉、陽(yáng)離子皂莢多糖膠、陽(yáng)離子松香膠等，有一些產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于造紙領(lǐng)域，并取得了較好的效果，也得到了更多的關(guān)注和研究。本文綜述了各類(lèi)天然大分子物質(zhì)陽(yáng)離子化的方法及其在造紙行業(yè)的應(yīng)用情況。

1 陽(yáng)離子瓜爾膠

瓜爾膠的分子構(gòu)型與纖維素非常相似，這種相似性使它和纖維素有很強(qiáng)的親和性，對(duì)溶解在水中的糖類(lèi)和果膠類(lèi)成分會(huì)有很好的去除作用［1］，易于吸附到纖維上而產(chǎn)生助留、助濾和增強(qiáng)效果。因此，瓜爾膠系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)逐漸引起了造紙工作者的注意，尤其是在添加普通陽(yáng)離子淀粉效果較差的廢紙漿中添加改性瓜爾膠產(chǎn)品，其投加量少，可避免細(xì)小纖維過(guò)度絮凝，能提高紙張勻度、強(qiáng)度和濾水性能。

國(guó)外的瓜爾膠有1/3用于造紙工業(yè)，使用最多的是經(jīng)過(guò)改性的陽(yáng)離子瓜爾膠和兩性瓜爾膠，瓜爾膠作為濕部化學(xué)添加劑可增加紙張的強(qiáng)度和不透明度、提高白度、改善印刷性、濾水性和填料留著率。Penniman J G［2］研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)離子瓜爾膠的 Zeta電位在－8～0 mV內(nèi)，與絕大部分造紙過(guò)程中的Zeta電位范圍相符，所以陽(yáng)離子瓜爾膠能提高濾水效果，且能保持或提高紙張勻度;通過(guò)吸附細(xì)小纖維和粒子進(jìn)一步改善濾水性能，同時(shí)提高單程留著率。我國(guó)瓜爾膠在卷煙和濾嘴棒紙的生產(chǎn)中應(yīng)用比較成熟，用它替代CMC與淀粉一起使用有很好的效果，但大部分依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格偏高［3］。

萬(wàn)小芳等［4］通過(guò)一步法合成陽(yáng)離子羥乙基瓜爾膠 (CEG)，并將其用于舊報(bào)紙的紙漿中，由于CEG分子結(jié)構(gòu)同時(shí)含有季銨型陽(yáng)離子和非離子的活性羥基，CEG常溫水合作用進(jìn)一步強(qiáng)化，w(CEG)=1%的水溶液的透光率可增加到80%。當(dāng)以w(CEG)=0.2%(以絕干漿計(jì))的用量添加到舊報(bào)紙紙漿中時(shí)，細(xì)小組分的單程留著率提高了40%，打漿度降低了37%。

秦麗娟等［5］通過(guò)半干法制備陽(yáng)離子瓜爾膠(CGG)，大大節(jié)省了溶劑用量，制備出取代度0.25以上的陽(yáng)離子瓜爾膠，并證明對(duì)廢紙脫墨漿有較好的助留效果。當(dāng)陽(yáng)離子取代度為0.30、用量為0.05%時(shí)，填料留著率提高了40.9%。CGG的加入，不但有助留作用，還有一定的增強(qiáng)作用。此類(lèi)陽(yáng)離子瓜爾膠在中堿性條件下應(yīng)用效果較好。

王軍利［6］通過(guò)采用溶劑法 (水與乙醇的比值在1.05～1.80左右)，進(jìn)行瓜爾膠陽(yáng)離子化，經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化制得陽(yáng)離子瓜爾膠，其為淡黃色粉末，易溶于水，pH值為7～8，1%溶液黏度為1.2 Pa·s左右，取代度最高達(dá)0.1左右，每噸生產(chǎn)成本在13154元左右，通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)離子瓜爾膠 (CGG)與陽(yáng)離子淀粉(CS)、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺 (CPMA)的用量，使三者在成本一致的基礎(chǔ)上進(jìn)行使用效果比較，結(jié)果CGG的助留和助濾效果都大于CPMA，其比較方式對(duì)工廠很有參考價(jià)值。

國(guó)內(nèi)陽(yáng)離子瓜爾膠較多應(yīng)用在煙草薄片中，例如李新生等［7］研究得出陽(yáng)離子改性瓜爾膠應(yīng)用在造紙法煙草薄片中，能夠有效地提高網(wǎng)部的單程留著率和煙草薄片的灰分，從而能夠提高煙草薄片成品的最終得率。陽(yáng)離子瓜爾膠的最佳用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%，添加點(diǎn)選擇在壓力篩后，避免了抄造段流程中的過(guò)多剪切;紙料的網(wǎng)部單程留著最高可以提高8個(gè)百分點(diǎn)，煙草薄片灰分最多可以提高3個(gè)百分點(diǎn)。

廣州天賜高新材料有限公司生產(chǎn)的陽(yáng)離子瓜爾膠TC-18-P產(chǎn)品經(jīng)過(guò)測(cè)試，可使手抄片強(qiáng)度提高50%以上，應(yīng)用價(jià)值很高。

陽(yáng)離子瓜爾膠為直鏈結(jié)構(gòu)，其活性基團(tuán)比陽(yáng)離子淀粉更容易與纖維接近，因而少量的陽(yáng)離子瓜爾膠便可達(dá)到較多量陽(yáng)離子淀粉才能達(dá)到的使用效果，而且冷水可溶。陽(yáng)離子瓜爾膠的這些特性使其與其他陽(yáng)離子助劑相比有著得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格也相對(duì)較高。如何能降低陽(yáng)離子瓜爾膠使用量使其在價(jià)格上更具有顯著優(yōu)勢(shì)則成為研究的重點(diǎn)。Burnfield等［8］的研究顯示，陽(yáng)離子瓜爾膠與陽(yáng)離子淀粉、有機(jī)酸混合后可做增強(qiáng)劑和助濾劑，比單獨(dú)使用陽(yáng)離子瓜爾膠或陽(yáng)離子淀粉效果都好?；诖耍瑢㈥?yáng)離子瓜爾膠和陽(yáng)離子淀粉混合使用，既能提高性能又能降低成本，這種方法已經(jīng)在很多企業(yè)開(kāi)使使用。

2 陽(yáng)離子纖維素、半纖維素

纖維素是地球上最豐富的可再生資源，具有價(jià)廉、可降解和對(duì)生態(tài)環(huán)境不產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)，在解決人類(lèi)所面臨的能源、資源和環(huán)境問(wèn)題方面都有著重要的意義。然而纖維素不能在水和一般有機(jī)溶劑中溶解，也缺乏熱可塑性，這對(duì)其成形加工極為不利，因此，常對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性。陽(yáng)離子纖維素是一種重要的大分子功能材料，主要通過(guò)纖維素羥基上的衍生化反應(yīng)引入陽(yáng)離子基團(tuán)來(lái)制備。陽(yáng)離子纖維素的最初發(fā)明是用作二合一香波的調(diào)理添加劑，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，其在其他日化用品中也有著特殊的功能。隨著科技的不斷發(fā)展，陽(yáng)離子纖維素已分別在紡織印染、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域取得了一定成果，而其作為一種新型的化學(xué)助劑應(yīng)用于造紙領(lǐng)域的研究也已展開(kāi)，陽(yáng)離子纖維素在造紙行業(yè)中將會(huì)有很好的應(yīng)用前景。

郭秀強(qiáng)［9］指出陽(yáng)離子纖維素對(duì)舊報(bào)紙漿手抄片增強(qiáng)效果明顯，用量為0.15%時(shí)，抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)、耐破指數(shù)均有明顯提高。這是因?yàn)殛?yáng)離子纖維素分子鏈上有許多氨基、陽(yáng)離子基團(tuán)、羧基和少量羥基，可與帶負(fù)電荷的纖維形成氫鍵、靜電吸附等，使手抄片物理強(qiáng)度得到提高。而對(duì)于混合辦公廢紙 (MOW)漿手抄片有一定的增強(qiáng)作用，但施膠效果更為明顯，Cobb值可以由143.68 g/m2下降到82.14 g/m2，這充分說(shuō)明了陽(yáng)離子纖維素對(duì)其有很好的輔助施膠效果，使得手抄片親水性降低，憎水性提高。

一些學(xué)者則直接采用將紙漿纖維陽(yáng)離子化改性然后添加的方法來(lái)替代陽(yáng)離子聚合物，例如謝瑋［10］就分別采用吸附法、沉積法和接枝法制備了陽(yáng)離子紙漿纖維，即纖維基造紙助留助濾劑，認(rèn)為其制備的纖維基造紙助留助濾劑，與其他陽(yáng)離子助劑相比，填料留著率更高、濾水性能更好、吸收陰離子干擾物的能力更強(qiáng)，能減輕白水與廢水負(fù)荷、更容易生物降解。Kaeufer和Krause［11-12］等人也采用此方法，將縮水甘油基三甲基季銨鹽與云杉亞硫酸鹽漿反應(yīng)使纖維陽(yáng)離子化，發(fā)現(xiàn)其對(duì)烷基烯酮二聚物的留著效果比傳統(tǒng)的陽(yáng)離子淀粉要好。

而Grube等［13］對(duì)陽(yáng)離子纖維漿的造紙性能做了更為系統(tǒng)的研究，認(rèn)為陽(yáng)離子纖維與陰離子纖維結(jié)合為緊密的高密度凝聚物，這比常規(guī)助濾劑能更為有效地改善漿料的濾水性能;陽(yáng)離子纖維能更有效地吸附干擾物，幾乎所有的干擾物都可以被吸附到陽(yáng)離子纖維上;陽(yáng)離子纖維也具有很好的增強(qiáng)效果。研究發(fā)現(xiàn)，隨著陽(yáng)離子纖維濃度的增加，紙張撕裂度和裂斷長(zhǎng)均能明顯提高。

關(guān)于半纖維素陽(yáng)離子化的研究工作較多。例如劉玉新等人［14］以三倍體毛白楊硫酸鹽法制漿造紙過(guò)程中預(yù)提取出來(lái)的半纖維素為原料，在乙醇-水介質(zhì)中制備季銨型陽(yáng)離子半纖維素，經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化后得到取代度為0.034的產(chǎn)品。將所合成的陽(yáng)離子半纖維素作為紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，發(fā)現(xiàn)當(dāng)陽(yáng)離子半纖維素的加入量為0.7%(取代度為0.034)時(shí)，可顯著提高紙張的強(qiáng)度。

任俊莉等［15］以蔗渣中提取的半纖維素為原料合成了一系列不同取代度的粉末狀陽(yáng)離子半纖維素，考察了不同取代度產(chǎn)品對(duì)紙漿的作用。結(jié)果表明，當(dāng)取代度為0.5的陽(yáng)離子半纖維素用量為1.0%時(shí)，紙張的伸長(zhǎng)率、耐破指數(shù)、撕裂指數(shù)和環(huán)壓指數(shù)分別比空白樣提高了27.3%，51.6%，18.5%和68.4%，并認(rèn)為對(duì)瓦楞紙有較好的增強(qiáng)作用，對(duì)陰離子松香膠也有良好的輔助施膠效果。加入陽(yáng)離子半纖維素與帶負(fù)電的纖維形成靜電吸附，同時(shí)半纖維素上的羥基與纖維形成氫鍵，增強(qiáng)了纖維之間的結(jié)合，從而提高了紙張的物理強(qiáng)度。

陽(yáng)離子纖維素類(lèi)產(chǎn)品起步較晚，甚至沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)化，將其用于造紙行業(yè)也處于剛剛起步階段，研究較少。陽(yáng)離子半纖維素雖然已經(jīng)有一些研究和應(yīng)用，但仍不成熟;關(guān)于陽(yáng)離子纖維素產(chǎn)品，在國(guó)外已經(jīng)有較為系統(tǒng)的研究，其產(chǎn)品作用機(jī)理與一般陽(yáng)離子助劑不同。由于這類(lèi)產(chǎn)品的母體為纖維素、半纖維素，同紙張的纖維結(jié)構(gòu)具有較大的相似性，即使改性后也容易與紙漿相互作用，與陰離子纖維結(jié)合為緊密的高密度凝聚物，能更有效地改善漿料的濾水性能，達(dá)到增強(qiáng)作用。該類(lèi)產(chǎn)品在未來(lái)將會(huì)具有較好的發(fā)展前景。

3 陽(yáng)離子淀粉

陽(yáng)離子淀粉品種繁多，大體上分為以下4類(lèi):季銨烷基醚、叔胺烷基醚、伯或仲胺烷基醚、雜類(lèi)(如亞胺等淀粉醚)，叔胺基醚和季銨基醚是主要的商品淀粉。目前新的陽(yáng)離子淀粉仍在繼續(xù)發(fā)展，尤其是季銨烷基醚是繼叔胺烷基醚后發(fā)展起來(lái)的，各方面性能均優(yōu)于叔胺烷基醚淀粉。陽(yáng)離子淀粉取代度不同，其性能和應(yīng)用領(lǐng)域亦不相同。低取代度陽(yáng)離子淀粉主要用于造紙工業(yè)增強(qiáng)劑、表面施膠劑、助留助濾劑及中性施膠劑等;高取代度的陽(yáng)離子淀粉主要用于洗滌、水處理、醫(yī)藥、石油開(kāi)采等工業(yè)。

由于陽(yáng)離子淀粉的原料具有價(jià)廉、來(lái)源豐富、易于生物降解、不污染環(huán)境等突出優(yōu)點(diǎn)，因而各國(guó)都非常重視它的研究和生產(chǎn)。其應(yīng)用也較廣，例如在紡織工業(yè)中用于制備紡織漿料;在石油工業(yè)中用作鉆井泥漿助劑;在其他如黏合劑、污水處理、洗滌劑、化妝品等行業(yè)也有極廣泛的用途［16］。但其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是造紙工業(yè)，是最重要的造紙化學(xué)添加劑之一。其對(duì)纖維具有極強(qiáng)的吸附力，不可逆吸附可達(dá)到很高的比例，陽(yáng)離子淀粉在漿中與纖維和其他添加劑間起著離子橋的作用，它還可以?xún)?yōu)先吸附于細(xì)小纖維上，從而提高細(xì)小纖維和填料的留著率，并且通過(guò)長(zhǎng)纖維包圍細(xì)小纖維，形成內(nèi)聚網(wǎng)絡(luò)，改善紙張的強(qiáng)度和濾水性能［17］。Pal S等人［18］研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)離子淀粉可中和漿料中的負(fù)電荷，使?jié){料微粒表面的Zeta電位接近等電點(diǎn)，細(xì)小纖維和填料的留著率提高。

陽(yáng)離子淀粉還可改善紙張的耐破度、抗張強(qiáng)度、耐折度等物理性能指標(biāo)，并能減少紙張掉毛掉粉;可以明顯提高松香膠的施膠效果;提高紙漿濾水性能和抄造性能;提高各種染料和填料如白土、二氧化鈦、碳酸鈣的留著率，大大降低抄紙成本。此外，陽(yáng)離子淀粉作為膠乳合成樹(shù)脂烷基乙烯酮二聚體等的固定劑和乳化劑以及中性施膠劑的分散劑，也同樣顯示出了良好的效果;陽(yáng)離子淀粉還能減少?gòu)U水的污染程度等［19］。Roger Nystrom［20］還發(fā)現(xiàn)，因?yàn)殛?yáng)離子淀粉含有羥基，它能與周?chē)渌麣溲趸Y(jié)合，形成許多氫鍵。在造紙中作干強(qiáng)劑，能提高紙張的裂斷長(zhǎng)、灰分、白度，并降低成本。

陳啟杰［17，21-22］利用 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨作陽(yáng)離子化試劑，采用溶劑法 (水-乙醇體系)，合成了取代度0.4左右、遇冷水即溶解成透明溶液的陽(yáng)離子淀粉。而采用半干法可制備陽(yáng)離子取代度為0.5左右的高取代度陽(yáng)離子淀粉，當(dāng)其用量為0.08%時(shí)，廢紙脫墨漿填料的留著率達(dá)79.8%。

張玉鳳［23］在研究中采用濕法制備工藝，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化條件:反應(yīng)溫度55～60℃、反應(yīng)時(shí)間6～7 h、用水量為淀粉質(zhì)量的1.2倍，用堿量為醚化劑用量的1.94～2.12倍。分別探討了陽(yáng)離子淀粉在針葉木漿、闊葉木漿、未漂針葉木漿及針葉木漿和闊葉木漿混合漿中的應(yīng)用效果。結(jié)果表明，當(dāng)取代度為0.022時(shí)，其產(chǎn)品較其他取代度范圍的陽(yáng)離子淀粉對(duì)紙張強(qiáng)度的增強(qiáng)效果更好，將其應(yīng)用于紙袋紙的生產(chǎn)中，具有較好的增強(qiáng)效果。

提高醚化劑反應(yīng)效率一直是陽(yáng)離子化研究過(guò)程中困擾學(xué)者的一個(gè)難題。韋振雷［24］對(duì)此進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，在無(wú)膨脹抑制劑的水反應(yīng)介質(zhì)或水-有機(jī)溶劑反應(yīng)介質(zhì)中，可提高季銨型陽(yáng)離子淀粉的取代度及反應(yīng)效率，如在無(wú)NaCl的介質(zhì)中，木薯淀粉陽(yáng)離子化醚化劑的反應(yīng)效率可達(dá)69.2%，玉米淀粉陽(yáng)離子化醚化劑的反應(yīng)效率可達(dá)63.6%，而在水-有機(jī)溶劑介質(zhì)中，木薯淀粉陽(yáng)離子醚化劑反應(yīng)效率可達(dá)76.5%。為了進(jìn)一步提高反應(yīng)效率，一些學(xué)者采用了與有機(jī)溶劑法和水溶劑法相比工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)效率高、能耗低、環(huán)境污染小的干法反應(yīng)。例如Rankin等人［25］就發(fā)現(xiàn)，使用氫氧化鈉或氫氧化鈣或其他堿性催化劑可顯著提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速率，在60～80℃時(shí)，反應(yīng)1～6 h，反應(yīng)效率可達(dá)75% ～100%。但是干法生產(chǎn)方式始終具有難以均勻的弱點(diǎn)，為了生產(chǎn)出均勻的高品質(zhì)產(chǎn)品，對(duì)設(shè)備提出了更高的要求。

綜合干法和濕法反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，有些學(xué)者對(duì)半干法進(jìn)行了研究。例如張鳳［26］采用半干法合成陽(yáng)離子淀粉，比較了玉米淀粉、糯玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉5種淀粉陽(yáng)離子產(chǎn)物的理化性能，認(rèn)為薯類(lèi)陽(yáng)離子淀粉的透光率高于玉米陽(yáng)離子淀粉，馬鈴薯和甘薯淀粉在60℃反應(yīng)后，樣品的剪切穩(wěn)定性提高，而其他3種淀粉的穩(wěn)定性降低。糯玉米陽(yáng)離子淀粉的剪切穩(wěn)定性最差。研究的5種淀粉大致包括了現(xiàn)今所采用的淀粉類(lèi)型，為進(jìn)一步研究提供了大量的參考數(shù)據(jù)。而半干法生產(chǎn)陽(yáng)離子淀粉也有望成為普遍推廣的更優(yōu)效生產(chǎn)工藝。

陽(yáng)離子淀粉具有價(jià)格低廉和效果相對(duì)較好的優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)今造紙行業(yè)所采用的陽(yáng)離子化天然產(chǎn)物里研究最多，應(yīng)用最廣，使用量最大的一類(lèi)產(chǎn)品。但其固有的難溶于冷水等缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步發(fā)展?？梢灶A(yù)測(cè)，陽(yáng)離子淀粉將來(lái)會(huì)向著與其他種類(lèi)產(chǎn)品混合使用，例如采用支鏈淀粉等方式提高自身品質(zhì)、采用與陽(yáng)離子瓜爾膠等其他產(chǎn)品復(fù)配提高性能等方向發(fā)展。

4 其他陽(yáng)離子產(chǎn)物

上述幾種較大類(lèi)的陽(yáng)離子天然產(chǎn)物，已經(jīng)大量應(yīng)用于造紙領(lǐng)域，并取得了較好的效果，也得到了更多的關(guān)注和研究。此外，還有很多天然高分子產(chǎn)物經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子改性后應(yīng)用于造紙行業(yè)，也取得了良好的效果。常見(jiàn)的其他天然高分子產(chǎn)物是植物膠如皂莢多糖膠、松香膠、田菁膠、胡麻膠、刺槐豆膠等。經(jīng)改性后，這些植物膠親水性提高，水不溶物降低，能有效地促進(jìn)纖維之間、纖維與填料之間的絮聚，提高助留助濾效果;對(duì)細(xì)小纖維有很好的絮凝效果;在提高紙張干強(qiáng)度的同時(shí)，也提高了紙張的勻度;耐鹽性好，不受雜質(zhì)離子的影響，白水可以循環(huán)使用。經(jīng)改性后的植物膠在造紙中的應(yīng)用效果好［27］。

田春華等［28］使用與瓜爾膠具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的皂莢多糖膠，與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨在乙醇溶劑和堿催化條件下反應(yīng)制備季銨型陽(yáng)離子多糖膠，通過(guò)比較得出，陽(yáng)離子皂莢多糖膠的助濾性能明顯優(yōu)于陽(yáng)離子淀粉。隨著陽(yáng)離子皂莢多糖膠取代度的增大，打漿度不斷下降，填料和細(xì)小纖維的留著率不斷提高，但取代度過(guò)大則會(huì)使得紙張強(qiáng)度下降較嚴(yán)重，因此應(yīng)用時(shí)應(yīng)控制中等取代度 (0.06左右)陽(yáng)離子皂莢多糖膠與陽(yáng)離子淀粉的添加比例。王蕾等［27］則在三甲胺乙醇溶液中以松香膠、環(huán)氧氯丙烷和三甲胺為原料，采用一步法合成了陽(yáng)離子松香膠來(lái)替代松香類(lèi)酸性施膠劑。

5 結(jié)論與展望

天然大分子物質(zhì)經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子衍生化后得到的產(chǎn)品，在造紙工業(yè)中可被用來(lái)作為增強(qiáng)劑、絮凝劑、助留助濾劑等，是一種環(huán)保型的造紙助劑，而且種類(lèi)繁多，資源豐富，具有很高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。目前，該類(lèi)產(chǎn)品只有陽(yáng)離子淀粉在工業(yè)中實(shí)際應(yīng)用最多，研究也最多，而其他產(chǎn)品不論從合成還是應(yīng)用角度的研究都較少。綜上筆者提出以下建議和觀點(diǎn):

(1)利用分子設(shè)計(jì)手段，采用生物合成技術(shù)和精細(xì)化學(xué)合成技術(shù)，合成出具有特定分子結(jié)構(gòu)、鏈結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)的新型陽(yáng)離子功能助劑，使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)更具有科學(xué)性。

(2)進(jìn)一步研究天然產(chǎn)物的物理和化學(xué)改性的新方法和新技術(shù)，在維持產(chǎn)品應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高材料的陽(yáng)離子取代度，使正電荷更加集中，優(yōu)化材料的功能性并拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。

(3)加強(qiáng)陽(yáng)離子化天然產(chǎn)物在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，研究其在濕部化學(xué)領(lǐng)域的吸附和增強(qiáng)的規(guī)律和機(jī)理，為其在造紙領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供基礎(chǔ)性指導(dǎo)。

(4)采用現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)配應(yīng)用，例如現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的陽(yáng)離子瓜爾膠和陽(yáng)離子淀粉復(fù)配等，進(jìn)而得到效果更好、更具成本優(yōu)勢(shì)的陽(yáng)離子助劑。

(5)開(kāi)發(fā)多種天然產(chǎn)物的陽(yáng)離子化產(chǎn)品，并找出其特性，應(yīng)用于各種特殊紙張的生產(chǎn)中。

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Research Progress of Cationic Natural Polymer in Papermaking Industry

YING Yu*ZHANG Ruo-xin
(Guangzhou Tinci Materials Technology Co．，Ltd．，Guangzhou，Guangdong Province，510760)

The application research situation of several cationic natural polymers in papermaking were introduced．Cationization conditions，degree of substitution and application effect of some natural polymers，like guar gum，cellulose，hemicelluloses，and lignin，starch，etc，were analyzed．The cationic natural polymers have more advantages such as cost effective，renewable，environmental friendly，etc，as additive in papermaking

cationization;natural polymer;papermaking;cationic natural polymer

TS727+.5

A

0254-508X(2011)05-0064-05

英 瑜先生，碩士，工程師;主要研究方向:精細(xì)化學(xué)品合成，天然產(chǎn)物改性。

(*E-mail:yyy--00@163．com)

2010-01-04(修改稿)

(責(zé)任編輯:趙旸宇)