瓜尔胶的英文名为“guar gum”,是从种植于印巴 次大陆的一种豆科植物——瓜尔豆种子的胚乳中提 取的，属天然的半乳甘露聚糖类植物胶。瓜尔豆原生 长于印度、巴基斯坦等地，20世纪初引入美国，于20 世纪50年代开始大规模商业化生产，我国在20世 纪70年代开始引种。

瓜尔胶主要成分为聚半乳甘露聚糖，相对分子 质量约为100万〜200万，其结构是由D甘露糖通过 /? -1，4甙键连接形成主链，在某些甘露糖上D-半乳 糖通过《-1，6甙键形成侧链而构成多分枝的聚糖， 由于其独特的分子结构及物理化学特性，因此具有 较好的水溶性和交联性，使它成为一种很有潜力的新 型环保造纸助剂[1]19_21;其次X射线衍射显示瓜尔胶 呈现规则的双层折叠，其分子结构与纤维分子非常 相似[2]，所以易于吸附到纤维上而产生助留、助滤及 增强效果。瓜尔胶的另一优点是，即使在阴离子垃圾 很多的情况下，依旧能有效地吸附到纤维上发挥作 用。它能以强的微絮聚方式，像润滑剂一样使纤维表 面平滑，在分散时不缠结[3]48^，从而提高了纸页匀 度。它能形成高黏度的稳定性水溶液，瓜尔胶在造纸湿部的应用研究,因而作为增稠 剂、稳定剂和黏合剂而被广泛应用。

瓜尔胶的分子结构如下[4]:

瓜尔胶直链上没有非极性基团，伯羟基和仲羟基 都处在外侧，而且半乳糖支链并没有遮住活性的醇羟 基，因而具有最大的氢键结合面积，当与纤维结合时， 形成的氢键结合距离短，结合力大。为赋予瓜尔胶更 好的使用性能，通常对瓜尔胶原粉进行化学改性。瓜 尔胶的改性主要有2种方式:一是在分子链上引入阳 

离子基团，从而获得一定的正电性，如用季铵盐3-氯 2-羟丙基氯化铵与瓜尔胶原粉在有机溶剂中醚化反 应生成阳离子瓜尔胶，这种带正电的改性瓜尔胶便 可以与带负电的纤维、填料粒子相互作用，从而提高 原有的助留、助滤和增强效果;另一改性方向是设法 增加瓜尔胶分子链的长度，增大其相对分子质量，从 而增强其架桥连接能力。

阳离子瓜尔胶在冷水中可溶，这与阳离子淀粉 相比是一个很大的优势。另外，许多淀粉的分子会形 成螺旋状结构，而瓜尔胶分子则呈直链结构，所以它 的活性基团比阳离子淀粉更容易与纤维接近，从而 少量的阳离子瓜尔胶便可能达到较多量阳离子淀粉 才能达到的使用效果。当今在造纸工业中广泛应用 的聚丙烯酰胺和改性淀粉，其助留助滤效果有一定 限制，存在提高滤水的同时可能使纤维过度凝聚而 降低纸页匀度和强度的问题。瓜尔胶原粉作为造纸 助剂，不仅可以提高纸页强度、减少灰斑形成，而且 能提高纸页匀度。它的缺点主要在于造成滤水困难, 从而降低了产量或提高了干燥部负荷。经过化学改 性的两性或阳离子瓜尔胶则在很大程度上克服了这 一弊病。实验证明，改性的瓜尔胶能在提高纸页滤水 的同时保持或提高纸页勻度，并通过吸附细小纤维 和粒子进一步改善滤水，同时提高一次留着率。

随着封闭水循环的推广，对于新闻纸、未漂硫 酸盐浆和废纸浆等含有较多杂质的浆料，阴离子垃 圾的积累显著增加，使得许多传统的造纸助剂如阳 离子聚丙烯酰胺(CPAM)等失效。由于阳离子瓜尔 胶的有效性主要取决于它与纤维的亲和性（即直接 性），所以它并不与“阴离子垃圾”反应。鉴于这一点， 阳离子瓜尔胶在黑液的存在下仍能有效地发挥作 用。实验研究发现，阳离子瓜尔胶在Zeta电位为-8〜 0 mV范围内效果最好。该Zeta电位范围与绝大部分 造纸过程相吻合[1]〜21。

国外瓜尔胶产量的1/3用于造纸工业[3]48^。使用 最多的是阳离子瓜尔胶和两性瓜尔胶。在造纸工业 中的应用有浆内添加、表面施胶和涂布。主要是浆内 添加。作为湿部添加剂它可增加纸张的强度和不透 明度，提高白度和耐油度，改善印刷性、滤水性和填 料留着率。

本文主要总结了浆内添加实验的应用效果。

1实验室小试

1.1试验原料

进口阳离子瓜尔胶，法国；国产阳离子瓜尔胶，市 售;CS-08阳离子淀粉，市售；轻质碳酸钙；浆料为混 合浆U(针叶木）：阔叶木)=30% : 70%]。

1.2试验方法 1.2.1增强试验

在抄造定量为30 g/m2左右的手抄片时分别加入 已调制好的进口和国产阳离子瓜尔胶，用量均为 0.5%，同时抄空白纸样，然后测定纸样的抗张指数。 1.2.2助滤试验

称取3份相当于2 g绝干量的浆料，按0.5%的 用量分别加入已调制好的进口和国产阳离子瓜尔胶， 并测定浆度，同时测定空白时的浆度。

1.2.3助留试验

称取3份相同量的浆，各加入相同量的填料，再 分别加入已调制好的进口和国产阳离子瓜尔胶，加入 量为0.5%，然后抄片，对手抄纸进行灼烧，测定灰分， 计算填料保留率。同时做空白试验。

1.2.4瓜尔胶和淀粉对比试验

取一定量(按定量30 g/m2计）的浆样，分别加入 市售阳离子瓜尔胶和CS-8淀粉(加入量为对绝干浆 的用量），测定浆度、湿重，抄纸并测定其抗张指数和 撕裂指数。

1.2.5检测方法

打浆度、湿重采用GB/T 3332《浆料打浆度的测 定（肖伯尔-瑞格勒法)》检测；瓜尔胶在造纸湿部的应用研究,抗张强度采用GB/T 453《纸和纸板抗张强度的测定（恒速加荷法）》检 测；撕裂强度采用GB/T 455《纸和纸板撕裂度的测 定》检测；表面强度采用GB/T 2679.15《纸和纸板印 刷表面强度的测定（电动加速法）》检测；平滑度采 用GB/T 456《纸和纸板平滑度的测定（别克法)》检 测；透气度采用GB/T 458《纸和纸板透气度的测定 (肖伯尔法)》检测。

1.3结果与讨论

1.3.1 2种瓜尔胶对比试验

表1为进口阳离子瓜尔胶和国产阳离子瓜尔胶 的对比试验结果。

表1 2种瓜尔胶对比试验结果

空白试样进口阳离子

瓜尔胶国产阳离子 瓜尔胶

抗张指数/(N*m*g_1)58.0060.5658.47

打浆度/°SR66.055.353.4

填料留着率/%21.259.258.1

由表1可见:（1)无论进口阳离子瓜尔胶还是市 售国产的阳离子瓜尔胶，它们对纸张增强效果有限; (2)从助滤性能来看，阳离子瓜尔胶有明显的助滤 效果,打浆度下降比较明显，国产阳离子瓜尔胶比进 口的稍好；（3)阳离子瓜尔胶对提高填料留着率有 明显的效果，国产阳离子瓜尔胶的助留效果比进口 阳离子瓜尔胶略差；（4)国产阳离子瓜尔胶在调制 过程中有一定量的泡沫产生，将会给生产带来影响， 应引起关注。

1.3.2国产阳离子瓜尔肢和CS-8淀粉对比试验 市售国产阳离子瓜尔胶和CS-8淀粉对比试验结 果见表2。 

表2国产瓜尔胶和CS-8淀粉对比试验结果

w(国产瓜尔胶用量)/%W(CS-8 用量)/%

00.10.2 0.30.511

打浆度/°SR34242221212522

湿重/g5.95.96.05.96.05.46.0

抗张指数/(N*m*g-1)54.656.155.856.655.256.056.0

撕裂指数/(inN.mH-1)11.5511.5011.3011.5211.8011.9011.36

 

由表2可见，市售国产阳离子瓜尔胶随着用量的 增加对降低打浆度、提高强度的效果不明显。瓜尔胶在造纸湿部的应用研究,和CS-8 淀粉相比,所起的作用相差不大。阳离子瓜尔胶比较 明显的优点是可直接使用，不用糊化。

2上机试验

2.1试验目的

上机试验目的是观察使用情况，测定成纸性能。 2.2试验条件

试验条件:加入0.3%的市售国产阳离子瓜尔胶 (对绝干浆），浆料湿重为6.0 g，打浆度为41 〇SR。 2.3结果与讨论 2.3.1使用情况观察

(1)阳离子瓜尔胶在水中分散性较好，不用糊 化即可在水中润胀分散，溶解速度较慢，需30 min 以上。

(2)在溶解过程中有起泡现象，泡沫多而细， 不易破。

(3)网部脱水明显加快，为了保证水印辊的整 饰效果，需调整上网浆料的浓度。

2.3.2成纸质量测试情况 成纸质量测试情况见表3。

由表3可见：（1)成纸手感比较滑顺是一大特 性；（2)从物理指标上看，平滑度、表面强度和透气 度有所提高，其他指标没有明显的变化；（3)平滑 度、滑顺性、表面强度和透气度的提高与脱水加快 有关。

3结论

表3成纸质量测试情况

W(国产瓜尔胶用量)/%

00.3

定量/(g.m-2)40.941.0

成浆打浆度/°SR2941

表面强度/(m*s_i)0.380.57

平滑度/s440545

抗张强度/(kiv^nr1)3.313.20

撕裂度/mN203215

切(水分)/%6.96.8

紧度/(g.crrf3)0.860.86

透气度/[_• (Pa-s)-1]1.111.21

(1)进口阳离子瓜尔胶与市售国产的阳离子 瓜尔胶均易溶于水，瓜尔胶在造纸湿部的应用研究,不用加热糊化，使用方便，具 有明显的助留助滤效果。

(2)浆内添加阳离子瓜尔胶，能提高纸的平滑 度、表面强度和透气度，成纸的顺滑性好。

(3)国产阳离子瓜尔胶用量的增加对降低浆 度、提高强度的效果不明显。和CS-8淀粉相比，所 起的作用相差不大。