1.2非离子型瓜尔胶的制备

非离子型瓜尔胶是瓜尔胶中的羟基与活性物 质作用，瓜尔胶的改性及在造纸工业中的应用，生成瓜尔胶衍生物[11]。例如用环氧烷基在 碱性催化剂的作用下，制得羟丙基瓜尔胶，反应可 用下列反应式表示：

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

 

1.3阴离子型瓜尔胶的制备

阴离子型瓜尔胶是瓜尔胶中的羟基与有机酸 作用生成的衍生物。例如在碱性条件下，利用3-氯 -2-羟基磺酸可以制得阴离子醚化瓜尔胶衍生物， 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]瓜尔胶的改性及在造纸工业中的应用制成了羧甲基改性的 阴离子瓜尔胶，其合成方法是：将瓜尔胶按一定比 例分散在工业异丙醇中，通过搅拌形成均一浆料， 然后加入NaOH碱化，紧接着加入氯乙酸钠，剧烈 放热，反应液升至60°C，反应45min左右结束，用 80%。甲醇溶液洗涤、醋酸中和、过滤得产品。

1.4两性离子型瓜尔胶的制备

两性离子型瓜尔胶是瓜尔胶与非离子取代基 反应，最终生成两性离子型瓜尔胶[13〜17]。在碱性条 件下，Martin M.Tessler合成出了两性离子型瓜尔胶

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为C「C6的直链烷烃，或者C3- C6的 环烷烃，M为正离子如碱金属离子，n为金属离子 的化合价。

另外，因瓜尔胶糖单元上平均有3个羟基，这3 个羟基在一定条件下都可发生官能团衍生反应。在 不同的羟基上接上不同的阳离子和阴离子基团，也 可形成两性瓜尔胶。ChowdHary等利用瓜尔胶先 后和阳、阴离子基团反应最后得到了两性瓜尔胶产 品。Martino Gary T.等采用另一种方法也制得了两 性瓜尔胶口5]。

2瓜尔胶在造纸工业中的应用

国内外对改性瓜尔胶作为造纸增强剂、助留助 滤剂、絮凝剂、打浆增黏剂进行了深入研究，许多成 果应用于造纸实践中。

2.1改性瓜尔胶用作助留助滤剂

阳离子型瓜尔胶能有效改善助留，显著提高填 料留着率，对纸张的匀度没有太大影响，不影响脱 水。用量一般在0.03°%〜0.08°%，添加点一般在纸机 的冲浆栗之前或在保证均匀分散的情况下直接加 到纸机的流浆箱之前。阳离子型瓜尔胶溶液应稀释 到0.1°%的浓度后使用[8]。

DerekAbson等人对4种造纸助剂阳离子淀粉 (CS)、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)、阳离子瓜尔胶 (CGG)、阳离子聚乙烯醇（CPVA)的助留助滤效果 在动态滤水仪上进行了试验研究[19]。他们发现：阳 离子瓜尔胶无论是对细小纤维还是填料，其助留助 滤效果都是最好的。

王登远[6]在卷烟纸中加入化学改性的阳离子瓜 尔胶，根据实验得出了在卷烟纸中加入化学改性的 阳离子瓜尔胶可以提高细小纤维和填料的网部留 着率、灰分，随着网部留着率的提高，节省了生产成 本。

Bumfield[20]研究发现将阳离子瓜尔胶、阳离子 淀粉按一定比例预先混合，经糊化后使用，阳离子 淀粉的增强及阳离子瓜尔胶的助留助滤效果都能 得到有效地发挥，瓜尔胶的改性及在造纸工业中的应用，而且它比不经预先混合而分别使 用两种助剂相比，强度提高20%左右，更重要的是 它消除了单独使用阳离子瓜尔胶时粉尘”瓜尔胶 粉）对人体的危害及耗水量大的弊端。

万小芳等[5]对一步泥浆法合成新型助留助滤 剂阳离子羟乙基瓜尔胶(CEG)，及将其用于废 

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2007年9月第26卷第5期/A 

 

 

新闻纸浆的抄造过程进行了探讨。当CEG以0.2% (以绝干浆计）的用量添加到废新闻纸浆中，细小组 分的单程留着率提高了 40%。，打浆度减小了 37%。。 另外，万小芳等[21]还研究了阳离子瓜尔胶膨润土 二元助留助滤剂在脱墨浆中的应用，研究了膨润土 用量、pH值、电导率、剪切力对阳离子瓜尔胶膨润 二元体系的助留助滤性能的影响。研究表明：二元 体系比单元体系有更好的助留助滤性能，更能抗 pH值、电导率、剪切力的干扰；且能提高成纸的强 度。

2.2改性瓜尔胶用作造纸增强剂

徐祥等[SH人为非离子型瓜尔胶在纸张中主要起 到增强作用，且不影响纸张的透气度。添加量为成 纸的0.3%。〜0.5%。，溶解时溶液的浓度尽量不超过 1%。在预先溶解的条件下可加到打浆后的高浓浆 池中。非离子型瓜尔胶能使纸机网部滤水速度得到 有效控制，提高水印辊的运行性能，改善成纸匀度。 同时它还具有极强的纤维分散能力。另外，非离子 瓜尔胶还可用于表面施胶，改善纸张的表面性能， 提高卷烟纸的燃烧质量，改善包灰质量和包灰颜 色。在施胶过程中，还可以与淀粉、羧甲基纤维素 (CMC)、聚乙烯醇（PVA)等化学品配合使用。用于 表面施胶的非离子型瓜尔胶量约为0.2〜0.3g_m-2。

在造纸过程中，如果淀粉助剂用量过多，则会 导致纸页变硬，同时增大白水COD和BOD负荷， Larsson研究认为[22],将改性的瓜尔胶（阳离子或中 性）与胶体硅酸按适当比例混合后是一种良好的造 纸增强剂，同时也显著提高助留助滤效果，研究发 现，分多次加入胶体硅酸对纸页强度和其他性能有 较大改善，但最显著的改善是细小纤维和填料的留 着率。具体加入步骤是先将一部分胶体硅酸与纤维 和填料混合，适当加入改性瓜尔胶，当填料中形成 了纤维、填料、硅酸和瓜尔胶的混合絮凝物并在浆 料加入流浆箱之前加入剩余的胶体硅酸。

两性瓜尔胶可用于提高含机械浆纸张的内部 强度和表面强度。由于机械木浆中含有大量的阴离 子杂质，对增强剂的使用有较大的负面影响，但是 两性瓜尔胶对阴离子杂质的灵敏度最低[23]。

阴离子型瓜尔胶还可以提高纸的耐折度，并减

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

少湿强剂的使用量。阴离子瓜尔胶用量一般为成纸 的0.2%。〜0.4%。，瓜尔胶的改性及在造纸工业中的应用，溶解时溶液的浓度尽量不要超过 10%[8]。

2.3其他方面应用

瓜尔胶系列助剂还可以用作絮凝剂和打浆增 黏剂[1],但在此方面的研究尚不多。

3结论

(1)瓜尔胶因其独特的化学结构，较高的环保 价值，在造纸中用作造纸助留助滤及增强剂，必将 成为人们关注的热点。

(2)我国对瓜尔胶的改性及在造纸中的应用研

究起步较晚，离国际水平还有一定的差距，很多技 术还依赖于进口，造纸中许多可利用改性瓜尔胶的 领域还没有实际应用，所以加强研究开发工作意义重大。®