从支链的半乳糖来看，有四个羟基 均可以参与酯化或醚化反应，考虑到空 间的位阻效应，羟甲基中的伯羟基反应 活性最强，此外甘露糖的羟基也有一定 的反应活性。这种特性与那些无分支、 不溶于水的葡甘露聚糖有明显的不同。 瓜尔胶是水溶性最好的天然髙分子化 合物之一，水溶性具有很高的粘度，1% 的水溶液的粘度约为4000〜6 000mPa«s. 水溶液呈假塑性，没有屈服应力，是典 型的缠绕的生物聚合物性质p]。

瓜尔胶的最初出现是作为刺槐豆 胶的替代品而产生的。后来研究证明, 虽然瓜尔胶和刺槐豆胶均为聚半乳糖 甘露糖，但二者在化学组成和行为上有 着明显的区别。刺槐豆胶要达到最大粘 度需要高温水煮,而瓜尔胶在冷水中就 可以水化。化学组成上,刺槐豆胶平均 每4个甘露糖单元才有1.5个乳糖支 链。所以瓜尔胶分支单元数为刺槐豆 胶的2倍。而这被认为是瓜尔胶比刺槐 豆胶更容易水化和氢键结合活性更大 的主要原因。

2瓜尔胶的衍生物

然而天然的瓜尔胶存在不能快速 溶胀和水合，水不溶物含量高，热稳定 性较差，易被酶和细菌分解等缺陷。因 此需要对瓜尔胶进行改性，形成新的衍 生物，克服天然瓜尔胶的缺点，使其广 泛应用。瓜尔胶的衍生物主要有：阳离 子型瓜尔胶、阴离子型瓜尔胶、非离子 型瓜尔胶、两性型瓜尔胶、接枝共聚瓜 尔胶以及交联改性。瓜尔胶分子的最大 特点也即最大优点便是与纤维素结构 非常相似，这种相似性使它对纤维素有 很强的亲和性，称之为直接性p]。

瓜尔胶直链上没有非极性基团，大 部分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。 因而瓜尔胶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。为了赋予瓜尔胶更好的使用性能， 需对瓜尔胶进行化学改性，瓜尔胶的改 性主要有两个方向：一是在分子链上引 入阳离子基团，从而获得一定的正电 性，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、助虑和增强效果。与 淀粉类助剂相比，阳离子瓜尔胶不需要 糊化，可以直接溶于水，同时由于其分 子量处于中等（20万〜200万左右)，在 提高助留助滤效果时不会产生过度絮 凝，有利于改善纸页匀度。王军利等研 究了阳离子瓜尔胶作为造纸湿部助留 助虑剂使用时，用量1负对绝干裝）、 抄纸pH值接近中性的6〜7范围内其 效果较好，并且阳离子取代度士 果增加。

增大其分子量，从而 增强其架桥连接能力。Swanson研究表 明，0 .5%的分散刺槐豆胶加入漂白亚 硫酸盐浆可以降低70%的打浆时间并 提高32%的耐破度，而瓜尔胶被认为效 果更佳。没经化学改性的瓜尔胶原粉虽 然也能有效提高纸页的强度，且有良好 的助留作用，但却使滤水困难，使干燥 负荷增大。经改性的瓜尔胶能有效地克 服这一缺点，改性的瓜尔胶主要有阳离 子型、阴离子型、非离子型、两性瓜尔胶 和磷酸瓜尔胶，各种类型的瓜尔胶的主 要作用不同，用量也不同A

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优势。另 外，许多淀粉分子形成螺旋状结构，而瓜 尔胶分子则形成直链结构。所以瓜尔胶 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，聚丙烯酰胺和改性淀粉 广泛应用于造纸中的助留助滤剂，但其 效果只能达到一定程度。它们在提高滤 水的同时可能使纤维过度凝聚，瓜尔胶及其衍生物的在造纸行业的应用,从而降 低纸页匀度和强度。天然瓜尔胶作为造 纸助剂时，可以提高纸页强度，减少纤维 絮聚提高纸页匀度。但它的缺点便是造 成滤水困难，从而降低了产量或提高了 干燥部负荷。而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。实验发现，这些改性的瓜尔胶 能在提高纸页滤水的同时保持或提高 纸页匀度；通过吸附细小纤维和粒子可 以进一步改善滤水，同时提高一次留着 率，而在过去，这两方面都是互斥的。

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。对于新闻纸、未 漂硫酸盐浆、废纸浆等含有较多杂质的 浆料，随着封闭水循环的推广，阴离子垃 圾的积累将显著增加。这便会使得许多 传统的造纸助剂如阳离子聚丙烯酰胺 等失去作用效果。阳离子瓜尔胶可以有 效地克服这一点。实验研究发现，阳离 子瓜尔胶在Zeta电位从-8m V到 0m V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[6]。

3瓜尔胶在造纸行业的应用

国外有1/3的瓜尔胶用于造纸工 业。使用最多的是经过改性的阳离子瓜 尔胶和两性瓜尔胶，瓜尔胶衍生物在造 纸中的应用主要分为浆内添加、表面施 胶和涂布涂料，目前三个方面都得到一 定程度的应用％

浆内添加是瓜尔胶在造纸工业应 用的最主要的方面。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。国外对瓜尔胶作为造纸增强 剂、助留助滤剂、絮凝剂、打浆增粘剂等 领域都进行了深入的研究。由于瓜尔胶 分子与纤维素分子结构非常相似，所以 它对纤维有很强的亲和力，即使在阴离 子垃圾很多的情况下仍能有效的吸附 到纤维上发挥作用，故瓜尔胶广泛应用 作造纸增强剂、助留助虑剂、分散剂、施 胶剂等。浆内添加明显的优点是增强、 助留助滤，并在助留助滤的同时能有效 地维持纸页的匀度，这是一般传统造纸 助剂所不及的，它归究于瓜尔胶能以强 的微絮聚的方式，并象润滑剂一样使纤 维表面平滑，使纤维滑过时不缠结，或 说它赋于纤维强的分散作用，同时能提 高纸页的透气度。瓜尔胶的另一个良好 的特性是能排除阴离子的干扰，这是因 为它结构上与纤维素非常近似，这种相 似性使得它与纤维有很强的亲和性，导 致它与纤维有优先的作用力，因而对再 生纤维纸浆值得提倡使用。目前助留 剂、助滤剂、增强剂等各种助剂己广泛 地应用于造纸工业，成为造纸的基本处 理剂。而较近时间研发的天然助剂瓜尔 胶的应用，在一定的使用范围己突现出 它的优越性能。其中阳离子瓜尔胶在黑 液存在下仍能有效地发挥作用，能适应 造纸废水零排放的要求。我国瓜尔胶在 卷烟纸和滤嘴棒纸的生产中的应用比 较成熟.用它代替CMC与淀粉一起使 用有很好的效果。阳离子瓜尔胶也可以 与阳离子淀粉及合适的有机酸混合后 作为增强和助滤剂，它比单独使用阳离 子瓜尔胶或阳离子淀粉效果都好。随着 现代造纸的发展，适应高速纸机、零排 放以及环保的要求，这种天然的高分子 造纸助剂必定会在现代化的造纸工业 中发挥更大作用P*41。

使用瓜尔胶作表面施胶剂，能够增 加纸张的抗水能力及表面强度，可减少 胶印中纸张的掉毛现象；改进印刷适 性；增加纸张的可擦性，表面施胶可减 少油墨的渗透，因而易于把油墨擦掉， 增加了纸面的抗磨擦能力；增加纸张的 强度，如耐破度、耐折度和抗张强度；减 少纸张的两面差和变形。经过生产实践 表明使用瓜尔胶能降低表面施胶生产 成本，有效的解决提高灰分所引起的掉 毛掉粉问题的同时，还能不同程度的改 善提高纸张的平滑度、耐折度、表面强 度。因此，瓜尔胶是在保证纸品质量的 前提下，瓜尔胶及其衍生物的在造纸行业的应用,提高灰分的最理想的表面施胶 剂。可减少纸面气孔，提高纸的抗脂性； 提高纸张表面光泽度，表面强度和施胶 度，减少掉毛掉粉，提高印刷质量；具有 良好的流变性和成膜性；增加纸张的挺 度、平滑度、控制卷曲[9]。

在涂布加工纸中，使用瓜尔胶产品 的涂料具有机械及化学稳定性好、流动 性和贮存稳定性均佳、填充量大等优 点，具有较高的粘结力和结膜强度。瓜 尔胶的售价比市场上几种丙稀酸类共 聚淀粉更便宜，瓜尔胶既可单独使用也 可与聚乙烯醇、CMS和CMC复配互配 并用，使成本降低35%以上。瓜尔胶可 以控制和调节涂料的流变性和颜料的 分散性，提高涂料的固含量；增强涂料 的保水性，防止涂料中胶粘剂的迁移; 改善涂料的润滑性能，提高涂层质量， 延长刮刀的使用寿命；具有良好的成膜 性，改善涂层的光泽度；提高涂料中增 白剂的保留率，提高纸张的白度m。