温度、pH值对非离子型瓜尔胶粘度的影响

1. 1实验原料及主要实验仪器

⑴主要化学试剂及原料

原料：非离子型瓜尔胶，POLYGAL产于西班牙

主要测量仪器：BROOKFIELD RVT型粘度仪（20rpm)，PHB-4PH测量计，上海精科。

1. 2实验方法

将非离子型瓜尔胶溶于不同温度下的自来水（PH值=6.8)中，调制成1啲浓度。在等同 调制温度下的水浴中保温，用BROOKFIELD RVT型粘度仪（20rpm)进行不同温度下和不同时 间间隔下的非离子型瓜尔胶溶液粘度的测定；其次在25° C下调制成1啲浓度的非离子型瓜 尔胶溶液在保温100 min不同pH值下，非离子型瓜尔胶溶液粘度的测定。

1. 3实验结果及分析

表1-1非离子型瓜尔胶溶液在不同调制温度不同保存时间下粘度变化表

510203060100120

248101530015102800

54101070125021103100

15,1010010501710253034503610

25350175019802150260035803620

351800220028003000355036303620

45210023302510326036403630* 3100

注：表1-1中ST: C存时间，T:温度。

表1-2不同PH值下非离子型瓜尔胶溶液粘度变化表

样品编号123456

PH (溶剂水）5.15.9 .6.36.87.28

粘度（mpa.s)100021002500358035803580

粘度（mpa.s) /S358035803580358035803500

注：表1-2中S:在25° C下调制成1嫩度的非离子型瓜尔胶溶液。其中溶剂水(PH值=6.8)非离子型瓜尔 胶溶液在水浴中保温（25。C) 100 min时的粘度。

由上表1-1可见：在同一温度下，随着存时间的延长，非离子型瓜尔胶溶液的粘度呈 现上升的势头；调制和It存的温度越高则起粘越快，达到粘度顶点所需的时间就越短。这种 现象不难解释：因调制和贮存温度的上升，加剧了其分子间的热运动和润涨；其次因瓜尔胶 的原料瓜尔豆生长于髙温、干旱缺水的环境，因此其耐水，在冷水中便可以水化、溶解。但 非离子型瓜尔胶在达到其润胀发粘的最高值后随着贮存时间的延长，则粘度会变低，在成纸 中的效果也会降低，也就是要达到同等的增强或改进成纸勻度的效果，则要用更多的非离子

华东七省市造纸学会第二十届造纸技术交流会暨中国造纸学会机械设备专业委员会年会 型瓜尔胶。可见对使用好非离子型瓜尔胶在温度上产生的不利纸幅的影响，要将非离子型瓜 尔胶的调制温度、浓度、每锅的调制量、间隔时间、d存时间、非离子型瓜尔胶溶液的加入 点以及对成纸的绝干用童都要考虑到，才能达到物尽其用。)

由上表1-2可见：调制非离子型瓜尔胶溶剂（水）的PH撕粘度的影响较大，非离子型瓜尔胶在造纸工业中的应用，当PH值 越小即溶剂酸性越强则对非离子型瓜尔胶溶液的粘度降低的越厉害。而溶剂水PH值呈中性或 偏碱性时对其粘度的影响基本上不存在。分析其原因：因为瓜尔胶是以P -1,4-D-甘露吡喃糖 单元为骨架连接成主链，每两个甘露吡喃单元有Ot-1 ,6连接的半乳吡喃单元作为侧链，相 对分子质量为22万。由于瓜尔胶具有与纤维相类似的结构，在酸性条件下也易降解，使分子 链变短，溶液粘度变小，纸幅的助留助滤、增强效果也降低。可见控制好溶剂水PH值，对于 维护好非离子型瓜尔胶溶液的粘度是一个重要的因素。

2非离子型瓜尔胶用置对纸页匀度及抗张指数的影响 2.. 1实验原料及主要实验仪器

(1)主要化学试剂及原料

碳酸钙为进口马来西亚和国产都江堰各半的添加量，basf的polymin-P型，西班牙的 polygual〇

(2)主要仪器

罗纹压力及句度测试仪：press marks and embossing tester MP 3000 德国 PRASS 公 司；瑞典LOVENTZEN & WETTRE公司SE062型卧式拉力仪。

2.2实验方法

从不同瓜尔胶添加量的纸页中分别取一定量的纸幅，用press marks and embossing tester MP 3000德国PRASS公司罗纹压力及匀度测试仪测勻度；用瑞典LOVENTZEN & WETTRE公司SE062型卧式拉力仪测成纸的抗张强度和伸长率。

2.3实验结果及分析

表2-1非离子型瓜尔胶用量与纸页匀度的关系

瓜尔胶用量 Kg/t匀度

%抗张指数 Ng/m伸长率

%水线长短

12,502.2644.731.45特长

11.752.3144.001.43较长

11.0014143.271.46适中

10.252.5542.911.43适中

9.503.0142.911.47短

8.753.6541.821.44较短

04.537.091.45特短

华东七省市造纸学会第二十届造纸技术交流会暨中国造纸学会机械设备专业委员会年会 由上表2-1可见：随着非离子型瓜尔胶用量的适当上升，纸幅的匀度有下降的趋势，纸 幅的抗张指数上升，纸幅的伸长率变化不大。当不添加非离子型瓜尔胶时，成纸的匀度严重 恶化，成纸的抗张强度也下降的较明显。随着非离子型瓜尔胶用量的适当上升。观察网上水 线的变化，水线会比以往的长。依据成纸的勻度，非离子型瓜尔胶用量最好不要低于9.50Kg/t 纸。一方面成纸的匀度得到保证，另一方面成纸的抗张强度也得到提髙。非离子型瓜尔胶的 投人使用为什么既改善成纸的勻度又提髙了成纸的抗张指数呢？分析其原因如下：

(1>介质粘度对纤维分散的影响

在纸页成型过程中，纤维与纤维、纤维与浆水之间的磨擦冲刷是直接进行的，非离子型瓜尔胶在造纸工业中的应用，很容易造 成纤维之间的絮聚和位移，从而破坏了纸幅的匀度。如加人了分散剂后，浆水的粘度提高了， 相当于纤维表面附着了一层簿的润滑膜，也就不易发生纤维之间的絮聚。在这里，分散剂作 为增加悬浮液粘度的物质，起到了水性润滑剂的作用，使纤维互相滑过而不相互接触，改善 了纤维成型的交织能力。此外，水溶液的粘度的增加，也使得纤维具有良好的悬浮性，不至 于过快地沉降。由于非离子型瓜尔胶具有与纤维相类似的结构。所以能够在纤维表面快速吸 附，并能为纤维之间形成氢键提供大量的羟基，从而能够有效地促进纤维之间的结合，在一 定的成度上提高了成纸的抗张指数。

(2)分散剂的添加与液体介质有关的纤维表面的€电位的影响

纤维在纸浆中的表现，有如胶体悬浮液，涉及到动电和静电的表面力。在低浓度和低剪 切力的条件下，这种胶体作用就成为促进纤维絮聚的主要控制因素。而在浆料中添加阴离子 表面活性剂，浆料分散效果明显增强，这是由于在悬浮液中，纤维大多带负电，阴离子表面 活性剂的加入，增强了纤维表面的g电位，使得纤维相互之间的斥力增大，从而阻止了纤维 之间的碰撞，减少了纤维絮聚的可能性。

⑶非离子型瓜尔胶是以p -1,4-D-甘露吡喃糖单元为骨架连接成主链的结构与纤维的 结构非常相似，所以两者之间存在一定的亲和性。又由于甘露糖-半乳糖结构溶胀性大，并在 水中扩散，特别在加温时尤然。当把植物胶加入湿纸浆后，它便与纤维迅速进行键合和吸附， 增加了纤维间的接触点，增大了纤维间的结合面积，以及这些纤维在干燥时产生强烈的粘附 作用，使纤维结合强度增加。

总之，由于非离子型瓜尔胶在纤维表面吸附后，增加纤维表面的结合水分，减少了纤维间 的摩擦，提高了浆料的流动性，使纤维受机械作用更均匀，改进了结合键的分布，又因其与 纤维迅速进行键合和吸附，增加了纤维间的接触点，增大了纤维间的结合面积，以及这些纤 维在干燥时产生强烈的粘附作用，使纤维结合强度增加。因此就能提髙纸页的抗张指数。另

华东七省市造纸学会第二十届造纸技术交流会暨中国造纸学会机械设备专业委员会年会 外由于分子中含有大量经基，能迅速与纤维结合，形成氢键，促成了纤维之间、纤维与填料 之间的絮聚，形成了复杂的凝絮体系，这样细小纤维和填料就会被更多地絮凝、吸附和包夹 在较长纤维之间，非离子型瓜尔胶在造纸工业中的应用，因而就提高了留着率。反映在网上就是水线比以往的要长，纸页的勻度也 得到改善和提髙。

3总结

非离子型瓜尔胶因其在冷水中便可以水化、溶解，这与淀粉系列助剂使用前需要糊化相 比是一个很大的优势，其次在一定成度上改善了纸页的匀度提髙了纸页的抗张指数。但因其 对PH值，细菌、不同温度下的！e存时间，流体中的剪切速度等因素较敏感、又因其粘度随粉 剂浓度的增加而显著增加等等因素的制约和影响，要使用好非离子型瓜尔胶，使其在性能方 面、性价比方面达到最好不是—件容易的工作，希望本论:m你使用好非离子型瓜尔胶期一定的借鉴作用。