瓜尔胶及其衍生物的在造纸行业的应用瓜尔胶

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1、瓜尔胶及其衍生物的在造纸行业的应用瓜尔胶近年来，随着环境爱护意识的不断增强，人们逐步把注意力转移到一些天然产物的研究上。瓜尔胶这一天然高分子化合物，由于其专门的分子结构及物理化学特性而易于被化学改性，使它成为一种专门有潜力的新型环保助剂，在造纸、日用化学品、食品、石油钻探、医药等工业应用极其广泛。1瓜尔胶的结构与性质瓜尔胶主链由（（1,4）-B-D-甘露糖为单元联接而成，侧链由单个a-D半乳糖组成并以（1,6）键与主链相接。瓜尔胶就分子结构来说是一种非离子多糖，它以聚甘露糖为分子主链，DT比喃甘露糖

2、单元之间以8（1,4）苜键连接。而DT此喃半乳糖则以a（1,6）键连接在聚甘露糖主链上。瓜尔胶中甘露糖与半乳糖单元之摩尔比为1.5~2：1,即每隔一甘露糖单元连接着一个半乳糖分支。瓜尔胶因来源不同分子量约为100万~200万。从支链的半乳糖来看，有四个羟基均能够参与酯化或醒化反应，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高分子化合物之一，水溶性具有专门高的粘度，1%的水溶液

3、的粘度约为4000~6000mPa・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。瓜尔胶的最初显现是作为刺槐豆胶的替代品而产生的。后来研究证明，尽管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能够水化。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。因此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要紧缘故。1瓜尔胶的衍生物然而天然的瓜尔

4、胶存在不能快速溶胀和水合，水不溶物含量高，热稳固性较差，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。瓜尔胶的衍生物要紧有：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专门相似，这种相似性使它对纤维素有专门强的亲和性，称之为直截了当性。瓜尔胶直链上没有非极性基团，大部分伯羟基和仲轻基都处在外侧，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

5、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。为给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。为了给予瓜尔胶更好的使用性能，需对瓜尔胶进行化学改性，瓜尔胶的改性要紧有两个方向：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能够与带负电的纤维、填料粒子相互作用从而提高原有的助留、助虑和增强成效。与淀粉类助剂相比，阳离子瓜尔胶不需要糊化，能够直截了当溶于水，同时由于其分子量处于中等（20万~200万左右），在提高助留助滤成效时可不能产生过度絮凝，

6、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%（对绝干浆）、抄纸pH值接近中性的6~7范畴内其成效较好，同时阳离子取代度增大，成效增加。另一改性方向是设法增加瓜尔胶分子链的长度，增大其分子量,从而增强其架桥连接能力。Swanson研究说明，0.5%的分散刺槐豆胶加入漂白亚硫酸盐浆能够降低70%的打浆时刻并提高32%的耐破度，而瓜尔胶被认为成效更佳。没经化学改性的瓜尔胶原粉尽管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

7、胶能有效地克服这一缺点，改性的瓜尔胶要紧有阳离子型、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要紧作用不同，用量也不同。阳离子瓜尔胶在冷水中可溶，这与阳离子淀粉相比是一个专门大优势。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。因此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成效。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,但其成效只能达到一定程度。它们在提高滤水的同时可能使纤维过度凝聚，

8、从而降低纸页匀度和强度。天然瓜尔胶作为造纸助剂时，能够提高纸页强度，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。而通过化学改性的两性或阳离子瓜尔胶则在专门大程度上克服了这一弊病。实验发觉，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能够进一步改善滤水，同时提高一次留着率，而在过去这两方面差不多上互斥的。由于阳离子瓜尔胶的有效性要紧取决于它与纤维的亲和性（即直截了当性），因此它并不与“阴离子