瓜尔胶的应用研究

天津造纸!##年第$期瓜尔胶的应用研究王军利陈夫山刘忠（天津科技大学化工学院，天津，$###）本文系统介绍了天然植物提取的瓜尔胶及其阳离子改性物的性质和广泛应用。其在造纸工业中的应用研究有重要意义。关键词：瓜尔胶阳离子瓜尔胶造纸助剂!瓜尔胶简介瓜尔胶，英文名为“%&’(%&)”，是从广泛种植于印巴次大陆的一种豆科植物———瓜尔豆中提取的一种高纯化多糖，就分子结构来说它是一种非离子多糖。瓜尔胶以聚甘露糖为分子主链，*+吡喃半乳糖为支链，其中甘露糖与半乳糖单元之比为#,!。瓜尔胶最大的特点就是它与纤维素的结构非常相似，这种相似性使它对纤维素有很强的亲和性，称为直接性。在应用时，瓜尔胶比刺槐豆胶（被广泛地用于工业生产）更容易水化；在化学组成上瓜尔胶的分支单元数是次槐豆胶的#倍，并且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于外侧，半乳糖支链并没有遮住活性的醇羟基，因此具有更大的氢键活性。为了赋予瓜尔胶更好的使用性能，可以采取对瓜尔胶原粉进行化学改性的方法，即在分子链上引入阳离子基团生产阳离子瓜尔胶。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。实验发现经过改性的阳离子瓜尔胶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填料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。对于阳离子瓜尔胶，国外已进行了许多研究。-&(./0123研究发现，将阳离子瓜尔胶与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的发挥，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#4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。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56*和-6*负荷，7’(889.通过研究认为，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，是一种良好的造纸助强剂，同时也显著提高助留助滤效果，研究发现，分多次加·收稿日期：##+:+!;摘要天津造纸!!##年第$期入胶体硅酸对纸页强度和其它性能有较大改善，但最显著的改善是细小纤维和填料的留着率。具体加入步骤为先将一部分胶体硅酸与纤维和填料混合，适当加入改性瓜尔胶，当填料中形成了纤维、填料、硅酸和瓜尔胶的混合絮聚物并在浆料进入流浆箱之前加入剩余部分胶体硅酸。虽然它对助留助滤、增强的原理还不完全明了，但是纤维—填料—硅酸与瓜尔胶混合物形成的絮聚物更加稳定被认为是主要原因，即后面加入的胶体硅酸使先前形成的絮聚物进一步结合成更稳定的，对成形过程各种外力不敏感的絮聚物。!瓜尔胶的应用领域%!食品工业瓜尔胶是现代食品行业应用最广泛的食品辅料之一。它可以用在方便食品、调味品、饮料、冰淇淋和饲料等多种食品中，具有增稠、保水、稳定及粘结悬浮的作用，是食品加工行业广泛应用的增稠剂、稳定剂和悬浮剂。%化妆品工业瓜尔豆由于其本身丰富的营养成分正在受到化妆品行业的重视。化妆品的原材料主要分为如下两类：油脂类产品：棕榈酸异丙酯（&’’）、肉豆蔻酸异丙酯（&’(）、硬脂酸异丁酯（&)*）等。功能性添加剂：阳离子瓜尔胶、+,磷酯镁、+,磷酸酯钠等。阳离子瓜尔胶通常作为功能性添加剂。%$纺织工业印花是纺织行业的一个重要分支。由瓜尔胶及其衍生物制成的印花糊料胶较传统的印花糊料具有以下优势：（!）有良好的流变性，属于假塑性流体，不易在括刀口上，印花性能好、印花刀疵较少。（）渗透性好、印花表面匀染性好。（$）成糊率高、固含量较低、洗涤性好。（-）保水性良好，用于疏水性纤维织物的印花也不至于渗化。（.）耐酸、耐碱、耐电解质。（/）对各类染料的相容性较好，可与其它糊料混合作用。%-石油工业瓜尔胶是一种纯天然植物胶，具有较强的增粘作用。羟丙基瓜尔胶是由瓜尔胶粉经过化学改性后得到的，具有许多优点，水不溶物及残渣较瓜尔原粉有大幅降低。用于油田水基压裂液基混浆添加剂，能有效地降低对底层的污染，且抗高温性好，稳定性强。%.造纸工业瓜尔胶应用于造纸工业的时间并不长，应用范围也不甚广泛。但其显著的应用效果不容忽视。目前，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。许多成果应用于造纸实践中。应用于造纸工业的意义造纸化学品的研究工作发展到今天，已有很多种效果不错的助留助滤剂被人们开发和应用，并且取得了显著的成绩。瓜尔胶在造纸中的应用国内尚不多。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，瓜尔胶及其改性物在造纸中应用的研究有着重要意义：（!）随着封闭水循环的推广，新闻纸、未漂硫酸盐浆、废纸浆等浆料的阴离子垃圾的积累将显著增加，这就会使许多传统的造纸助剂，如聚丙烯酰胺（’0(）等失去作用，而阳离子瓜尔胶的