造纸用阳离子化天然大分子物质的研究进展

专题论坛·造纸助剂·作者简介:英瑜先生，硕士，工程师;主要研究方向:精细化学品合成，天然产物改性。造纸用阳离子化天然大分子物质的研究进展英瑜张若昕(广州天赐高新材料股份有限公司，广东广州，510760)摘要:介绍了几种阳离子改性天然大分子物质在造纸过程中的研究应用情况。分析了瓜尔胶、纤维素、半纤维素、淀粉等常见天然大分子物质阳离子化的方法及在造纸行业的应用效果。关键词:阳离子化;天然大分子;造纸;阳离子天然大分子中图分类号:TS727+.5文献标识码:A文章编号:0254-508X(2011)05-0064-05收稿日期:2010-01-04(修改稿)ResearchProgressofCationicNaturalPolymerinPapermakingIndustryYINGYu*ZHANGRuo-xin(GuangzhouTinciMaterialsTechnologyCo．，Ltd．，Guangzhou，GuangdongProvince，510760)(*E-mail:yyy--00@163．com)Abstract:Theapplicationresearchsituationofseveralcationicnaturalpolymersinpapermakingwereintroduced．Cationizationconditions，degreeofsubstitutionandapplicationeffectofsomenaturalpolymers，likeguargum，cellulose，hemicelluloses，andlignin，starch，etc，wereanalyzed．Thecationicnaturalpolymershavemoreadvantagessuchascosteffective，renewable，environmentalfriendly，etc，asadditiveinpapermakingKeywords:cationization;naturalpolymer;papermaking;cationicnaturalpolymer在造纸工业中，天然大分子物质因其价格低廉、永不枯竭、可生物降解、污染小、绿色环保等优点而备受关注。由于纸浆中的纤维、细小纤维、填料等组分均带负电荷，需要加入带正电荷的物质。而阳离子大分子助剂能被直接吸附，且吸附作用不可逆，能明显提高抄纸时细小纤维和填料的留着率，增加纸张干、湿强度，因此阳离子改性大分子助剂成为最普遍应用的造纸助剂之一。阳离子改性天然大分子物质是用各种含卤代基或环氧基的有机胺类化合物，与天然大分子物质中的羟基进行醚化反应而生成的一种含有胺基，并在氮原子上带有正电荷的大分子醚衍生物。根据胺类化合物的结构或产品的特性，可分为伯胺型、仲胺型、叔胺型、季铵型阳离子产品、双醛阳离子产品等。其中以叔胺型阳离子、季铵型阳离子类型最为常见。根据天然大分子物质的种类，阳离子改性天然大分子物质主要有阳离子瓜尔胶、阳离子纤维素、阳离子半纤维素或木质素、阳离子淀粉、阳离子皂荚多糖胶、阳离子松香胶等，有一些产品已经广泛应用于造纸领域，并取得了较好的效果，也得到了更多的关注和研究。本文综述了各类天然大分子物质阳离子化的方法及其在造纸行业的应用情况。1阳离子瓜尔胶瓜尔胶的分子构型与纤维素非常相似，这种相似性使它和纤维素有很强的亲和性，对溶解在水中的糖类和果胶类成分会有很好的去除作用［1］，易于吸附到纤维上而产生助留、助滤和增强效果。因此，瓜尔胶系列产品的开发逐渐引起了造纸工作者的注意，尤其是在添加普通阳离子淀粉效果较差的废纸浆中添加改性瓜尔胶产品，其投加量少，可避免细小纤维过度絮凝，能提高纸张匀度、强度和滤水性能。国外的瓜尔胶有1/3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，瓜尔胶作·46·ChinaPulp＆PaperVol.30，No.5，2011专题论坛为湿部化学添加剂可增加纸张的强度和不透明度、提高白度、改善印刷性、滤水性和填料留着率。Penni-manJG［2］研究发现，阳离子瓜尔胶的Zeta电位在－8～0mV内，与绝大部分造纸过程中的Zeta电位范围相符，所以阳离子瓜尔胶能提高滤水效果，且能保持或提高纸张匀度;通过吸附细小纤维和粒子进一步改善滤水性能，同时提高单程留着率。我国瓜尔胶在卷烟和滤嘴棒纸的生产中应用比较成熟，用它替代CMC与淀粉一起使用有很好的效果，但大部分依赖进口，价格偏高［3］。万小芳等［4］通过一步法合成阳离子羟乙基瓜尔胶(CEG)，并将其用于旧报纸的纸浆中，由于CEG分子结构同时含有季铵型阳离子和非离子的活性羟基，CEG常温水合作用进一步强化，w(CEG)=1%的水溶液的透光率可增加到80%。当以w(