兩性及多元變性淀粉在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

1、兩性及多元變性淀粉在造紙工業(yè)中的應(yīng)用摘要 簡(jiǎn)單介紹了主要的紙用兩性及多元變性淀粉 的功能和作用，對(duì)紙用變性淀粉的品種開發(fā)、生產(chǎn)工藝以及 應(yīng)用技術(shù)等方面提出了一些建議。 關(guān)鍵詞 造紙變性淀粉1、引言 我國(guó)造紙工業(yè)由于森林資源不足，大量采用草類纖維和 再生纖維造紙，由于非木材纖維短，強(qiáng)度低，在生產(chǎn)過程中 常需添加大量各種助劑，用于改善紙的耐磨度 撕裂度 耐折 度 施膠度等性能。利用淀粉改性開發(fā)新型造紙助劑，它不 僅有助于改進(jìn)加工過程的性能和產(chǎn)品質(zhì)量，降低環(huán)境污染； 還是一種可充分利用的再生資源。變性淀粉在造紙工業(yè)中主要用于濕部添加、層間噴涂、 紙張的表面施膠和涂布加工。據(jù)統(tǒng)計(jì)變性淀粉在濕部應(yīng)用約

2、占 12 18 % ，層間噴霧約占 35 % ，表面施膠約占 6580 %，涂布粘合劑約占 512 %，表面施膠占的比重最大。應(yīng)用于造紙工業(yè)的變性淀粉按離子特性分，主要有下列5 類：陰離子淀粉、陽(yáng)離子淀粉 、兩性及多元變性淀粉、非 離子淀粉和其它變性淀粉。 在 20 世紀(jì) 50年代前后開發(fā)的陰、 陽(yáng)離子淀粉己獲得廣泛的應(yīng)用。但是，經(jīng)過幾十年的使用， 以及其他助劑的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)這些淀粉均存在一些不足之處， 如：造紙廠為了減少?gòu)U水排放，往往采用廢水部分或全部閉 路循環(huán)使用，這樣鹽含量積累很快，離子型淀粉的效果就會(huì) 受到很大影響，甚至毫無作用；此外，離子型淀粉用量有一 定限定，用量過多就會(huì)使造紙?bào)w系中

3、的 Zeta 電位偏離等電 點(diǎn)，造成過陰或過陽(yáng)離子體系，進(jìn)而使紙機(jī)操作困難，同時(shí) 降低其他化學(xué)品的留著率；造紙?bào)w系中的某些離子型化學(xué)添 加劑，如明礬、增白劑等其他一些化合物 （ 如漿料中 “雜細(xì) 胞”等 ） 均會(huì)給離子型變性淀粉帶來不利因素。兩性淀粉是多元變性淀粉的一種再要類型，是在淀粉分 子中同時(shí)接上陽(yáng)離子、 陰離子兩種反應(yīng)基團(tuán)的淀粉， 是在陰、 陽(yáng)離子變性淀粉的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型淀粉衍生物。與通 常的陰離子、陽(yáng)離子變性淀粉相比，兩性淀粉作為造紙工業(yè) 濕部添加劑，其作用比單獨(dú)使用陽(yáng)離子或陰離子淀粉好，而 且證明，當(dāng)加入0.05%I%的兩性淀粉可顯著改善造紙工業(yè) 中的排水效率，提高纖維的留著

4、率。2、兩性及多元變性淀粉 兩性淀粉及多元變性淀粉應(yīng)運(yùn)而生。所謂兩性或多元變 性淀粉是指在同一淀粉分子中既接上陽(yáng)離子基團(tuán)，又接上陰 離子基團(tuán)或非離子基團(tuán)等兩種或兩種以上反應(yīng)基團(tuán)的淀粉， 目 的是強(qiáng)化其某方面的性能，使其在實(shí)際應(yīng)用中效果更突出，使用條件更寬。多元變性淀粉是在陽(yáng)離子陰離子和非離子等普通變性淀粉基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型淀粉衍生物，它與通常的陰離子、陽(yáng)離子及非離子變性淀粉對(duì)比，應(yīng)用效果更明顯。多元變性淀粉可以從電化學(xué)角度以及多種活性基 團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)解決上述問題。2.1 作用原理 1它所含的陰離子基團(tuán)有助于清除系統(tǒng)中有礙淀粉吸 附在纖維上的那些陽(yáng)離子物質(zhì)。2分子中的陰離子基團(tuán)能對(duì)陽(yáng)離子基

5、團(tuán)起到保護(hù)作用。 電性排斥那些系統(tǒng)中存在的高活性 “雜”陰離子 .從而使淀粉 中的陽(yáng)離子基團(tuán)不會(huì)發(fā)生過早的反應(yīng)或被“雜”陰離子中和 掉。3由于纖維帶負(fù)電荷，故容易吸附陽(yáng)離子淀粉，但對(duì) 其他帶正電荷的物質(zhì)也易吸附，這會(huì)減弱淀粉與纖維的吸 附，而多元變性淀粉中的陰離子基團(tuán)能給予彌補(bǔ)。4多元變性淀粉的電荷基本平衡，那些未被留著的淀 粉隨白水排出后，再循環(huán)使用時(shí)，不會(huì)失去電荷平衡，從而 保持良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。5在中堿性體系中，離子電荷的平衡敏感度較大，即 系統(tǒng)中較易出現(xiàn)過陽(yáng)離子化，這就構(gòu)成了“失控”狀態(tài)。多 元變性淀粉使系統(tǒng)的可控程度大大提高，從而也便于使用。6多元變性淀粉除陰離子，陽(yáng)離子基團(tuán)產(chǎn)生協(xié)同效

6、應(yīng) 外，其非離子基團(tuán)也能進(jìn)一步強(qiáng)化其某方面的性能使其具有 比一般變性淀粉更突出的應(yīng)用效果。2.2 特殊應(yīng)用1助留助濾劑。多元變性淀粉平衡了陰離子和陽(yáng)離子 基團(tuán)，通常的陽(yáng)離子淀粉與帶陰離子的纖維、填料相遇吸附 而形成絮凝結(jié)構(gòu)，從而有助于細(xì)小纖維、填料的留著，改善 濾水性，提高成紙的灰分及減少噸紙的漿耗、降低白水的濃 度。但過度的絮凝會(huì)影響紙頁(yè)的勻度，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。兩 性淀粉中的陰離子既能通過鋁離子與帶負(fù)電荷的纖維和填 料發(fā)生吸附，又能電性排斥體系中的雜陰離子而保護(hù)陽(yáng)離 子，同時(shí)對(duì)帶陰離子的纖維和填料起分散作用，避免了過度 絮凝現(xiàn)象。2增強(qiáng)劑。兩性淀粉在許多特定條件下表現(xiàn)出比陽(yáng)離 子淀粉更好的干

7、部增強(qiáng)性能，增強(qiáng)效果主要表現(xiàn)為變性淀粉 上的陽(yáng)離子與紙纖維上的陰離子間的靜電吸引。高取代度陽(yáng) 離子淀粉內(nèi)部存在靜電排斥，而兩性淀粉不存在這種排斥， 所以在較低電導(dǎo)率漿料中兩性淀粉表現(xiàn)出比陽(yáng)離子更好的 增強(qiáng)性。3、結(jié)論發(fā)展造紙用變性淀粉應(yīng)根據(jù)國(guó)情，發(fā)展以非木漿為主的 新型紙張?jiān)鲂?，以適應(yīng)由于原料強(qiáng)度下降和廢紙利用率提 高的要求。兩性及多元變性淀粉，這一類淀粉是在同一淀粉 分子中分別接上了陽(yáng)離子和陰離子或其它取代基，其總電荷 基本呈中性，多加不會(huì)影響紙漿的 Z e t a 電位，且由于分子 中各基團(tuán)的相互協(xié)調(diào)作用，使其性能更優(yōu)異，應(yīng)用效果更突 出，但目前價(jià)格偏貴。參考文獻(xiàn)：1 盧紹杰 兩性淀粉的制備及性能 J 天