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您当前位置:创联食用胶网 » 行业快讯 » 阳离子瓜尔胶半干法合成及其在造纸湿部的应用

  • 阳离子瓜尔胶半干法合成及其在造纸湿部的应用
  • 来源:爱学术        2019-08-23         3175
【摘要】

天然瓜尔胶作为造纸助剂时,可以提高纸页强度,减少灰斑形成并提高纸页匀度。它的缺点是造成浆料滤水困难,从而增加干燥部负荷。经过化学改性的两性或阳离子型瓜尔胶很大程度地克服了这一缺点。天然瓜尔胶作为造纸助剂时,可以提高纸页强度,减少灰斑形成并提高纸页匀度。它的缺点是造成浆料滤水困难,从而增加干燥部负荷。经过化学改性的两性或阳离子型瓜尔胶很大程度地克服了这一缺点。

瓜尔胶是一种天然的半乳甘露聚糖胶,从产于印度、巴基斯坦等地的瓜尔豆种子的胚乳中提取得到。天然瓜尔胶作为造纸助剂时,可以提高纸页强度,减少灰斑形成并提高纸页匀度。它的缺点是造成浆料滤水困难,从而增加干燥部负荷。经过化学改性的两性或阳离子型瓜尔胶很大程度地克服了这一缺点。

瓜尔胶粉与叔胺或季铵盐发生醚化反应可以使瓜尔胶带有一定的正电荷,从而更容易与带负电的纤维和填料发生作用。阳离子瓜尔胶助剂在提高纸页留着和滤水的同时能保持或提高纸页匀度,最显著的是改善细小纤维和填料的留着率。

阳离子瓜尔胶的制备是采用溶剂法。溶剂法使用大量的有机溶剂,生产成本高,安全性差。而半干法制备工艺具有工艺简单,反应效率高,能耗低,环境污染小等特点。

阳离子瓜尔胶半干法合成及其在造纸湿部的应用

阳离子瓜尔胶制备的影响因素

影响阳离子瓜尔胶制备的因素很多,其中主要的影响因素有用碱量、体系含水量、反应时间、反应温度以及醚化剂用量等。

不同用碱量对取代度和反应效率的影响

碱的加入能提高产品的取代度和反应效率,但用碱量超过1.5%以后,反应效率和产品取代度都会有所下降,这是由于适量的碱可使瓜尔胶中羟基转变为负氧离子,大大增强了瓜尔胶羟基的亲核能力,从而显著提高了反应速率和反应效率。但当用碱量超过一定量后,加速了阳离子化试剂中环氧基和季铵基的分解,取代度和反应效率逐渐下降。因此,用碱量1.5%左右为宜。

体系含水量对取代度和反应效率的影响

随着体系含水量增加,反应效率和取代度先增大而后下降。适量的水分可以使催化剂碱和阳离子化试剂充分渗透到瓜尔胶颗粒中,使阳离子化反应均匀顺利地进行;若体系含水量太少,阳离子化试剂和瓜尔胶不能混合均匀,而使反应效率和产品取代度都比较低;含水量过多会促进阳离子化试剂及生成的阳离子瓜尔胶的水解反应,导致产物取代度和反应效率降低。体系含水量在20%较合适,此时产品取代度为0.182,反应效率为48.6%。

反应温度及反应时间对取代度的影响

反应温度不同,产品到达最大取代度的时间也不同。反应温度升高,反应速率加快,达到最高取代度所需时间减少。反应时间延长有利于瓜尔胶颗粒膨胀,使催化剂碱和阳离子化试剂容易滲透到瓜尔胶颗粒中,提高了反应速率和反应效率。但若反应时间过长,瓜尔胶发生胶化,阳离子化试剂渗透到瓜尔胶颗粒中的能力下降,同时增加了阳离子化试剂在碱性条件下的水解速度,使反应效率下降。所以,在70℃条件下,反应4.5h左右为宜。

醚化剂用量对取代度和反应效率的影响

随着醚化剂用量增加,阳离子瓜尔胶取代度逐渐升高。但反应效率则是先升后降。由于瓜尔胶中可用于反应的羟基是恒定的,浓度超过一定值后,可供取代的羟基相对量减少,另一方面空间位阻增大,进行取代反应较困难,反应效率也就逐渐降低。考虑到产品性能及其成本,认为醚化剂加入量在37%左右为宜。

阳离子瓜尔胶在废纸脱墨浆中用作助留剂

阳离子瓜尔胶用量对助留效果的影响

随着阳离子瓜尔胶用量增大,填料留着率逐渐增大,纸页裂断长基本保持不变,当用量为0.05%时,填料留着率为57.9%;阳离子瓜尔胶的加入,对废纸脱墨浆不但有助留助滤的作用,还具有一定的增强作用。综合考虑,确定阳离子瓜尔胶用量0.05%较适宜。

pH值对阳离子瓜尔胶助留效果的影响

随着浆料pH值的升高,助留助滤效果变好,当pH值为8时,助留效果最好,填料留着率最高达到60.9%。说明这种阳离子瓜尔胶在中碱性条件下,效果较好。

硫酸铝用量对阳离子瓜尔胶助留助滤效果的影响

随着硫酸铝的加入,填料留着率先升高后下降,纸页裂断长先增大后有变小的趋势。说明适量硫酸铝的加入,有助于改善助留效果,并对纸页有一定的增强效果。实验结果还表明,当硫酸铝用量超过1.0%时,对纸页裂断长和填料留着率都有不利影响。

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参考文献

郭时英,王克,殷勤合等.瓜尔胶的改性研究[J].化学研究与应用.2003,15(3):317

徐祥,韩庆斌,李劲松等.瓜尔胶的性质及其在卷烟纸生产中的应用[J].中国造纸2003.22(2).34

王军利,陈夫山,刘忠.瓜尔胶及改性瓜尔胶的性质及应用[J].鼠和造纸,2003(1):59

王军利,陈夫山,刘忠.瓜尔胶的应用研究[J].天津造纸.2002.24(3):10

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