瓜尔胶发展历程介绍

时间:2022-01-26点击次数:362信息来源:

瓜尔胶较初作为刺槐豆胶出现(Locustbeangum)替代品。在此之前,刺槐豆胶在工业生产中得到了广泛的应用,导致需求紧张。后来的研究证明,虽然瓜尔胶和刺槐豆胶是聚半乳糖甘露糖,但在化学成分和行为上存在明显差异。刺槐豆胶需要高温煮沸才能达到较大粘度,而瓜尔胶可以在冷水中水化。在化学成分方面,刺槐豆胶平均每四个甘露糖单元只有一个甘露糖单元.五个乳糖支链。因此,瓜尔胶的分支数量是刺槐豆胶的两倍。这被认为是瓜尔胶比刺槐豆胶更容易水化,氢键更活跃的主要原因。此外,瓜尔胶的成本只有刺槐豆胶的一半。

瓜尔胶直链上没有非极性基团,大部分伯羟基和仲羟基都在外面,半乳糖支链不覆盖活性醇羟基。因此,瓜尔胶具有较大的氢键组合面积。当与纤维结合时,氢键组合距离短,附着力大。为了提高瓜尔胶的使用性能,瓜尔胶原粉通常进行化学改性。瓜尔胶的改性主要有两个方向:一是将阳离子基团引入分子链,以获得一定的正电性。例如,使用季铵盐3-氯2-羟丙基氯化铵和瓜尔胶原粉在有机溶剂中醚化,产生阳离子瓜尔胶。这种带正电的改性瓜尔胶可以与带负电的纤维和填料颗粒相互作用,从而提高原有的保留、过滤和增果。另一个改性方向是增加瓜尔胶分子链的长度和分子量,从而增强其桥梁连接能力。与阳离子淀粉相比,阳离子瓜尔胶在冷水中可溶。

此外,许多淀粉分子形成螺旋结构,瓜尔胶分子形成直链结构。因此,瓜尔胶的活性基团比阳离子淀粉更容易接近纤维,因此少量阳离子瓜尔胶可以达到多量阳离子淀粉的使用效果。如今,聚丙烯酰胺和改性淀粉在造纸中得到了广泛的应用。但其效果只能达到一定程度。它们可能会过度凝结纤维,改善过滤水,从而降低页面的均匀性和强度。天然瓜尔胶作为造纸添加剂,可以提高页面强度,减少灰斑的形成,提高页面的均匀性。但其缺点是过滤水困难,从而降低产量或增加干燥负荷。化学改性或阳离子瓜尔胶在很大程度上克服了这一缺点。实验发现,这些改性瓜尔胶可以在提高页面过滤水的同时保持或提高页面的均匀性;通过吸附小纤维和颗粒,可以进一步提高过去的保留率。这两个方面相互排斥。

由于阳离子瓜尔胶的有效性主要取决于其与纤维的亲和力(即直接性)。有鉴于此,阳离子瓜尔胶在黑液的存在下仍能有效发挥作用。随着封闭水循环的推广,阴离子垃圾的积累将显著增加。这将使许多传统的造纸添加剂,如聚丙烯酰胺阳离子(CPAM)等待失效。阳离子瓜尔胶能有效克服这一点。实验研究发现,阳离子瓜尔胶在Zeta电位从-8mV到0mV效果较好Zeta与大多数造纸工艺一致的电位范围。

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