变性淀粉在造纸中的应用

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1、变性淀粉在造纸工业中的应用1.前言众所周知,淀粉是一种来源丰富的可再生性资源,是植物光合作用的产物。天然淀粉及淀粉衍生物具有的特性使其在生命活动和工业生产中都有着广泛的用途。夭然淀粉具有许多性质上的不足之处如不溶于冷水、淀粉糊易老化脱水、被膜性差、缺乏乳化力、耐药性和耐机械性差等，而通过使用化学或物理方法处理天然淀粉后,能改善其部分物理特性使之符合某种特定工业用途的要求,这种处理过程称为淀粉的变性[1]。2.变性淀粉的定义通常所说的变性淀粉是指淀粉中羟基经受化学反应或糊精内部结构分配的改变而得到的产物。淀粉

2、变性的主要产品有淀粉的各种分解产物如各种糊精、氧化淀粉等、交联淀粉、淀粉衍生物如淀粉脂、淀粉醚等[2]。3.变性淀粉的应用淀粉的分解产物糊精可用于医药工业作为胶囊的包衣,也用于抗生素发醇的营养源,还可在翻砂制模时用作粘结料在纺织印染中可以增稠染料在造纸中作涂层用等[3]。4.变性淀粉在造纸工业中的应用4.1造纸上常用的变性淀粉按离子特性分,在造纸上常用的变性淀粉有下列五类：阴离子淀粉、阳离子淀粉、两性及多元变性淀粉、非离子淀粉及其它变性淀粉[4]。按制作方法分为酸变性淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、酯化淀粉、醚化

3、淀粉。酸变性淀粉虽基本保持了原淀粉的颗粒形状,但酸变性淀粉颗粒因酸的作用具有辐射形裂纹,受热沿裂纹裂解而不是膨胀,热糊粘度较低。可作为施胶剂和胶粘剂使用,提高纸张表面的光滑性和耐摩擦能力。氧化淀粉由于氧化剂对淀粉的漂白作用,色泽比原淀粉白,糊液稳定性高,凝沉性减弱,溶解性增加,糊化温度低,粘度低,成膜性好等特点。在造纸工业中,主要用作涂布粘合剂和表面施胶剂,也可与聚乙烯醇混和使用,提高纸张的表面强度利和张平滑度,提高纸张的适印性。但由于带有羰基和羧基呈弱阴性,且与纸浆中铝离子结合能力差,与纤维的结合力也差,

4、在高档纸张的表面施胶中已逐步被阳离子淀粉及其它本身留着率高的淀粉所取代。氧化淀粉还可用作胶粘剂,应用于叠层纸、纸板裱糊和瓦楞纸的粘合。交联淀粉的糊粘度对热、酸、碱和剪切力的影响具有较高稳定性。其稳定性随交联化学键的不同而存在差别。在造纸工业中用作打浆施胶剂,瓦楞纸和纸箱纸的胶粘剂[5][6]。4.2变性淀粉在造纸工业中的应用变性淀粉是重要的造纸化学品，变性淀粉在造纸行业中的应用给造纸行业带来了明显的经济和社会效益。变性淀粉应用于造纸工业的主要作用如下：用于湿部添加、用于层间喷涂、用于纸张的表面施胶、用于涂布

5、加工纸[7][8]。通过向湿部体系中添加变性淀粉，可以优化湿部化学，有效的控制湿部Zata电位。从而大致控制湿部化学组分的平衡，以达到提高纸机抄造性能和纸张的质量的目的。所谓喷雾淀粉,就是利用喷雾的方法,进行添加的淀粉.其应用机理是:当纸板在纸机湿部成形时,把淀粉颗粒分散在水中,形成一种悬浮浆状物,喷在纸板上,淀粉颗粒与纤维均匀的混合在一起,随后在烘缸处获得热量而凝胶化。这个喷雾系统的建立,可使淀粉在纸页的整个厚度上均匀分布,从而起到增强作用。纸张是由许多植物纤维形成,为使纸张具有光滑的表面,一定的强度,较

6、好的书写和印刷性能,就要在生产过程中添加施胶剂,变性淀粉应用于表面施胶剂不仅提高了纸页的抗水性,还能提高耐破度、耐折度、抗张强度、平压强度、环压强度等强度指标。变性淀粉是涂布配方的重要组分，主要用作胶粘剂，它具有一系列的优点，具有良好的粘结特性，能使颜料颗粒相互粘结并粘附在纸张上；具有良好的保水性，能防止涂料在制作时出现脱水现象；能提高刮刀涂布时的流变性，有较宽的粘度范围，可满足大多数涂料的粘度要求；能够与许多合成乳胶具有良好的相容性，且能改善合成乳胶的性能等。用变性淀粉代替价格昂贵的干酪素、合成树脂等。可

7、大大降低涂布加工的生产成本，并且可以提高纸张的适印性能，使印刷时不易掉毛、掉粉、断头和糊版，并能控制纸张油墨的吸收性、平滑性、光泽度、白度等[9][10]。4.3纸用变性淀粉的新发展所谓两性或多元变性技术是指在同一淀粉分子上既进行阴离子变性又进行阳离子及非离子变性的技术。美国、日本、英国等发达国家早在70年代就开发了作为助留、增强、助滤及涂布用的两性淀粉,其应用效果明显高于普通阴、阳离子淀粉,但吨售价一般要高出阳离子淀粉1000元左右。1990年,我们开发成功了适用于草、木浆增强的多元变性淀粉HC-3,近年

8、来又相继开发成功YZ-151、YZ-152、YZ-128等系列多元变性淀粉。在合成工艺上也作了极大的改进,使制造成本较大幅度下降,已完全适应我国高草浆、废纸浆造纸的国情。1997年被国家科委列为“九五”攻关项目,目前我国许多大、中型纸厂正在使用,深受造纸行业的欢迎。4.4多元变性淀粉的应用原理(1)多元变性淀粉分子中的阴离子基团能对阳离子基团起保护作用,电性排斥纸浆体系中的活性“杂”阴离子干扰物质;反之多元变性淀