复合交联淀粉及其在造纸工业中的应用

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1、复合交联淀粉及其在造纸工业中的应用韩曜曜（西北民族大学化工学院兰州730100）摘要：复合交联淀粉是一种广泛应用于造纸方面的非常重要的助剂。本文简要综述了氧化交联淀粉、醚化交联淀粉、酯化交联淀粉等复合交联淀粉在造纸工业上的应用，着重讨论了各种复合交联淀粉的研究热点，并对其未来发展前景作出展望。关键词：复合交联，淀粉，，造纸，改性前言：淀粉及其衍生物在我国应用于造纸行业已有60多年的历史，有60%以上的变性淀粉应用于造纸行业。传统的造纸工艺都以木浆为原料，在木材资源日益匮乏的状况下，造纸行业的发展收到了前所未有的挑战。因此，将麦草浆、稻草浆、玉米秸

2、秆、芦苇杆以及废纸浆等非木浆原料作为纸张生产的新型材料受到人们的广泛关注。但这些新型材料造出的纸张在耐磨度、撕裂度、耐折度、施胶度等方面性能较差，无法满足正常使用。故在生产过程中需要添加大量助剂用于其自身性能的改善。我国淀粉资源充足，来源广泛，利用淀粉变性开发满足现今所需需的造纸助剂，不仅提高纸张品质和降低生产成本，而且充分利用了我国的淀粉资源。复合交联淀粉环保，经济，高性能的优点使得其越来越受到研究者的重视。本文着重介绍各种交联淀粉的制备工艺，并展望其今后的发展。1复合交联淀粉交联淀粉一般指高分子链之间形成的新的化学键，使之成为网状高分子的反应

3、。淀粉能与许多化学试剂发生反应生成不同取代度的变性淀粉。淀粉能与具有两个或多个官能团的试剂反应，使不同淀粉分子羟基之间形成二醚键或酯键，生成的衍生物称之为交联淀粉[1-2]。交联淀粉进行变性处理，或者先处理后变性生成复合交联淀粉。由于复合交联淀粉经过多重改性，其在性能上要优于一次变性的淀粉产品，应用更加广泛。复合交联淀粉一般分为氧化交联淀粉，醚化交联淀粉和酯化交联淀粉等。1.1氧化交联淀粉淀粉在酸碱中性介质中与氧化剂作用生成的淀粉衍生物称之为氧化淀粉，其具有成膜型好，强度高，透明度高等特点。氧化交联淀粉是采用交联和氧化两种方法处理而得到的变性淀粉

4、。，可以先对淀粉氧化处理，在进行交联；也可以先交联变性，继而氧化处理。交联氧化变性淀粉兼有氧化和交联的特点，其用途要比单一的变性淀粉用途广泛。制备氧化淀粉常用的氧化剂有次氯酸钠、双氧水、高碘酸、高锰酸钾等。因双氧水氧化淀粉不仅能得到高纯度产品，而且其氧化产物为水，污染小，符合绿色环保要求，故双氧水是比较理想的氧化剂。次氯酸钠水溶液虽然价格低，氧化效果也较好，但其化学性质不稳定，易分解、对人体以及环境有害等问题，限制了其广泛应用。常用的交联剂有环氧氯丙烷、三偏磷酸钠等。三磷酸钠作催化剂不仅使用方便而且反应速度适中，易于控制。李芳良等[3]采用先交联

5、后氧化的制备路线，利用微波辅助加热先使三偏磷酸钠与木薯淀粉发生交联反应，然后使其在硫酸铜固体的催化下与双氧水发生氧化反应，制得木薯交联氧化复合变性淀粉。该实验中确定的最佳制取工艺参数为pH7,微波功率180W，CuSO4、水、双氧水、交联剂的用量分别为淀粉干基质量的0.06%、30%、15.2%、0.5%。反应时间3min。制得的交联氧化复合变性淀粉结合磷含量约为1.0%。该工艺制备的交联淀粉经氧化后既降低了浓度又提高了透明度、成膜性、透明度、抗冻和抗霉变性能。轻度交联氧化淀粉可以作为纸张增白剂。如白春妮等[4]以甲醛作为交联剂，使其与淀粉反应制

6、得的轻度交联—氧化双重变性的淀粉糊化液，并将其作为施胶剂在瓦楞原纸增强中的应用效果做了研究。得出如下结果：甲醛用量为4.0%、过硫酸铵用量为1.0%、pH值为8时与不添加甲醛的空白样进行比较，成纸的环压指数和抗张指数分解增加了26.0%和22.8%，经检测，纸面甲醛含量小于23.8mg/kg。环氧氯丙烷含有活泼的环氧基和氯基，是一种交联效果较好的交联剂。该反应具有反应条件温和，易于控制的优点。孔令晓等[5]以环氧氯丙烷为交联剂，确定制备高交联糯玉米淀粉的最佳条件：环氧氯丙烷用量0.7ml、反应时间5h、氢氧化钠和硫酸钠总量15.6g、反应温度45

7、℃。制得的淀粉的透明度随着交联度的增大而减小，在酸碱及高温环境中不宜糊化。均有良好的、抗膨胀性，是食品工业理想的添加剂。罗明辉等[6]利用交联和氧化反应提出了一种弱酸型两性淀粉制备的新工艺。制取的两性淀粉糊化后在50℃下6.0%的淀粉粘度达到258BU，季铵盐离子和羟基离子取代度分别达到了0.032和0.016.该变性淀粉对三种不同样品（A样100%长纤；B样50%长纤与50%短纤；C样100%短纤）的纸张张力提高率分别达到14.04%、7.37%和9.91%；对灰分保留有较好的效果。氧化交联淀粉具有色白、糊液稳定性好。粘度低、粘合力强、成膜性好

8、、价格便宜等优点，在造纸行业中深受欢迎。但其自身存在与纸浆中铝离子、纤维素结合力较差、在纤维上附着率低等不足之处，限制了氧化交联淀粉在高