變性淀粉在造紙中的應(yīng)用

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1、變性淀粉在造紙工業(yè)中的應(yīng)用1.前言眾所周知,淀粉是一種來源豐富的可再生性資源,是植物光合作用的產(chǎn)物。天然淀粉及淀粉衍生物具有的特性使其在生命活動和工業(yè)生產(chǎn)中都有著廣泛的用途。夭然淀粉具有許多性質(zhì)上的不足之處如不溶于冷水、淀粉糊易老化脫水、被膜性差、缺乏乳化力、耐藥性和耐機械性差等，而通過使用化學或物理方法處理天然淀粉后,能改善其部分物理特性使之符合某種特定工業(yè)用途的要求,這種處理過程稱為淀粉的變性[1]。2.變性淀粉的定義通常所說的變性淀粉是指淀粉中羥基經(jīng)受化學反應(yīng)或糊精內(nèi)部結(jié)構(gòu)分配的改變而得到的產(chǎn)物。淀粉

2、變性的主要產(chǎn)品有淀粉的各種分解產(chǎn)物如各種糊精、氧化淀粉等、交聯(lián)淀粉、淀粉衍生物如淀粉脂、淀粉醚等[2]。3.變性淀粉的應(yīng)用淀粉的分解產(chǎn)物糊精可用于醫(yī)藥工業(yè)作為膠囊的包衣,也用于抗生素發(fā)醇的營養(yǎng)源,還可在翻砂制模時用作粘結(jié)料在紡織印染中可以增稠染料在造紙中作涂層用等[3]。4.變性淀粉在造紙工業(yè)中的應(yīng)用4.1造紙上常用的變性淀粉按離子特性分,在造紙上常用的變性淀粉有下列五類：陰離子淀粉、陽離子淀粉、兩性及多元變性淀粉、非離子淀粉及其它變性淀粉[4]。按制作方法分為酸變性淀粉、氧化淀粉、交聯(lián)淀粉、酯化淀粉、醚化

3、淀粉。酸變性淀粉雖基本保持了原淀粉的顆粒形狀,但酸變性淀粉顆粒因酸的作用具有輻射形裂紋,受熱沿裂紋裂解而不是膨脹,熱糊粘度較低?？勺鳛槭┠z劑和膠粘劑使用,提高紙張表面的光滑性和耐摩擦能力。氧化淀粉由于氧化劑對淀粉的漂白作用,色澤比原淀粉白,糊液穩(wěn)定性高,凝沉性減弱,溶解性增加,糊化溫度低,粘度低,成膜性好等特點。在造紙工業(yè)中,主要用作涂布粘合劑和表面施膠劑,也可與聚乙烯醇混和使用,提高紙張的表面強度利和張平滑度,提高紙張的適印性。但由于帶有羰基和羧基呈弱陰性,且與紙漿中鋁離子結(jié)合能力差,與纖維的結(jié)合力也差,

4、在高檔紙張的表面施膠中已逐步被陽離子淀粉及其它本身留著率高的淀粉所取代。氧化淀粉還可用作膠粘劑,應(yīng)用于疊層紙、紙板裱糊和瓦楞紙的粘合。交聯(lián)淀粉的糊粘度對熱、酸、堿和剪切力的影響具有較高穩(wěn)定性。其穩(wěn)定性隨交聯(lián)化學鍵的不同而存在差別。在造紙工業(yè)中用作打漿施膠劑,瓦楞紙和紙箱紙的膠粘劑[5][6]。4.2變性淀粉在造紙工業(yè)中的應(yīng)用變性淀粉是重要的造紙化學品，變性淀粉在造紙行業(yè)中的應(yīng)用給造紙行業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟和社會效益。變性淀粉應(yīng)用于造紙工業(yè)的主要作用如下：用于濕部添加、用于層間噴涂、用于紙張的表面施膠、用于涂布

5、加工紙[7][8]。通過向濕部體系中添加變性淀粉，可以優(yōu)化濕部化學，有效的控制濕部Zata電位。從而大致控制濕部化學組分的平衡，以達到提高紙機抄造性能和紙張的質(zhì)量的目的。所謂噴霧淀粉,就是利用噴霧的方法,進行添加的淀粉.其應(yīng)用機理是:當紙板在紙機濕部成形時,把淀粉顆粒分散在水中,形成一種懸浮漿狀物,噴在紙板上,淀粉顆粒與纖維均勻的混合在一起,隨后在烘缸處獲得熱量而凝膠化。這個噴霧系統(tǒng)的建立,可使淀粉在紙頁的整個厚度上均勻分布,從而起到增強作用。紙張是由許多植物纖維形成,為使紙張具有光滑的表面,一定的強度,較

6、好的書寫和印刷性能,就要在生產(chǎn)過程中添加施膠劑,變性淀粉應(yīng)用于表面施膠劑不僅提高了紙頁的抗水性,還能提高耐破度、耐折度、抗張強度、平壓強度、環(huán)壓強度等強度指標。變性淀粉是涂布配方的重要組分，主要用作膠粘劑，它具有一系列的優(yōu)點，具有良好的粘結(jié)特性，能使顏料顆粒相互粘結(jié)并粘附在紙張上；具有良好的保水性，能防止涂料在制作時出現(xiàn)脫水現(xiàn)象；能提高刮刀涂布時的流變性，有較寬的粘度范圍，可滿足大多數(shù)涂料的粘度要求；能夠與許多合成乳膠具有良好的相容性，且能改善合成乳膠的性能等。用變性淀粉代替價格昂貴的干酪素、合成樹脂等?？?/p>

7、大大降低涂布加工的生產(chǎn)成本，并且可以提高紙張的適印性能，使印刷時不易掉毛、掉粉、斷頭和糊版，并能控制紙張油墨的吸收性、平滑性、光澤度、白度等[9][10]。4.3紙用變性淀粉的新發(fā)展所謂兩性或多元變性技術(shù)是指在同一淀粉分子上既進行陰離子變性又進行陽離子及非離子變性的技術(shù)。美國、日本、英國等發(fā)達國家早在70年代就開發(fā)了作為助留、增強、助濾及涂布用的兩性淀粉,其應(yīng)用效果明顯高于普通陰、陽離子淀粉,但噸售價一般要高出陽離子淀粉1000元左右。1990年,我們開發(fā)成功了適用于草、木漿增強的多元變性淀粉HC-3,近年

8、來又相繼開發(fā)成功YZ-151、YZ-152、YZ-128等系列多元變性淀粉。在合成工藝上也作了極大的改進,使制造成本較大幅度下降,已完全適應(yīng)我國高草漿、廢紙漿造紙的國情。1997年被國家科委列為“九五”攻關(guān)項目,目前我國許多大、中型紙廠正在使用,深受造紙行業(yè)的歡迎。4.4多元變性淀粉的應(yīng)用原理(1)多元變性淀粉分子中的陰離子基團能對陽離子基團起保護作用,電性排斥紙漿體系中的活性“雜”陰離子干擾物質(zhì);反之多元變性淀