瓜尔胶（guar gum)是从种植于印巴次大陆的豆 科植物瓜豆中提取的一种植物胶，化学组成为聚半乳 糖甘露糖，半乳糖：甘露糖=1: (1.6 ~ 1.8)。由于其 独特的分子结构及物理化学特性，瓜尔胶在薄页纸上的应用,使它成为一种很有 潜力的新型环保造纸助剂。X射线衍射显示瓜尔胶呈 规则的双层折叠，其分子结构与纤维素分子非常相 似，所以瓜尔胶易于吸附到纤维上而产生增强和助留 效果。瓜尔胶的另一个优点是，即使在阴离子垃圾很 多的情况下，依旧能以强的微絮聚方式，像润滑剂一 样使纤维表面平滑，使纤维在分散时不缠结，从而提 高纸张匀度M。

瓜尔胶具有很好的水溶性和增稠性，但原粉往往 具有下述缺点：①水不溶物含量高；②不能快速溶胀 和水合，溶解速度慢；（D黏度不易控制；④易被微生 物分解而不能长期保存等。瓜尔胶直链上没有非极性 基团，伯羟基和仲羟基都处在外侧，而且半乳糖支链 并没有遮住活性的醇羟基。为赋予瓜尔胶更好的使用 性能，通常对瓜尔胶原粉进行化学改性。

改性的瓜尔胶主要有非离子瓜尔胶、阳离子瓜尔

胶和阴离子瓜尔胶。

非离子瓜尔胶的制备是研宄得最为成熟的一种改 性方法。瓜尔胶在异丙醇、水等介质中，在NaOH存 在时与环氧丙烷反应，即得羟丙基瓜尔胶。羟丙基是 以长链方式与瓜尔胶相连，而不是在糖单元上均匀分 布。有研宄发现羟丙基瓜尔胶不含晶体结构，外形呈 粒状结构。

叔胺烷基醚和季铵烷基醚瓜尔胶是主要的商品阳 离子瓜尔胶。与叔胺烷基醚瓜尔胶相比，季铵烷基醚 瓜尔胶阳离子性强且可在广泛的pH值范围内使用。 季铵烷基醚瓜尔胶发展迅速，特别是带有环氧的阳离 子化试剂制备的阳离子瓜尔胶。制备季铵烷基醚瓜尔 胶时，首先瓜尔胶分子上的活性羟基与NaOH反应生 成醇钠，然后再与季铵阳离子醚化剂发生双分子亲核 取代反应，生成阳离子瓜尔胶。

阴离子瓜尔胶的制备是通过碱性条件下引入带负 电荷的基团实现的，可以引入的阴离子基团括羧甲基、磺酸基和磷酸基等。传统的生产工艺是干 法合成，将卤代脂肪酸和瓜尔胶干粉混合后，再喷洒 适当的碱进行催化。由于反应介质黏度增大，导致搅 拌困难，反应不均一，并且温度难以控制，瓜尔胶在薄页纸上的应用,反应物结 块，最终使得反应出料困难，产物中含有大量的无机 盐和其他杂质M。

瓜尔胶价格昂贵，单独使用瓜尔胶成本较高，往 往需要与其他造纸化学助剂一起使用，以降低成本0 淀粉资源丰富，含阳离子基团的淀粉接枝产物侧 链带有正电荷，在水溶液中能够电离，可吸附带负电 荷的悬浮粒子。阳离子淀粉（CS)主要分为4类： 叔胺烷基淀粉，季铵型淀粉，伯胺、仲胺烷基淀粉， 其他阳离子淀粉。季铵型CS是目前使用范围最广、 用量最大的一种CSH。

羧甲基纤维素（CMC)是以高纯度纤维素为原 料，经NaOH碱化反应生成碱纤维素，然后与醚化 剂——氯乙酸反应制得，属纤维素醚类物质。水溶性 纤维素衍生物CMC能提高纸张的强度，但CMC的溶 解度较大，容易随白水流失[4]。

本实验探讨了 CS和CMC部分替代非离子瓜尔胶 生产薄页纸的可行性，以及浆内添加瓜尔胶、采用 CS和CMC部分替代非离子瓜尔胶对纸张强度和填料 留着率的影响。

1实验

1.1原料

非离子瓜尔胶，阳离子瓜尔胶，阴离子瓜尔胶， CS，轻质碳酸钙（PCC)，CMC，均为国产。浆料为混 合浆，w (针叶木浆）^ (阔叶木浆）=30%:70%。

1.2方法

称取3份相同质量的纸浆，各加入30%的PCC， 再分别加入己调制好的化学助剂，然后抄造定量为 30 g/m2的手抄片，测定纸张的抗张指数，灼烧后测 定灰分，计算填料留着率。同时做空白实验。

2实验结果与讨论

2.1浆内添加瓜尔胶对纸张强度及填料留着率的 影响

表1所示为浆内添加非离子、阴离子、阳离子瓜 尔胶对纸张强度及填料留着率的影响。

从表1可见，非离子瓜尔胶对纸张增强效果比较 明显。阳离子瓜尔胶和阴离子瓜尔胶则对纸张的抗张 强度没有明显的增强效果。这是由于非离子瓜尔胶主 链中的一OH均可与纤维素中裸露的一OH作用，这 《中国造纸》2013年第32卷第8期

种作用力可以提高纸张的抗张强度。非离子瓜尔胶可 与纤维迅速键合和吸附，增加了纤维间的接触点，增 大了纤维间的结合面积，以及这些纤维在干燥时产生 强烈的黏附作用，瓜尔胶在薄页纸上的应用,使纤维结合强度增加。

表1浆内添加瓜尔胶对纸张强度及填料留着率的影响

抗张指数填料留着率/%

空白24.525.0

非离子瓜尔胶31.369.3

阳离子瓜尔胶24. 856.7

阴离子瓜尔胶24.325.7

注瓜尔胶用量均为〇.85%_。

从填料留着率来看，非离子瓜尔胶和阳离子瓜尔 胶都有明显提高填料留着率的效果，阴离子瓜尔胶对 填料留着率影响不大。

2.2 CS、CMC部分替代非离子瓜尔胶对纸张强度及 填料留着率的影响

表2所示为CS、CMC部分替代非离子瓜尔胶对 纸张强度及填料留着率的影响。

表2 CS、CMC部分替代非离子瓜尔胶对纸张强度

及填料留着率的影响

抗张指数/N*m*g_1填料留着率/%

空白24.525.0

非离子瓜尔胶用量0.85%31. 369.3

非离子瓜尔胶用量0.45% CS用量0.6%30.570.8

非离子瓜尔胶用量0.65% CMC 用量 0.2%32.270.3

非离子瓜尔胶用量0.4% CS用量0.6%

CMC 用量 0. 1%29. 887.4

非离子瓜尔胶用量0.6% CS用量0.4%

CMC 用量0. 1%30.985.0

非离子瓜尔胶用量0.65% 阴离子瓜尔胶用量0.2%26. 869.3

从表2可以看出，CS部分替代非离子瓜尔胶， 纸张的强度下降，但下降幅度不大。从填料留着率上 看，由于CS阳离子性对纤维和阴离子物质具有强烈 的吸附性而产生作用，CS使阴离子性纤维絮聚在一 起，使细小纤维留着率增加，有助于纤维与纤维的结 合。CS添加到浆料中被浆料中的纤维和填料吸附， 有助于提高细小纤维和填料的留着率。

CMC部分替代非离子瓜尔胶，纸张的抗张强度 略有增加。但纤维、PCC等均为阴离子特十 阳离子的作用，因此用CMC部分替代非离子 填料留着率低。 

简 报 

CS、CMC部分替代非离子瓜尔胶，对抗张指数 的影响不是很大，瓜尔胶在薄页纸上的应用,但填料留着率提高，且CMC与CS 配合使用，比单独使用CMC效果好。这是因为CMC 为阴离子型，CS为阳离子型，有阴、阳离子的共同 作用，对留着率的提高有帮助。

阴离子瓜尔胶部分替代非离子瓜尔胶，纸张的强 度有所下降。从填料留着效果来看，阴离子瓜尔胶对 PCC的助留效果与非离子瓜尔胶的接近。

3结论

3.1大多数薄页纸生产厂家都采用增加阔叶木浆比 例来调节透气度，但阔叶木纤维较短，强度较低，用 量大时往往造成纸张抗张强度和伸长率不能满足工艺 要求。非离子瓜尔胶在薄页纸的应用中能起到明显的 增强效果。

3.2非离子瓜尔胶与阳离子淀粉（CS)和羧甲基纤 维素（CMC)配合使用，能使生产的薄页纸取得好 的增强和助留效果。