瓜尔胶作为打浆助剂可 使纤维更易水化润胀，提高 成纸的勻度和强度。阳离子

瓜尔胶(CGG)是非常有效的助留助滤剂，能增加细小 纤维的留着与湿纸页的滤水性能，从而提高纸机车

速[1—2]。

天然瓜尔胶的优点是可生物降解、无毒以及抗剪 切力。阳离子羟丙基瓜尔胶在旧报纸脱墨浆中的应用，CGG虽然不如聚丙烯酰胺（PAM)的絮聚效果 好，但产生过度絮聚的危害小于PAM，还不受系统 阴离子垃圾的影响，因此，CGG在造纸白水封闭系 统中有极大的应用潜能，尤其是在旧报纸的回用和未 漂硫酸盐浆的抄造工艺中应用更多[3]。目前，已有溶 剂法及半干法合成阳离子瓜尔胶的报道[4"5]，但国内 还没有进行在瓜尔胶分子中同时引人非离子羟丙基和 阳离子季铵基制备阳离子羟丙基瓜尔胶（CHPG)的合 成研究。本实验在成功合成阳离子羟丙基瓜尔胶的基 础上，研究了其在湿部过程应用的特殊功效。

1实验

1.1原料 1.1.1浆料

实验用旧报纸脱墨浆取自广州某造纸集团，打浆 度44°SR，灰分15.7%,细小组分含量34.8%。

1.1.2 CHPG和CGG的合成

将未纯化瓜尔胶原粉在一定温度和碱性条件下与 阳离子单体环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)醚化反应一 段时间，将物料分为两部分，一部分经中和分离洗 涤，烘干粉碎得到CGG，另一部分与环氧丙烷在相 转移催化剂(十六烷基三甲基氯化铵)的作用下继续反 应，产物经过同上处理后，即得CHPG。

改变反应条件得到不同取代度的CHPG，其理 化性质见表1。用凯氏定氮法测定纯化产品的氮含 量。

表1 CHPG和CGG的理化性质

透光率

/%黏度

/mPa*s氮含量

/%非离子摩尔 取代度(MS)

CGG7118001.970

CHPG18210001.980.5

CHPG2838501.251.2

CHPG3847600.672.5

注测定条件为：CGG、CHPG均配制成质量分数为1.0%的溶液，在

25^下测定;所配制溶液在室温放置15 d黏度没有变化，溶液没 有分层现象，上下均匀;MS指羟丙基阳离子瓜尔胶分子中接枝 的环氧丙烷与甘露糖的物质的量的比值[6]。

1.2实验方法 1.2.1浆料处理

将浆料(浆浓0.9%，如需加填料时，同时加人 PCC)置于标准纤维疏解器中，阳离子羟丙基瓜尔胶在旧报纸脱墨浆中的应用，疏解30 s，然后稀释至 浆浓0.5%，加人瓜尔胶溶液。

CGG在中碱性条件下助留助滤效果较好，用 NaOH溶液调PH值到8.5。随着白水的封闭循环使用，当与CHPG1氮含 量相近的CGG用量为 0.6%时，打浆度自空 白样的44°SR下降至 33°SR,浆料的滤水性 能仅提尚25 %,说明 接枝了羟丙基的CHPG 0.4二量/%0.8w L2对浆料的助滤效果优于

50 4& 泛40 ^ 35 ^30 25 20

90

—CHPG180

^ »- CHPG2#70

CHPG3涵60

TXx ^ CGG -

麥50

夤40

30 20 '

0.20.4

0.60.8 L0

CHPG用量/%

L2 1.41.6

图1 CHPG用量与打浆度的关系图2

相同阳离子取代度的

CHPG用量对细小组分留着率的影响fYXL由Ihk谥昍.由益 

电解质浓度越来越高，电导率是表征其浓度的一个物 理量，其大小必然影响浆料中各组分电荷的存在状 态，进而影响细小组分的首程留着率。因此在调节 pH值的同时用NaCl控制浆料体系的电导率为0.2 s/ m(下同）。实验均在室温(25丈)下进行。

1.2.2滤水性能和留着率的测定

按照GB/T 3332—2004测定打浆度来表征浆料的 滤水性能。

实验用Electro-Craft® Motomatic II动态滤水仪 (DDJ)测量细小组分的首程留着率。CHPG与浆料混 合后，把浆料倒人转速为750 r/min的DDJ[7]。按照 TAPPI 标准 T 261 cm—94 收集滤液，用 HACH 2100P 浊度仪测定100 mL滤液的浊度，通过浊度与浓度的 标准曲线计算滤液浓度，即细小组分含量。细小组分 留着率=(1 -滤液中细小组分含量/浆料中细小组分 含量）xl00%。

1.2.3抄片及性能检测

将配好的桨料在TAPPI标准成形器上根据T 205 〇m_88抄造纸样。在231和50% RH条件下平衡纸 样水分24 h，然后测定其定量、抗张强度及撕裂度。

2结果与讨论

2.1CGG和CHPG对浆料滤水性能的影响

由图1可知，随CHPG和CGG用量的增加，浆料 打浆度逐渐减小。这是由于助剂分子吸附到纤维表 面，发生了重构、迁移和扩散，促使纤维絮聚，减少 了纤维与水的结合面积。当氮含量为1.98%的CH- PG1用量为0.6%时，打浆度自空白样的44°SR下降 到27°SR,浆料的滤水性能提高38.6%。用量进一步 增加时，滤水性能变差，这可能是过阳离子化的原 因。用氮含量为0.67%的CHPG3,要使打浆度由 44°SR下降到27°SR，其用量必须提高到0.8%，这说 明CHPG氮含量的增加有利于提高浆料的滤水性能。

中和作用是造成浆料脱 稳凝聚、水分析出的重要原因，但吸附架桥具有同样 的效果。

2.2CGG和CHPG对细小组分留着率的影响

由图2可知，随CHPG、CGG用量的增加，细小 组分留着率先快速上升，用量为0.4% ~0.8%时趋于 稳定，且达到最大，该留着率平均在80%以上。当 CHPG1用量为0.6%时，细小组分留着率比空白样增 加了 60.5个百分点。而采用相近氮含量的CGG，其 留着率仅提高48.0个百分点。阳离子羟丙基瓜尔胶在旧报纸脱墨浆中的应用，说明CHPG大分子链 吸附细小纤维产生更多的缠绕，发挥了架桥絮凝作 用，从而利于更多细小组分的留着。随着氮含量的增 加、负电性浆料电荷中和作用的加强，较低的CHPG 用量就能明显提高细小组分的留着率。当用量为 0.4%,阳离子取代度较高的CHPG1比取代度较低的 CHPG2和CHPG3的留着效果更好。

2.3CHPG对浆料体系Zeta电位的影响

由图3可知，随CHPG用量的增加，体系的Zeta 电位快速增大，逐渐趋于零。有研究认为，体系的 Zeta电位在-8〜0 mV时，成纸的物理特性和纸机的 运行效率最好。CHPG最佳用量取决于产品的阳离子 取代度。CHPG1在用量为0.4%时Zeta电位在 - 5.4mV，而达到相同电位值的CHPG3的用量却增 加了1倍。这进一步证明了电荷中和在细小组分的留 着过程中起重要作用。虽然CHPG的过量投加使体系的电荷发生反转，但不高的Zeta电位值表明该助留 助滤剂不会造成像CPAM那样的过度絮凝。

2.4CHPG对成纸性能的影响

CHPG2的取代度和黏度适中，因此实验研究了 有和无PCC时CHPG2对纸张强度性能的影响。由表 2可知，加人CHPG2明显提高了纸张定量，对有PCC 的纸张定量的提高尤为显著，进一步证明CHPG能有 效提高细小纤维和PCC的留着。

由表2还可以看出，未加PCC时，尽管加人CH- PG使细小组分留着增加、纸张定量提高，但纸张抗 张指数与撕裂指数变化不大，说明CHPG能有效补偿 由细小组分留着带来的强度损失；但当PCC用量为 20%时，抗张指数和撕裂指数均降低，说明CHPG无 法完全补偿由于填料大量留着对纸样带来的强度损 失。在今后的实验研究中，有必要对CHPG引人增强 性功能基团，探讨其对浆料的增强机理及行为。

表2 CHPG2用量对成纸性能的影响

CHPG2用量

/%PCC用量

/%定量

/g.m-2抗张指数 /N*ra*g"1撕裂指数 /mN*m2*g_1

0051.625.210.2

0.4059.124.410.2

0.6060.024.310.1

0.8059.524.610.1

02057.121‘79.1

0.42069.717.48.7

0.62070.317.28.8

0.82071.617.08.9

3结论

3.1 CHPG能有效提高旧报纸脱墨浆的滤水性能和细 小组分的留着率。阳离子羟丙基瓜尔胶在旧报纸脱墨浆中的应用，当CHPG用量为0.4%-0.8%时， 浆料打浆度降低14 ~ 17°SR，细小组分留着率增加 50 ~ 60个百分点，留着效率提高2倍以上。

3.2 CHPG比CGG具有更优良的助留助滤效果，表 明羟丙基侧链促进了吸附架桥作用的发挥。

3.3随着阳离子取代度（以氮含量表示）的增加，达 到最佳留着率所需助剂用量降低。阳离子取代度越 大，CHPG的助留助滤能力越强，表明电荷中和发挥 了主要作用。因此为降低成本和提高滤水性能，实际 生产中应选用较高氮含量的产品。

3.4CHPG在一定程度上可补偿细小组分留着率提高 带来的强度损失。