随着造纸工业二次纤维回用比例提高和白水封闭循环使用，纸浆悬浮体系中细小纤维含量增加，阴离子垃圾 积累，无机盐浓度上升，使抄造工艺越来越难控制。而目 前常用的阳离子淀粉用量大，需高温糊化，贮存时间短， 在二次纤维湿部化学的应用已暴露出一些缺点。
天然高分子瓜尔胶（GG)作为一种自然界中广泛存 在的天然多聚糖，瓜尔胶分子中大部分伯羟基和仲羟基 位于外侧，经预处理后羟基的活性得到很大提高，较易接枝羟烷基、季铵基团和乙烯基单体等，改性后瓜尔胶水合 能力和抗生物降解能力增强。国外对瓜尔胶作为造纸增 强剂、助留助滤剂、絮凝剂、施胶剂等领域进行了深入的 研究天津科技大学研究了阳离子瓜尔胶在硫酸盐木浆、卷烟纸中助留助滤性能[1]，2005年秦丽娟?用半干法 合成阳离子瓜尔胶，表明GG及其衍生物已经引起造纸行 业的关注。
本文采用独特的先阳离子化后羟丙基化工艺制备了 CHPG，并应用于废新闻纸浆（0NP)的湿部抄造。自制产 品由于同时引入非离子和阳离子基团，和阳离子瓜尔胶 (CGG)相比，其水溶液透光性更好，结构中更多的柔性羟 丙基和刚性主链利于发挥氢键结合和吸附架桥作用，能更好地留着细小组分。C H P G /硼砂的协同增效作用及各 种抄造条件的改变体现了非常好的规律性，从而对实际 抄纸过程有指导意义。
1 实验1.1阳离子羟丙基瓜尔胶的合成50 g的瓜尔胶原粉，悬浮在一定比例的异丙醇/水溶 液中，搅拌l〇min，充分润湿粉状颗粒表面，然后，加入一 定量30%的氢氧化钠溶液，碱化30min后，滴加2,3_环氧 丙基三甲基氯化铵，同时升温到较高温度反应31u将物料 转移到高压反应釜中，充氮气，抽真空，用计量泵泵入计 量的氯丙醇，维持pH=10?11,借助反应放热物料自发升 温，反应4h后，经中和，过滤、烘干、粉碎等工艺得到阳离 子羟丙基瓜尔胶。
1.2CHPG在废新闻纸浆中的应用 1.2.1原料与化学药品(1 )旧报纸脱墨浆：取自广州造纸集团有限公司，打 浆度46°SR，细小组分含量3 6. 4%，CaC039. 8%。
(2 )自制阳离子羟丙基瓜尔胶；硼砂，化学纯；沉淀碳 酸钙，质量分数90%的粒径<20 li m。
CHPG的理化性质如下：外观为淡黄色粉末；阳离子取代度1. 55%;非离子取 代度1. 21%;透光率81%;粘度850mPa.s;溶解性：室温 15min完全溶解；储存稳定性：室温放置15d粘度无变化， 溶液无分层。
1.2.2实验仪器HACH 2100P Turbidimeter浊度计；电导仪； HACH p H计；打浆度仪；动态滤水测定仪（D D J )。
1.2.3粘度的测定用Br o okf i e 1 d粘度计。将产品CHPG用蒸馏水配制成1%浓度。
1.2.4单程留着率的测定将DDJ和浊度计配合使用。首先配制0. 5%的废新闻 纸浆，经疏解，调节至要求的P H值和电导率，先加入 C H P G，搅拌1 m i n后，加入一定体积的硼砂溶液，搅拌 lmin,收集100ml滤液，测浊度。
计算公式为：单程留着率（FPR ) = ( 1 —滤液浓度/试 样浓度）X 100%2 结果与讨论2.1自制产品的结构表征从图1可知：改性后瓜尔胶与瓜尔胶原粉的主峰位置 是一致的，在3300CHT1出现羟基的伸缩峰。在阳离子羟丙 基瓜尔胶的谱图上，出现1400cm-1的C-N伸缩振动，在图1 瓜尔胶及改性瓜尔胶的红外光谱图 1-未改性瓜尔胶 2-羟丙基瓜尔胶 3-阳离子羟丙基瓜尔胶698cm-1的峰归功于C-C1吸附键。证明了阳离子羟丙基 瓜尔胶接枝反应成功。
2.2CHPG用量对二次纤维细小组分的留着从图2知道：随着纸浆中CHPG用量的增加，纤维和 细小组分的留着率增加，当CHPG用量为0. 4 %时，FPR 为86%，比空白提高了39%,以后随着用量增加，助留率 缓慢下降。瓜尔胶和纤维素分子具有天然的直接相亲性， 加入废纸浆悬浮液的CHPG吸附细小纤维，甘露糖和半 乳糖上大量的羟基借助氢键和纤维素形成复合物，且柔 性的羟丙基在悬浮体系中能自由运动，利于大分子的架 桥絮凝作用的发挥，再通过季铵阳离子和纸浆羧酸负离 子的静电吸引和电荷中和m，体系Zet.a电位上升，细小组 分和纤维均匀絮聚，从而实现留着。
图2 CHPG用量对细小组分留着率的影响注：m(CHPG) :m(硼砂）=3:1，电导率2000P s/cm. pH=8. 5?
当加填10 %沉淀碳酸钙时，由于比表面积更大的碳 酸钙带负电荷，使体系的阳离子需求量增加，FPR下降。 相同用量的CHPG,不加碳酸钙的纸浆比加填的FPR高 出10 %。但当CHPG/硼砂配合投加，m (CHPG) :m (硼砂） =3 :1时FPR能提高15 %?20 % ,体现出协同效果。分析其 原因：在C HP G分子内及分子间的邻近羟基将与硼离子 形成共价键，在一定范围内产生网络结构，从而能够留着 更多的纤维及填料。因此，在实际生产中为了达到同样的 目的，可以配合使用廉价的硼砂，从而降低C H P G用量 15%?20 % 〇
2.3FPR与浆料pH值的关系图3表明：C H P G在中性和偏碱性条件下的助留性能 较好，适宜的抄造pH值为7. 5?8. 8,可以用于越来越受到 广泛关注的中碱性抄纸体系。这和王军利[4]得出的结论是 一致的。当m(CHPG) :m (硼砂）=3:1投加时，pH = 8. 5时 F P R高达9 3 %，p H = 9时F P R达到9 2 %,废纸浆中只有8 % 的细小组分进入白水系统，说明C H P G /硼砂二元体系提 高了细小组分的留着，更加适宜于二次纤维的碱性抄造。 2.4浆料悬浮液中无机盐(NaCl)对FPR的影响随着白水的封闭循环使用，造纸厂湿部的盐离子和 金属离子浓度越来越高，而电导率是表征它们浓度的一70彳卑第27卷第7期2006年7月化学品?
技术进步Technologya个物理量，它的大小必然影响浆料中各组分的电荷存在 状态，进而影响FPR。图4显示：无机盐的存在会干扰 CHPG助留能力的发挥，当悬浮体系的电导率自1000 u s/cm上升到6000 u s/cm, FPR从91. 55?4 下降到81. 75 %。因为带正电荷的金属离子和CHPG分子中的季铵基 团同性相斥，使位于侧链的半乳糖和羟丙基的活动受阻， 变得比较卷曲，降低了其吸附架桥能力。但是从图4可知， 在纸浆中添加硼砂，当m (C H P G) : m (硼砂）=3 :1时将提高 体系抗无机盐污染物的能力，FPR值下降幅度明显减缓。 2.5 CHPG的耐剪切性能从图5可以看出，随着搅拌速度的不断提高，FPR明 显下降，这是由于留着过程受到凝聚速度和解聚速度两 方面的影响，随着搅拌速度提高，解聚作用加强，造成FPR下降。但在纸浆中添加硼砂，当m (CHPG) :m (硼砂） =3 : 1时，由于形成交联网络结构，使细小纤维和填料絮聚 成比较硬实的絮团，抗剪切能力得以提高，因而CHPG/ 硼砂的二元体系更加适宜高车速、高湍流的现代化抄造 工艺。
2.6CHPG和CHPG/硼砂对纸浆滤水性能的影响见图6,随着CHPG用量的增加，打浆度逐渐下降，当 用量为0. 4%时，自48 ° SR下降到31 ° SR,此时助留效果也 是最好的，继续增大用量，打浆度不再变化，考虑处理成 本，确定CHPG的最佳用量0. 4%(相对于绝干浆）。图7说 明：固定此用量，增加硼砂的质量，打浆度维持在28?30° S R,不再继续降低。这说明瓜尔胶/硼砂交联网状结构利 于圈住更多的细小组分，但对滤水没有贡献。
2.7CHPG和阳离子淀粉的 性价比较以某知名 公司阳离子淀 粉（CS)作为对 照，C H P G表 现出较明显的 性能优势和价 格优势，如表图6 CHPG用量对打浆度的影响注：电导率2000 u s/cm，pH值=8. 5。
1,并且CHPG水溶液常温配S35? 30S252023456789m(CHPG) : m(硼砂）
图7 CHPG与硼砂的比例对打浆度的影响 注：CHPG用量0? 4%，电导率2000 lx s/cm，pH值=8. 5。
制即可，贮存 时间内产品性 能稳定，有效 简化了操作工序。还避免了大量阳离子淀粉在纸浆中随水流失，造成白水C0D增加 的风险，特别适宜二次纤维回用系统。
liiI os908070601 96ddd表1 用于废新闻纸浆阳离子助留助滤剂的性价比用量单程留着率 %打浆度°SR成本 元/t浆空白纸浆6148CHPG 0.4%9030100CS 2.5%8033150注：自制CHPG25元/kg，进口CS6元/kg。
图5 DDJ转速对FPR的影响注：CHPG用量0? 4%，pH=8. 5, m (CHPG) : m (硼砂）=3 :1。
3 结论利用DDJ系统研宄了废新闻纸浆抄造工艺中的 CHPG及其与硼砂二元体系的应用条件，得出如下结论：3.1当添加CHPG用量为0. 4% (对绝干浆），pH = 7. 5? 8. 8,电导率2000 u s/cm时，CHPG发挥很好的助留助滤 性能，首程留着率达到86%以上，打浆度自48°SR下降到 31 -SR。
3.2硼砂与CHPG以m (CHPG) :m (硼砂）=3 : 1配合使用，将有力促进细小组分的留着，但不能进一步降低打浆 度，和不加硼砂样对比，相同用量下的CHPG, FPR提高 1〇%~20% 〇
3.3CHPG/硼砂的二元体系适宜中碱性pH,表现了很 好的抗无机盐和剪切速度的能力，能够适合现代化纸机的 高速、高剪切特性。并且其性价比优于常规阳离子淀粉。