瓜尔胶的衍生物由于其燃烧没有异味、且无任何毒副作用的特点，同位两性离子型瓜尔胶而被广泛应用于 卷烟纸抄造中。现如今，在卷烟纸抄造中普遍被使用的是阳离子改性瓜尔胶和非离子改 性瓜尔胶。但是，由于近几年来造纸湿部的巨大改变，如抄造体系已由酸性抄造改为中、 碱性抄造；白水循环系统的高度封闭等。为了适应这些变化，必须采用新的湿部化学工 艺，才能保证纸机的正常高速运转。两性离子型瓜尔胶与阳离子瓜尔胶相比，电荷近中 性，在高度封闭的循环系统中对湿部电荷影响更小，会有更好的应用效果。

　　

　　本文利用湿法工艺将自制两性中间体对瓜尔胶改性得到一种同位两性离子型瓜尔 胶。简单研究了此改性瓜尔胶的pH、粘度和取代度。并采用DSC和IR等测试方法对 反应产物进行了表征。对实验的影响因素进行探讨，优化了两性瓜尔胶的合成工艺。DSC 和IR分析证实实验中的结晶晶体及同位两性离子瓜尔胶已经成功制得，同位两性离子 型瓜尔胶湿法制备最优的反应条件为：碱/瓜尔胶质量比为1.25xl〇_2,反应温度为70°C， 反应时间为6h。此时瓜尔胶的取代度能达到0.43。

　　

　　然后用氯乙酸与阳离子瓜尔胶在碱催化条件下直接反应的方法，合成了异位两性离 子型瓜尔胶，对瓜尔胶的合成工艺进行了讨论。结果表明：碱/瓜尔胶质量比为lxl0_2, 反应温度为70°C，反应时间为2h时，为瓜尔胶的最佳反应条件，此时羧甲基取代度为 0.343。

　　

　　进行了纸张单次抄造实验，对阳离子瓜尔胶、同位两性离子型瓜尔胶和异位两性离 子型瓜尔胶的添加量对浆料Zeta电位，纸张性能的影响进行了研究，实验结果表明：阳 离子瓜尔胶添加量的增加会使纸浆的Zeta电位趋于正值，不利于湿部环境。而两性瓜尔 胶添加量的增加并不会对纸浆Zeta电位造成很大的影响。相比较起来，同位两性离子型 瓜尔胶比异位两性离子型瓜尔胶带来的影响更小。改性瓜尔胶添加量的增加对纸张的抗 张强度和透气度影响较小，却能显着提高纸张的白度，加快滤水速度，提高填料留着。

　　

　　对改性瓜尔胶的白水循实验结果证明：随着白水循环次数的增加，白水浓度逐步升 高；加入阳离子瓜尔胶的白水Zeta电位会不断上升，而加入两性瓜尔胶的白水Zeta电 位则变化不明显，且同位两性离子型瓜尔胶几乎对电位变化不造成影响；纸张的抗张强 度和透气度会有波动，但是波动不大；纸张白度也有变化。

　　

　　造纸助剂是指在纸张抄造过程中，为了提高率水性能、提高填料留着、改善纸张性 能等目的，所使用的助剂。对化学助剂可以通过成分和用途的不同分类。根据物质成分 的不同可以分为人工合成助剂、铝盐助剂和天然物质助剂。根据所使用的用途的不同可 以分为改变材料性能助剂和改变过程途径助剂。对于改变材料性能助剂对纸张的性能和 质量都有影响。纸张基本性能包括印刷性能和纸张的物理强度。对于改变过程途径助剂 主要是为了改善纸张生产过程的影响因素，包括改善纸机的运行性能，改善纸张的成型 和脱水过程，保持纸张生产过程中匀度的稳定，消除树脂障碍。改变材料性能助剂和改 变过程途径助剂之间的分类标准不是那么的严格，有一部分改变材料性能助剂也有改善 抄纸过程的作用。现今被普遍采用的造纸助剂有淀粉衍生物、聚丙烯酰胺、AKD、瓜尔 胶衍生物等。

　　

　　瓜尔胶（guar gum)，是从瓜尔豆中提取的一种植物胶。瓜尔豆是豆科瓜尔豆属 (Cyamopsis DC)的一种，适合生长在昼夜温差大的地方，比如印度、巴基斯坦等地。 瓜儿豆的果实一般含有14%?17%的豆壳，35%?42%的胚乳和43%?47%的胚芽。其中瓜 尔豆的胚乳薄片经过加工便可制得瓜尔胶。对于从瓜尔豆胚乳中提取的瓜尔胶粉，需要 进过分离提纯过程才能投入实际使用。用乙醇和乙醚溶剂先后重复洗涤，采用真空过滤， 过滤产物在烘箱中烘干。干燥产物研磨成粉，过50目筛得到成品。然后在50%的相对 湿度下过夜[1]。瓜尔胶的化学组成如表1-1[2]:表1-1瓜尔胶的化学组成 Tab. 1-1 The Compositions of Guar Gum组成含量（％)

　　

　　多糖75-85水份8-14粗蛋白质5-6粗纤维2-3灰分0.5-1瓜尔胶的首要特点是不耐水，在冷水中便可以水化、溶解，这是因为瓜尔豆生长于 高温及干旱缺水的环境。瓜尔胶相对于淀粉具有一个明显的优势，不需要糊化。瓜尔胶 结构和纤维素非常相似，可以通过氢键和纤维之间结合。瓜尔胶可以作为造纸过程助剂 使用，能明显的提高纤维和填料的留着率，不影响纸张的匀度。另外，半纤维素（主要 是甘露糖和木糖）会在原料蒸煮的过程中损失，半纤维素对纤维的润胀及纸张强度有重 要作用，而瓜尔胶的使用可以弥补这一损失，起到补充天然半纤维素的作用[3]。

　　

　　l.i瓜尔胶的结构瓜尔胶的分子结构与纤维素相类似，以(3-1,4-D-甘露吡喃糖单元为主链，半乳吡f 糖单元作为侧链，侧链以cx-1,6连接在主链上（如图），半乳糖在主链上的分布没有规_以两个或三个一组居多。因产地的不同，瓜尔胶甘露吡喃糖单元和半乳吡喃糖单元的摩 尔比有所不同，瓜尔胶的相对分子质量也有差异。通常，两种糖单元的摩尔比为2: 1， 瓜尔胶相对分子质量为20?30万。相关研究得到，甘露糖和半乳糖在瓜尔胶粉中的比例 不同，瓜尔胶粉的性能也有很大的差异，后续使用过程的作用效果也会有所不同。

　　

　　瓜尔胶原粉的分子结构图如图1-1:CH2OH图1-1瓜尔股的分子结构 Fig. 1-1 The Structure of Guar Gum从图中瓜尔胶的分子结构可以看出：半乳糖的支链里有四个羟基可以参与醚化或酯 化反应，其中伯羟基和仲羟基都处在外侧，伯羟基的空间位阻最小，发生反应的几率最 大，反应活性最强；由于甘露糖的直链上没有非极性基团，活性醇羟基没有被半乳糖支 链遮住，所以甘露糖的羟基也具有一定的活性。瓜尔胶由于具有这些特殊结构，因而易 于吸附到纤维上，且有最大的氢键结合面积。

　　

　　1.2瓜尔胶的理化性能1.2.1瓜尔胶的基本性能瓜尔胶原粉颜色为白色至浅黄色，容易吸潮，略微带有豆腥味。水是瓜尔胶粉通用 的溶剂，瓜尔胶在水中的水合速率很快。瓜尔胶也可以部分的溶解在低级醇的水溶液中， 随着所用的有机溶剂的不同，溶解度各不相同。

　　

　　瓜尔胶能良好地兼容无机盐类，耐受1价金属盐，例如其耐NaCl溶液的浓度可达 到60%。但加入高价的金属离子会降低瓜尔胶的溶解度。

　　

　　1.2.2瓜尔月父的流变性瓜尔胶水溶液为假塑性流体，表现的是生物大分子的性质，整体呈现的是生物大分 子的缠绕状态，在很低的剪切速率区域内便能从牛顿流体区向假塑性区过渡，且这种& 渡受溶液的温度和浓度影响[4]。

　　

　　1.2.3瓜尔胶的粘度瓜尔胶是一种粘度最高的天然胶，其质量分数为1%的水溶液的粘度可以达到 4000?5000mPa，s。瓜尔胶可以直接溶解于冷水中，2h便能充分水化，达到较高的粘度， 在2h以后粘度逐渐增大，24h后粘度能达到最大。瓜尔胶粉的粒径越小，粘度越大。加 热能加快瓜尔胶的水化速率，如果在85°C下溶解，瓜尔胶的水溶液lOmin便可以呈现 最大粘度。但在高温的条件下，由于瓜尔胶大分子的部分降解，粘度呈下降的趋势。温 度越高，越明显。瓜尔胶水溶液的粘度在pH为6?8时最高，在pH高于10时会迅速降 低[2]。

　　

　　1.2.4瓜尔胶粉的稳定性瓜尔胶在加热的条件下，稳定性不强。在温度初始升高的时候，粘度随着温度的升 高呈上升的趋势，而且通过较短的时间就能达到最大粘度。不过随着温度的继续升高， 超过80°C的时候，就开始出现糖苷键断裂，粘度就开始下降。瓜尔胶水溶液就会丧失其 粘度[2]，即使降温，溶液的粘度也不能恢复。若继续升温，瓜尔胶水溶液会在230°C时 开始分解，3UTC会最终分解[5]。

　　

　　Wang Q[6]等对酸性条件下瓜尔胶的稳定性进行了研究。研究结果表明：在25°C的 室温下，即使pH值为1，瓜尔胶在水溶液中也基本不水解；不过随着温度和pH值的变 化，瓜尔胶开始部分分解，升温和高酸性环境会导致瓜尔胶不同程度的水解。强酸可以 使瓜尔胶分解为单糖，如硫酸。可以利用强酸对瓜尔胶的完全水解来测定瓜尔胶中两种 糖的比例[4]。

　　

　　由于瓜尔胶为有机大分子，半乳糖酶和甘露糖酶可以使瓜尔胶降解。由于酶的作用 具有高选择性的特点，所以，可以用此两种酶对瓜尔胶进行改性。可以通过在瓜尔胶水 溶液中加入NaS203和NaN3[5]来抑制酶和细菌。

　　

　　1.2.5瓜尔胶与其他物质的相互作用瓜尔胶溶液不会呈现凝胶状态，但是却能在低离子强度下和阴离子表面活性剂和阴 离子聚合物形成复合体，通过协同作用使溶液粘度增加，常见的聚合物有黄原胶、琼脂 糖、酪蛋白和淀粉等。协同作用受多方面因素的影响，随着瓜尔胶分子量的增大而增大， 随瓜尔胶中半乳糖含量的减小而增大。同时在瓜尔胶大分子链上半乳糖含量的分布情况 也会对协同作用造成影响。有人认为协同作用的发生是因中性聚合物上被吸附了阴离子 化合物，而所吸附的阴离子化合物的阴离子基团之间会相互排斥，并因此使得瓜尔胶的 分子扩大，增加了溶液的粘度。相关理论认为在可以通过加入阳离子电解质来破坏协同 作用，可能是由于相反电荷的中和导致的。

　　

　　Rosangela.B.Crarcia等人对瓜尔胶和琼脂糖的复合体系进行了研究，采用二甲亚砜 作为溶解剂，二甲亚砜可以把琼脂糖全部溶解，不过瓜尔胶仍保留了原来的形状，可能 是由于瓜尔胶与琼脂糖复合形成了网状结构。

　　

　　VanditaB.Pai对经过酶处理的瓜尔胶与黄原胶的协同作用进行了研究，得出的结链 ①升高温度，协同作用会增强。②瓜尔胶比结构类似的槐豆胶的半乳糖含量高，不过：协同作用效果上，瓜尔胶与黄原胶的协同作用相对较弱。③加入盐可以影响协同作用， 把NaCl加入到瓜尔胶与黄原胶的复合体系，协同作用得到了削弱。产生这种现象可能 是因为：黄原胶在溶液中以两种结构形式存在，一种是有序的螺旋结构，另一种是无序 的线团结构，在一般情况下，分子大多以有序的螺旋结构存在。当温度升高时，有序的 螺旋结构会渐渐变成无序的线团结构，此时若加入电解质，电荷屏蔽作用会使得螺旋结 构的稳定性增强，降低协同作用。因此，不经过酶处理的瓜尔胶大分子，支链上的半乳 糖对于主链上的甘露糖和黄原胶的协同作用起到一个阻碍作用。经过半乳糖酶处理的瓜 尔胶，减少半乳糖含量后，自由的甘露糖链段得到增加，增强了协同作用。

　　

　　1.3瓜尔胶的改性瓜尔胶用于湿部添加时可以显着提高纸张的各项质量指标，此外，它还可以用作表 面施胶剂使用m。但是，瓜尔胶原粉在使用过程中往往有不尽人意的地方，主要有以下 几个方面：1.瓜尔胶原粉的水不溶物含量较高；2.在冷水中水合速率较慢，不能快速溶胀；3.水溶液粘度的变化情况难于控制；4.瓜尔胶水溶液对电解质的耐受性较弱；5.瓜尔胶由于微生物的降解作用，保存期一般较短[8]。

　　

　　由于有上述的不足，导致了瓜尔胶在工业上的应用有很大的局限性，必须得对瓜尔 胶原粉作改性处理，才可以满足工业上的需求。

　　

　　对瓜尔胶进行改性处理可以分为：功能基改性法、接枝聚合法、酶降解法和金属交 联法[9—11]。

　　

　　功能基改性法为在瓜尔胶的活性羟基上的醚化和氧化的改性方法。常见的反应主要 有：①羧甲基化法；②烃基化法；③磷酸盐酯化法；④硫酸盐酯化法；⑤氧化法；⑥羟 乙基法或羟丙基化法。

　　

　　接枝聚合法为瓜尔胶与乙烯基类单体相互作用，通过自由基的聚合反应，如甲基丙 稀酰胺。

　　

　　酶降解法是利用酶选择性地降解瓜尔胶的糖单元，改变瓜尔胶分子中甘露糖/半乳糖 的比例，从而使瓜尔胶的物理性能发生改变。

　　

　　金属交联法，通过与金属离子相互作用形成凝胶，如硼、钛、锆等。

　　

　　经过改性处理的瓜尔胶，不论在水溶性还是水不溶物含量上相对于瓜尔胶原粉都有 了明显的改善，对电解质的耐受性也得到了提高。

　　

　　在瓜尔胶改性过程中，由于引入的基团的不同可以分为：非离子瓜尔胶、阴离子瓜 尔胶、阳离子瓜尔胶、两性瓜尔胶。下面对这4种应用较广的改性瓜尔胶做简单介绍。

　　

　　1.3.1P曰离子改性瓜尔胶1.3.1.1P曰离子改性瓜尔胶的制备市场上主要的商品阳离子瓜尔胶有叔胺烷基醚瓜尔胶和季铵烷基醚瓜尔胶。其中季 铵烷基醚瓜尔胶的发展较快，特别是通过带有环氧的阳离子醚化剂改性的阳离子瓜尔 胶，在阳离子性和pH值使用范围上相对于叔胺烷基醚瓜尔胶都要较好。阳离子改性瓜 尔胶的制备是在碱性条件下，通过与阳离子试剂的亲核取代反应来制备。主要的阳离子 试剂有3-氯-2-轻丙基三甲基氯化铵等[12]等。

　　

　　国外研制出一种管式发生器，在无氧条件下让瓜尔胶原粉、碱、醚化剂的混合物通 过反应器，使瓜尔胶发生连续的醚化反应，在反应过程中可以通过对温度和反应时间的 调整来制备不同取代度的产物。在文献[13]中提到，用异丙醇作反应溶剂、1-氯-2-轻丙基 三甲基氯化铵作阳离子醚化剂制备的阳离子瓜尔胶，对于1%的水溶液，粘度25°C为1600 mPas，取代度达到了 0.23。

　　

　　秦丽娟[14]等研究了在阳离子瓜尔胶制备过程中的影响因素，得到的优化工艺为：碱 催化剂用量1.5%，体系含水量为20%，反应温度70°C，反应时间4.5 h，阳离子醚化剂 用量37%。

　　

　　万小芳[15]等研究探讨了阳离子羟乙基瓜尔胶的合成过程。制备过程为：在碱性条件 下，用醇的水溶液为反应的媒介，通过阳离子单体和瓜尔胶原粉的醚化反应制得一级产 物，再和氯乙醇发生羟乙基反应得到最终产物。实验过程中研究了反应条件的改变对产 物粘度和取代度的影响。万小芳接着将产物应用于新闻纸浆[16]的抄造，对抄造过程进行 了探讨。当CEG在废新闻纸浆的添加量为0.2% (对绝干浆）时，助留效果明显，相对 于空白样，对于细小纤维的留着率提高了 40%多。同时还对瓜尔胶与膨润土的复合体系 在脱墨浆中的助留效果进行了研究。相对于单独添加瓜尔胶，复合体系的效果更好，在 助留的同时纸张的强度也得到了一定的提高。 1.3.1.2阳离子改性瓜尔股的应用阳离子瓜尔胶助剂最显着的作用是改善细小纤维和填料的留着率，加快浆料的滤水 [17—18]，且对成型纸张的匀度影响不大。在保证混合均匀的条件下添加在纸机的冲浆泵和 流浆箱之前[19]。一般配成0.1%的溶液使用，用量为0.03%?0.08% (对绝干浆）。

　　

　　有研究结果表明[2()]，阳离子瓜尔胶与阳离子淀粉复配使用，比单独使用效果更好， 纸张的强度大约提高20%。且不会产生由于单独使用阳离子瓜尔胶所造成的粉尘，降低 了对人体的危害。据相关文献[21]，硅酸对阳离子瓜尔胶的助留助滤效果有促进作用。

　　

　　王军利将自制的阳离子瓜尔胶应用在漂白硫酸盐木浆中，其助留助滤效果与空白 样相比有明显提高。阳离子基团的取代度越大，改性瓜尔胶的助留助虑效果也越好。在 废纸脱墨浆中添加阳离子瓜尔胶，助留效果也很明显，当阳离子瓜尔胶用量为0.05%时， 填料留着率提高了 40.9%。

　　

　　王立军[23]等对改性瓜尔胶对废纸浆胶粘物的影响进行了研究。通过酸降解自制的； 阳离子度的瓜尔胶（HCG)，得到不同分子量级别的HCG。将不同分子量级别的HC用作废纸浆微胶黏物固着剂，研究它们控制微胶黏物含量的应用效果以及它们会对纸张 物理性能造成的影响，研究结果表明：分子量高的HCG容易吸附在纤维上；分子量低 的HCG则更容易与浆料中的溶解或胶体物质作用。虽然这些不同分子量级别的HCG的 电荷密度都远远小于常用的聚胺类微胶黏物固着剂，但它们却能比聚胺类固着剂更好地 去除浆内胶体物质和COD成分。将高阳离子度的瓜尔胶加入废纸浆中，提高了纸张的 耐折度，且纸张抗张强度和撕裂强度的下降趋势得到了抑制[24]。

　　

　　宋林林[25]等人在低温下用水溶液聚合法合成了阳离子瓜尔胶-丙烯酰胺接枝共聚物 (CGG—g—PAM),并研究了此共聚物对桉木漂白硫酸盐浆的助留助滤效果，研究结果 表明：重均分子量为360万的接枝共聚物具有最好的助留助滤效果，在PAC和共聚物 的用量一定时，纸张的力学性能得到提高。

　　

　　王喜金等在工厂的实际应用情况下，研究了阳离子瓜尔胶对卷烟纸纸页性能的影 响。研究结果表明，阳离子瓜尔胶的应用有以下优点：（1)能够有效提高细小纤维和 填料的留着率，有助于改善纸页的成型和表面强度，减少纸张两面差；（2)能够改善 纸张的燃烧性能，从而提高了产品质量；（3)可以降低纸机上网浓度，减少填料用量， 降低生产成本，具有较好的经济效益；（4)能有效降低了纸机白水浓度，减轻了白水 系统的处理压力，减少环境污染。这些优点都表明：阳离子瓜尔胶能够取代淀粉等助留 剂，成为适用于卷烟纸生产的新型助剂。

　　

　　另外，有研究表明，阳离子瓜尔胶即使在黑液存在下仍能有效地改善纸页的印刷适 应性、滤水性能和填料留着率，从而更能适应现今造纸废水零排放的要求[27]。

　　

　　1.3.2阴离子改性瓜尔月交1.3.2.1阴离子改性瓜尔胶的制备阴离子瓜尔胶是在碱性条件下，在瓜尔胶的大分子上引入负电荷基团制备的，负电 荷基团主要是一些有机酸，有羧酸基，磺酸基和磷酸基等。RonaldN.DMemarthn0[28]等 用3-氯-2-轻基-磺酸引入带负电荷基团来制备阴离子醚化瓜尔胶。

　　

　　瓜尔胶的磷酸基改性为使用磷酸二氢钠等磷酸盐与瓜尔胶酯化反应制得。相比较起 来，三聚磷酸钠处理时反应在弱酸性条件下进行，反应条件相对温和[29]。吉毅[3()]等人 采用半干法，用磷酸二氢钠对瓜尔胶进行改性，制备磷酸酯瓜尔胶。

　　

　　Bateson 0[31]等人用氯乙酸做醚化剂制成了阴离子瓜尔胶，具体步骤为：以工业异 丙醇为反应溶剂，将一定量的瓜尔胶分散在溶剂中，搅拌使瓜尔胶分散均匀，接着加入 NaOH进行碱化，再加入阴离子醚化剂氯乙酸钠，在60°C温度下反应45min，产物经过 80%的甲醇溶液洗涤、用醋酸中和pH值、过滤处理。 1.3.2.2阴离子改性瓜尔胶的应用阴离子瓜尔胶可以作为造纸过程中的湿强剂使用，并且同时能提高纸张的耐折度。 通常使用量为0.2%?0.4%[32]。通过和阳离子瓜尔胶复配使用，阳离子瓜尔胶的助留？ 果得到了显着提高，同时不影响纸张的匀度。

　　

　　经过礴酸盐改性的瓜尔胶，作为纸张表面施胶剂，纸张表面的抗渗透性能得到了！

　　

　　善，可以在剥离纸的生产过程中减少硅油的用量[33]1.3.3非离子改性瓜尔胶 1.3.3.1非离子改性瓜尔股的制备对瓜尔胶的改性中研究得最为成熟的便是改性为非离子瓜尔胶。使瓜尔胶中的羟基 与活性物质作用便可生成非离子改性瓜尔胶。在有碱性催化剂，以异丙醇的水溶液为媒 介的条件下，环氧丙烷与瓜尔胶反应，即可制得羟丙基瓜尔胶[34]。反应方程式如下：HGuar〇H + H2C—C CH3^O’Guar—〇—CH2-C——CH3!

　　

　　OHYueh Mao H [13M衣据上述反应机理，在碱催化作用下，使瓜尔胶与环氧丙基在醇水 介质中反应制得羟丙基瓜尔胶，反应温度为50?100°C，反应时间为l-15h。对合成的羟 丙基瓜尔胶进行分析，得到在25°C时，其质量分数为1%的水溶液粘度为5600 mPa-s， 取代度为0.55。氯代脂肪酸也可以作为瓜尔胶的非离子改性过程的醚化剂。

　　

　　邹时英[35]等通过对非离子瓜尔胶的结构进行研究得出，非离子基团羟丙基不是在糖 单元上均匀分布，而是以长链方式与瓜尔胶相连。

　　

　　1.3.3.2非离子改性瓜尔股的应用非离子改性瓜尔胶的主要用途是用作增强剂，这是因为非离子改性瓜尔胶通过氢键 作用和纤维相互作用，增加了纤维之间的接触机会，非离子瓜尔胶还能提高纤维的分散 能力，控制网部的滤水速度，改善成纸强度，对纸张的透气度不产生影响。若经过预先 溶解，则可以直接加到打浆后的高浓浆池中。

　　

　　陈阳明[36]等将非离子瓜尔胶用于阔叶木浆抄造中，研究了其添加量对手抄片各项性 能的影响。结果表明，随着非离子瓜尔胶的添加量的增加，纸张的白度会下降，这是因 为非离子瓜尔胶呈黄色，加入浆料后反而会降低纸张的白度，但是纸张的抗张强度则会 先增大其后下降。

　　

　　1.3.4两性离子型改性瓜尔股两性离子改性瓜尔胶的制备分传统制备和新型制备两种过程。传统制备为通过在瓜 尔胶大分子先后引入阳离子试剂和阴离子试剂得到，新型制备为首先制备出两性离子中 间体，再整体和瓜尔胶反应得到。

　　

　　(1)传统制备过程：(2)新型制备过程：可以作为阳离子试剂的有氨基和亚氨基等。季铵类醚化剂是使用得最为广泛的阳离 子醚化剂，而叔胺类醚化剂由于只在酸性条件下才具备阳离子性，所以在使用上受到限 制。可以作为阴离子试剂的有磺酸基、竣基和鳞酸基等。

　　

　　1.3.4.1两性离子型瓜尔股的制备1.3.4.1.1异位两性离子型瓜尔股的制备两性瓜尔胶中引入阴、阳离子取代基的过程既可以先后进行，也可以同时进行。同 时引入阴、阳离子虽然步骤简单，但由于阴、阳离子化试剂间可能会相互作用，而且两 个过程的反应条件不一定相同，所以同时引入阴、阳离子的方法受到了一定的限制。在 文献[37]中对一种两性离子改性瓜尔胶的制备方法做了介绍。具体制备步骤是先让瓜尔胶 与阳离子试剂分散在醇介质中，使之反应，接着向醇介质中加入过量的碱催化剂和阴离 子试剂，合成两性瓜尔胶。一般用NaOH作碱催化剂，碱/瓜尔胶用量比为0.25?0.5,醇 溶剂最好选择异丙醇，效果较好，也可以选择其他有2?4个碳原子的一元醇。添加30% (对瓜尔胶质量）的水能使瓜尔胶轻微润胀，有利于反应的进行。

　　

　　阳离子试剂与瓜尔胶的比例为0.05?2,阴离子试剂与瓜尔胶比例为0.05?1。达到产 物有0.2?0.5的阳离子取代度，0.2?0.4的阴离子取代度。

　　

　　1.3.4.1.2同位两性离子型瓜尔股的制备同位两性离子型瓜尔胶的合成是通过两性中间体与瓜尔胶原粉直接反应制得。而两 性中间体是通过阴、阳离子试剂反应所生成的。阴阳基团不在同一位置的两性瓜尔胶， 不论阴阳基团的引入是顺序进行还是同时进行，由于阴、阳离子反应试剂是分别与瓜尔 胶分子上的活泼羟基进行反应，所以阴、阳基团在瓜尔胶上的分布位置没有确定性，阴、 阳基团的取代度也不相同。而阴、阳离子在同一位置的同位两性离子型瓜尔胶则没有这 个问题。

　　

　　Tessler Martin ^/[[38]等人合成了一种新型的两性离子型瓜尔胶。

　　

　　胡志勇[39]等也是用两性中间体直接与瓜尔胶原粉反应，在实验室用干法合成了新； 两性离子型瓜尔胶。 1.3.4.2两性离子型瓜尔胶的应用两性离子型瓜尔胶的应用效果明显比阳离子瓜尔胶和阴离子瓜尔胶要好。两性离子 型瓜尔胶有它独特的优点，即可以“抗离子干扰”，而且不会对体系中的矾等化学品有干 扰作用。由于两性离子型瓜尔胶同时含有阴、阳离子基团，所以整体电荷偏中性，有较 广的pH值适用范围，可以同时应用于传统的酸性造纸和现在普遍的中碱性造纸。两性 离子型瓜尔胶常常被用做纸张増强剂，添加到机械木浆中。机械木浆与化学浆相比，阴 离子杂质含量较大，对其他的增强剂的使用造成限制，而两性离子型瓜尔胶中的阴离子 基团会与纸浆中的阴离子杂质相排斥，从而保护瓜尔胶，使之不会与阴离子杂质先发生 反应，所以两性离子型瓜尔胶在机械木浆中仍有很好的应用效果。

　　

　　有人研究了两性离子型瓜尔胶在混合脱墨废纸浆中的助留效果，研究发现[4()]，两性 离子型瓜尔胶在混合脱墨废纸浆中有比阳离子瓜尔胶更好的助留性能。

　　

　　赵涛[41]、王艳霞[42]等在混合脱墨废纸浆中加入两性瓜尔胶，研究其助留助虑性能， 研究结果表明：将PAC与两性瓜尔胶配合使用，会有比使用阳离子瓜尔胶更好的助留 效果。

　　

　　1.4改性瓜尔胶在卷烟纸生产中的应用现况近些年来，瓜尔胶及其衍生物在卷烟纸生产中的应用非常广泛，这是因为瓜尔胶系 列助剂既能增强也能助留助滤，而且用其抄成的纸在燃烧时没有异味，符合卷烟纸的要 求。瓜尔胶衍生物可以通过浆内添加和表面施胶应用于卷烟纸中，在浆内添加时一般同 时使用非离子型瓜尔胶和阳离子型瓜尔胶。

　　

　　非离子瓜尔胶的作用主要是增强，陈卫平[43]等研究认为羟丙基瓜尔胶能对卷烟纸起 到很好的增强作用，而且羟丙基瓜尔胶的性质也会影响到增强效果。

　　

　　另外，在对卷烟纸的表面施胶中也可以使用非离子瓜尔胶，可以改善卷烟纸的表面、 燃烧等性能。焦观厚等通过研究发现，非离子瓜尔胶在应用于卷烟纸施胶时，可以与淀 粉等化学品复配使用，能达到更好的应用效果[44]。

　　

　　王登远[45]根据实验得出：将阳离子瓜尔胶应用于卷烟纸中，对细小纤维和填料颗粒 有良好的助留效果。细小纤维留着率的提高降低了白水浓度，提高了纤维利用率。填料 颗粒留着率提高了纸张的白度、透气度和灰分含量，同时也降低了白水浓度。

　　

　　在工厂的实际使用情况中，阳离子瓜尔胶添加量约为0.03%左右；非离子瓜尔胶添 加量约为0.3%左右。

　　

　　1.5研究目的和内容1.5.1研究的目的和意义近几年，随着造纸技术的发展、对环境保护及节能减排的日益关注，造纸工艺发生 了很大的转变，比如，造纸系统从酸性变成了中、碱性，高封闭白水循环系统得到了广 泛应用。这些改变都会恶化纸页的湿部成形，使许多传统的助留助滤剂失去作用。助I 助滤剂的失效会使填料不易留着，纤维流失严重。这不仅增加了纸张生产的成本，也；纸机的操作和后续的废水处理带来问题。为了适应这些变化，必须要在湿部采用新的化 学工艺，正确而有效地选择造纸助剂，从而保证设备的正常运行。

　　

　　现在卷烟纸工厂里普遍使用阳离子瓜尔胶与非离子瓜尔胶相复配的方式添加入卷 烟纸中，阳离子瓜尔胶具有助留助虑作用，非离子可以增强卷烟纸的抗张强度。但是在 高封闭的白水系统中，阳离子瓜尔胶由于本身带有电荷，会影响白水系统的平衡，而两 性瓜尔胶可以弥补这个缺点，且两性瓜尔胶比阳离子瓜尔胶有更好的助留助滤性能。且 用先合成两性中间体再改性瓜尔胶的方法制成的同位两性离子型瓜尔胶相比起传统的 异位两性离子型瓜尔胶，因为阴阳离子的接枝率是一样的，因而应用效果会更好。

　　

　　改性瓜尔胶的制备可分为湿法（分为有机溶剂法和水法）、干法和半干法（介于湿 法与干法之间）。相较于干法和半干法，湿法制备法反应条件温和，操作简单，本论文 中瓜尔胶的合成采用湿法合成，用乙醇溶液做反应溶剂。

　　

　　1.5.2研究内容(1)采用湿法工艺将自制两性中间体对瓜尔胶改性得到同位两性离子型瓜尔胶， 并对产物进行表征。对改性后的瓜尔胶的pH、粘度和取代度进行简单研究。采用单因 素实验优化两性瓜尔胶的合成工艺。

　　

　　(2)用氯乙酸与阳离子瓜尔胶反应的方法合成传统的异位两性离子型两性瓜尔胶， 表征瓜尔胶的合成，并通过测定阴离子基团的取代度探索瓜尔胶的最优合成条件（由于 阳离子取代度已经确定）。

　　

　　(3)通过单次抄纸实验和白水循环实验对浆料和白水Zeta电位、白水浓度和纸张 抗张强度、透气度等性能进行测试，比较同位两性离子型瓜尔胶、异位两性离子型瓜尔 胶及阳离子瓜尔胶在卷烟纸抄造中对湿部及纸张性能的影响。