利用废纸浆进行抄造的过程中微胶粘物的控制十分重要。所谓微胶粘物，一般是指能通过o. 15麵缝筛的胶粘物部分，主要是系统中以溶解或胶体的状态存在的物质（Dissolved and Colloidal Substances，以下简称DCS)。DCS物质在抄造系统中会因温度、浓度、剪切、pH或化学环境的突变 而失稳，一部分溶解物质可能会析出成为新的胶体物质，一部分胶体物质则会聚结变大，沉积在造

纸网、毛布、真空辊、吸水箱、烘缸、纸页等处，造成生产不稳定和纸张品质下降。

目前在浆内对微胶粘物含量进行控制的有效方法主要有化学固着剂法和生物酶分解法两大 类。化学固着剂主要有硫酸铝、聚合氯化铝、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯 胺、高阳离子度淀粉等，它们都具有分子量小、正电荷密度高的特点，因此能将阴离子性较强的 DCS成分有效地固定到纸张纤维上，经抄纸带出抄造系统，使系统得到净化[1]。生物酶的方法中 目前比较成功的是利用酯酶对脂肪酸甘油酯等胶粘物成份进行分解,在此作用下胶粘物尺寸变小 或者粘性降低，达到有效控制胶粘物沉积的目的w。但是，分解产物中的脂肪酸物质，虽然其本身 不具粘性的，却会使抄造系统的阳离子需求量增加，同时和系统中的钙、镁、铝等离子结合仍然会 产生粘性较大的物质，造成沉积，因此可以说化学固着剂对应用于浆内的酶类胶粘物控制剂的成 功使用也起着重要的支撑作用[3]。

但是使用固着剂将DCS成分(尤其是其中的憎水性成分)固着到纸张上，对纸张的强度性能会 产生不良的影响[4]。另一方面，目前二次纤维回收利用率在增加的同时，低廉混合废纸的回用程 度也增加，加之工程用水的封闭程度也越来越高，使纸的质量也有逐渐变差的趋势。因此，有必要 寻找新的助剂或技术，使其既能有效地控制胶粘物又能抑制纸质的下降。高阳离子度淀粉被认为 具有此项功能，原因是它能以氢键作用的方式和纤维素产生作用，因为它具有多羟基结构和类似 纤维素的独特分子构型，与纸浆纤维有极好的亲和性，对溶解于水中的低分子碳水化合物也有很 好的去除作用[5_6]。鉴于此，我们认为，不同分子量高阳离子度瓜尔胶控制废纸浆微胶粘物的特性,与淀粉结构极为相似的瓜尔胶，因其直链上大部分伯羟基 和仲羟基都处于外侧，半乳糖支链并不遮住醇羟基，比淀粉具有更大的氢键结合面积，更短的氢键 结合距离以及更大的氢键结合力，因此，如果将瓜尔胶制成高阳离子度产品（高阳离子度瓜尔胶， highly cationic guar gum，以下简称HCG)，贝IJ在水溶液中，HCG好要比HCS分子能更多地形M 链结构，其活性基团要比HCS更容易接近DCS目标物,其微胶粘物控制效果应好于HCS。但是， 对于此设想的证实，目前基本上没有具体的文献可供参考。

因此，本论文采用不同分子量级别的高阳离子度瓜尔胶,考察其控制微胶粘物含量及其对纸 张物理性能的影响，希望通过此项努力，开发出能有效控制微胶粘物含量同时能更好地抑制废纸 浆纸张强度性能下降的新型固着剂。

1实验

1.1主要实验原料

脱墨浆(取自山东德州正大集团有限公司新闻纸浆线的贮浆池），其PH值为9.2, ？电位为 -35. lmv,液相的阳离子需求量为0.690min〇l/L;高阳离子度瓜尔胶(HCG)，自制，电荷密度为0. 630 mmol/g固体;用作对比的固着剂是应用比较普遍的聚胺(韩国娥林株式会社产品，电荷密度为 6.8mm〇l/g固体，以下简写为PA)，成分上为二甲基胺和环氧氯丙烷的缩聚物。

1.2实验方法

1.2.1不同分子量高阳离子度瓜尔胶的制备

将碱溶解在适量的水中，喷入瓜尔胶后搅拌一定的时间,使其混合均匀。再将环氧丙基三甲 基氯化铵阳离子醚化剂加人瓜尔胶中，搅拌均勻，放人烘箱，在指定的温度下反应一定的时间，得 到粗产品，粗产品用一定浓度的乙醇溶液浸泡，过滤，洗涤，真空干燥后即得季铵盐型髙阳离子度 瓜尔胶(HCG)。用胶体滴定的方法测得HCG的电荷密度为0• 66mm〇l/g。

将制得的HCG溶解成0• 4%的溶液，在pH值为1、酸化温度为60〇C的条件下进行降解处理， 反应一定时间后取出一部分样品加人NaOH终止反应。图1表明了不同酸解时间下得到的瓜尔胶 溶液流经毛细管粘度计的时间，由此可以间接地得知各级阳离子度瓜尔胶分子量的差异情况。

1.2.2 HCG固着剂影响浆料湿部化学性能的考察

取相当于10克绝干浆的废纸脱墨浆,加人一定量的固着剂，搅拌lmin后，将浆料浓度调整至 1.0%。采用SZP06 4电位仪(德国mlltek公司）测定仪测定纤维的$电位;用动态滤水仪DDT- 0305S(韩国Gist株式会社)测定浆料的滤水性能，同时保留滤液测定其PH值、电导率;滤液经24 小时自然沉降后取上层清液，用Lp2000-11浊度仪（美国Hanna Instrument公司）测定其浊度，用 PCD03颗粒电荷测定仪(德国mtitek公司）测定其阳离子需求量，再参考GB11914 -89标准测定 其COD含量。

1.2.3抄片与纸张物理性能的测定与比较

疏解后的菜料在标准纸页成形器（Canada Labtech Instruments Co.)上抄成手抄片，经压榨、干 燥后制得定量为60g/m2 的手抄片。分别按照08/1451.3 -1989、08/〇'453 -1989、(^/了455.1 - 1989、GB/T 457 -1989测定纸张的厚度、抗张强度、撕裂强度和耐折度。

2结果与讨论

2.1不同分子量HCS的湿部化学行为

通过测定固着剂加人前后浆料纤维的纟电位、浆料液相的阳离子需求量、浊度、COD以及滤水 速度等的变化考察了不同分子量HCS所具有的不同湿部化学行为，不同分子量高阳离子度瓜尔胶控制废纸浆微胶粘物的特性,由此推断了它们不同的微胶粘 物控制效果和机理。

研究中首先将纯漂白化学木浆与部分新闻纸纸机白水混合制备了模拟的废新闻纸浆，考察了 高阳离子度瓜尔胶被纤维吸附的性能，结果如图2所示。

由图2可以看出，未降解的HCG对4电位的影响最大，降解时间越长，所得的HCG对专电位 的影响最小。由此可见，在电荷密度大致相同的情况下，分子量越大的HCG越容易使浆料纤维的 专电位上升，也就是说分子量越高的HCG更容易被纤维吸附;反言之，分子量越小的HCG越容易 与浆料液相中的DCS作用。

图3表明，随着四种固着剂加入量的增加，浆料液相的阳离子求量不断下降。其中聚胺的作 用最显著，这是由于其电荷密度要比阳离子瓜尔胶大得多的缘故。480分钟和120分钟降解的 HCG次之，未降解的HCG作用效果最差。这和图2所推导的结果是一致的。可以概括地说，对阴 离子垃圾的中和作用，分子量越小的HCG效果越明显。这是因为分子量小的HCG，在相同的重量 基使用量条件下含有的分子个数越多，越容易与DCS成分作用的缘故。

由图4可以看出，随着固着剂加人量的增加，浆料液相的COD有不同程度的下降。文献报导, 使用一般的固着剂只能将滤液COD值下降15 -20%[7],但是意外的是，使用HCG时，COD的下降 率要比使用聚胺时高得多。这可能是因为HCG能与废纸浆液相中的某些COD成分（比如果胶类 物质）的结合能力要好于聚胺，这种结合能力很可能与氢键作用有关。

80

20

0.040.080.120.1600.040.080.120.16

图4 PA与不同分子1HCG固着剂对废纸装 滤液C0D含量的影响

图3 PA与不同分子量HCG固着剂对废纸浆 滤液阳离子需求量的影响

绝干固着刑加入量(％绝干浆）绝干固着剂加入置(％绝干浆}

80

400

0.040.080.12

绝干固着剂加入置(％绝千浆）

0.16

图6 PA与不同分子fHCG固着剂 对度纸浆滤水速度的影响

图5 PA与不同分子fHCG固着刑 对废纸浆滤液浊度的影响

另外阳离子瓜尔胶中,120分钟降解的HCG作用效果最好,未降解HCG和480分钟降解的 HCG作用效果次之，说明分子量适中的HCG与COD成分的结合能力最好，但是其中更深人的原 因有待于进一步探明。

从图5可以看出，固着剂的加人量在绝千浆的0.05%内时，不同分子量高阳离子度瓜尔胶控制废纸浆微胶粘物的特性,随着固着剂加人量的增加,浆料液 相浊度的下降十分明显，而加人量大于〇.〇5%后，浊度变化十分缓慢□这说明阳离子电解质的加 入对去除废纸浆浆料液相中的胶体物质组分相当有效。特别值得注意的是，尽管HCG的电荷密 度远小于聚胺，其去除胶体物质的效果等同于后者，说明HCG与胶体物质的作用原理除电性中和 与凝结作用外，还有其它作用机理存在，根据HCG的特殊化学结构，这种特殊的机理很可能就与 氢键作用有关。

图6表明了不同固着剂对浆料滤水性能的影响。由图可知，未降解的HCG对滤水速率的提高 最大，聚胺对滤水速率有一定程度的提高，但HCG120和HCG480对滤水速度的影响较小。理论 上，阳离子电解质与浆料组分之间可能存在电性中和(charge neutralization)、补丁(patching)和架桥 (bridging)等作用，纯粹的电性中和只能导致阴性和阳性电解质复合体的生成，补丁机理导致凝结 现象(coagulation)，架桥机理则导致絮凝现象(flocculation)。固着剂的电荷密度、分子量、分子构型 等的不同将导致不同的作用机理。上述结果表明:低分子量的HCG主要以电性中和的机理作用， 例如中和DCS中的DS(溶解物质），这对滤水性能的影响较小;聚胺则可能以凝结机理作用，胶体 粒子的凝结变大能促进滤水，而未降解HCG的作用机理则可能包括凝结、絮凝、氢键等多种作用。 2.2固着剂对纸页物理性能的影响

为更清楚地了解HCG具有的增强作用，研究过程中首先以纯针叶木为原料，打浆至打浆度 48°SR，加入不同降解程度的高取代度阳离子瓜尔胶后制备了手抄纸并进行了强度测定，结果见图 7〇

图7中采用T -TEST统计分析法对强度数据进行比较，从而确定经固着剂处理的样品与空白 样品间是否存在差异。该方法以P值表示差异的有意性，P值小于〇.〇5表示两者间存在明显的差 异，P值大于〇.05表示两者间在统计意义上没有差异[8]。对于统计意义上与空白处理没有差异的 点，在图中将它们表示在两条虚线之间（图8也作了同样的处理)。由图7可知：

'对抗张强度,未降解HCG (HCG0)少量使用时（绝干量小于0_07%),对抗张强度有增强作 用，用量增大时破坏了匀度，导致强度下降;HCG 30、120、480的分子量较低,导致勻度破坏的程度 较弱，对抗张强度没有不良影响;对撕裂强度，整体来看，阳离子瓜尔胶对撕裂强度有增强作用。 其中HCG 0对撕裂强度没有不良影响;HCG 30有明显的增强作用，当用量达到绝干量的0.14% 时，强度达到最大，用量继续增大,增强效果有所减弱;HCG 120的用量在0.14% (对绝干量）以内 时，对撕裂强度有增强作用;HCG480的用量小于0.07%(对绝干量）时，有增强作用，用量增大，增 强作用不明显;对耐折度，当HCG 0的用量大于0• 20%时，耐折度有明显的提高;HCG 30和HCG 120均有明显的增强作用;HCG 480的用量在0.14%以内时，对耐折度有提高作用。因此综合地 讲，对于较纯净的浆料系统，HCG的增强作用还是比较明显的，尤其是对耐折度的提高最为明显。

图8是使用脱墨废纸浆进行抄造时加人HCG对纸张其强度的影响。不同分子量高阳离子度瓜尔胶控制废纸浆微胶粘物的特性,由图可知：对抗张强度， 在整个作用量范围内，四种不同降解程度的HCG基本上没有不良影响;对撕裂强度的影响：当 HCG 0的用量小于0.14%时，对撕裂强度没用不良影响，用量大于0.14%时,反而会引起强度的下 降;HCG 30用量小于0• 07%时,会使强度下降，用量增大时,对撕裂强度没有不良影响;在整个用 量范围内,HCG120和HCG480对撕裂强度没用不良影响;对耐折度，在整个用量范围内，HCG 0和 HCG 30对耐折度有明显的提高作用;当HCG 120的用量达到绝干量的0.20%时，对纸张的耐折度 有所提高;HCG 480分子量最低，对纤维的絮凝作用小，对耐折度没有增强效果，但也没有不良影 响。综合地讲，与使用纯化学浆的情况相比,使用脱墨浆时HCG的增强作用减弱，但是仍然起到 了维持强度的效果，并且增加耐折度的效果仍然是最明显的。