瓜尔胶在造纸工业上具有巨大的应用前景。瓜耳胶作为造纸助剂的优点由于瓜尔 胶大分子上没有非极性基团。伯羟基和仲羟基多是裸露在外面的，而且具有极高的活性。 导致瓜尔胶具有最大的氢键结合面积。瓜尔胶大分子和纤维具有相似的结构，相互之间可 以通过氢键连接。在造纸上瓜尔胶可以作为造纸增强剂，助留助滤剂。可以提高纸张的各 项物理指标，包括抗张强度，撕裂强度。同时还可以作为表面施胶剂。总之，瓜尔胶作为 —种高效环保的造纸助剂，具有巨大的应用前景。

　　

　　LindStrom[5，^高分子助剂和浆料发生相互作用的过程分为三步：①高分子助剂从溶液 里面迁移到溶液一纤维界面；②穿过界面；③高分子助剂通过氢键作用与纤维结合。②或 ③两步在他们之间起主要作用。

　　

　　硫酸铝首先加入，同时吸附于纤维和细小纤维的表面，使其显正电性，随后加入高分 子量的阴离子磺酸基羟丙基瓜尔胶。硫酸铝的加入首先产生一个阳离子补丁，为磺酸基羟 丙基瓜尔胶提供结合点。通过瓜尔胶与纤维直接的结合，减少了纤维之间的空隙，提高了 填料的留着率。

　　

　　磺酸基羟丙基瓜尔胶与硫酸铝复配作为填料助留剂和纸张增强剂的作用机理：由于磺酸基羟丙基瓜尔胶表面裸露出来大量的的羟基，同时瓜尔胶的结构和纤维相 似，所以改性瓜尔胶可以快速的吸附到纤维大分子的表面，和纤维大分子之间形成氢键作 用，促进了纤维之间的相互结合，减小了相互之间的间隙，提高了纸张的强度。

　　

　　4.2实验仪器和原料表4-1实验仪器Tab.4-1 Experimental instrument仪器名称型号生产厂家纸样抄取器ZQJ1-B-II陕西科技大学机械制造厂纤维解离器ZQS4陕西科技大学机械制造厂油压机ZQYC—II陕西科技大学机械厂水分测定仪HB43梅特勒一托利多仪器(上海） 有限公司精密天平AL204梅特勒一托利多仪器(上海） 有限公司电脑测控撕裂度仪DCP-SLY1000四川长江造纸仪器有限责仵 公司电脑测控耐折度仪DCP-MIT135四川长江造纸仪器有限责任 公司电脑测控抗张试验机 电脑测控厚度进度仪DC-KZ300CPC-HJY04A四川长江造纸仪器有限责任 公司四川长江造纸仪器有限责任 公司表4-2实恶'原料Tab.4-2 The raw materials of experiment原料产地木浆加拿大进口漂白针叶木硫酸盐浆(打浆度45 ° SR)

　　

　　磺酸基羟丙基瓜尔胶自制硫酸铝国药集团化学试剂有限公司滑石粉自山东华泰纸厂，98%过325目筛，白度85%4.3 4少片在ZQS4纤维解离器内把纸浆疏解5分钟，加入25%的滑石粉混合均匀，过一会再 加入一定量的硫酸铝水溶液混合均匀，再加一定量的配制好的磺酸基羟丙基瓜尔胶水溶 液，反应一定时间，在ZQJ1-B-II型纸页成形器上抄片，纸片定量在60g/m2左右，烘干， 整个抄纸过程的pH范围在5.6?5.9之间。在恒温恒湿室放置24h，测定纸张性能指标。

　　

　　4.4打浆度的测定打浆度的测定参见GB / T1054—2004。

　　

　　4.5纸张性能的测定定量的测定参见GB/T451.2—2002;抗张强度的测定参见GB/T453—2002;耐折度 的的测定参见GB / T457—2002;厚度的测定标准参见GB / T451.3—2002。

　　

　　4.6纸张紧度的测定紧度可由纸张的定量和厚度计算而得到。

　　

　　紧度计算公式：P- gr 5xl〇〇〇

　　

　　式中：g为纸张的定量，g/m2; 5为纸张的厚度，mm。

　　

　　4.7填料留着率的测定[S6]1纤维灰分C的测定参照GB / T742—2008;2纸料灰分B的测定参照GB / T742—2008;3滑石粉灼烧减量D;灰分％=GxlQQG!X(1〇〇-W)

　　

　　xlOO4纸页灰分A的测定和纸料灰分测定方法相同; 灰分计算公式：式中：G是灰渔的重量，g; Gi是风干试样的重量，g; W是试样的水分，％。 填料留着率的计算公式如下：?0.94x CA-C) x (1-B-D)

　　

　　Rt= (B-C)x(l-A-D)Xl00%4.8横酸基几丙基瓜尔胶与硫酸铭复配作用效果的讨论4.8.1硫酸铭添力口量对改性瓜尔胶助留效果及纸张性能的影响山田博[57]认为最有效的提高留着率的方法为改变系统的胶体化学，通过加入明矶是一 种很有效的手段，根据具体情况决定加入量[58]。由表4-3可知，加入硫酸铝后，磺酸基羟 丙基瓜耳胶确实提高了助留效果，但提高幅度不是很大。硫酸铝的加入量为0.6%的，留着 率从77.1%提高到81.3%，再继续增大硫酸铝的添加量，留着率反而出现了下降的趋势。 从表4-3得出，硫酸铝添加量从0.4%增大到1.0%，对于一次留着率的影响不大。所以硫 酸铝的添加量在0.6%较为合适，另外纸页的强度基本是随留着率的增大而下降。

　　

　　表4-3硫酸招添加量对改性瓜尔胶使用效果的影响Tab.4-3 The effect of aluminum sulfate added amount of modified guar gumA12 (so4)3 添加量％定量g/m2紧度g/cm3裂断长km耐折度(次）灰分%留着率%空白57.00.5153.4804013.1157.1059.20.4852.9412916.4277.40.460.50.4932.8712616.5377.50.657.90.4712.7412317.2481.30.859.60.4942.5562716.8978.51.061.90.4812.8412916.6475.4(空白为Al2 (S〇4)3和改性瓜尔胶都不加；以下均为添加0.25%的改性瓜尔胶) 4.8.2改性瓜尔胶的添加量对助留效果及纸张性能的影响在硫酸铝添加量为0.6%的时候，来考察改性瓜尔胶的添加量对助留效果及纸张性能的 影响。从表4-4中可知，纸页的灰分及填料留着率随着改性瓜耳胶的添加都得到了提高。 随着改性瓜耳胶加入量的提高，明显的增大填料和细小纤维的留着率，在瓜耳胶用~ _ 0.3%时，留着率达到了最大最高76.1%,继续增大改性瓜尔胶的添加量，留着率反而 降的趋势。随着填料留着率在纸页中的增大，填料粒子越来越多的填充在纤维之间，了纤维之间相互的接触机会的减少，相互之间氢键的数量的减少，相互之间结合力的减弱。 表4-4可以看出随着改性瓜尔胶的添加量的提高，纸张的物理强度成下降的趋势。同时由 于改性瓜尔胶与纤维之间的结果相似，增加了相互之间的氢键的数量，可以起到增强的作 用。在两方面的作用的共同的影响下，在改性瓜尔胶的添加量为0.25%的时候，纸张的物 理强度，裂断长和撕裂指数提高的较明显，但耐折度的变化不是很明显。所以综合考虑， 瓜尔胶的添加量为0.25%。

　　

　　表4-4瓜尔股的添加量对助留效果及纸张性能的影响Tab.4-4 The effect of Guar gum addition rate on the retention effect and paper properties瓜尔胶添 加量％定量g/m2紧度g/cm3裂断长km撕裂指数 2mN ? m /g耐折度(次）留着率%058.50.5133.7928.675750.10.1558.30.5163.4109.784859.70.2060.50.5243.3219.014167.20.2560.90.5243.68110.23370.10.3061.20.5273.3258.874176.10.3560.80.5323.2478.143472.50.4061.30.5333.2147.963472.1(注：本实验中，纸料灰分为19.38%,纸浆纤维灰分为0.54%,滑石粉灼烧减量为20.11%)

　　

　　4.8.3取代度对改性瓜尔胶留着效果及纸张物理性能的影响随着阴离子的取代度的提高，与Al3+离子的电中和能力越强。对于瓜尔胶添加量为 0.25%的时候，由表4-5得出，随着取代度的逐渐增大，填料粒子和细小纤维的留着率提高 的趋势相对较明显，但强度却有明显的下降。因此，当使用阴离子型的磺酸基羟丙基瓜耳 胶作为助留助滤剂时应同时需加入增强剂来补充其强度的减小量。取代度达0.31时填料留 着率相对最高，此时纸页的撕裂指数和裂断长较高但耐折度不高。

　　

　　表4-5阴离子取代度对使用效果的影响Tab.4-5 The effect of the substituting degree of anionDS定量紧度裂断长撕裂指数耐折度灰分留着率g/m2g/cm3kmmN #m2/g(次）%%0.0859.60.5113.63810.110811.8950.520.1258.60.5023.5869.89811.5648.f0.2659.50.5153.3359.65314.0662.040.3161.00.5213.67210.23815.4269.720.42.60.30.5163.5818.55915.2169.114.8.4改性瓜尔胶和瓜尔胶原粉对助留效果及纸张性能的影响在硫酸铝添加量为0.6%的时候，分别将瓜耳胶原粉和改性瓜耳胶按0.25%加入量加入 浆料抄片得表4-6。由表中可以看出，对填料和细小纤维的留着效果未改性瓜耳胶效果不 明显，同空白样比较提高了大约2.5%。随着留着率的提高，增强效果明显。磺酸基羟丙基 瓜尔胶能明显的提高填料的留着率，但纸张的强度同时也在下降。瓜尔胶原粉可能导致网 布滤水困难。表4-6表明，对于磺酸基羟丙基瓜尔胶的添加，滤水效果明显，提高滤水速 度。

　　

　　表4-6改性瓜尔胶和瓜尔胶原粉助留效果的比较 Tab.4-6 The retention effect comparison between modification of guar gum and guar gum项目定量g/m2紧度g/cm3裂断长km耐折度(次）灰分%留着率%空白60.50.5043.0513712.552.9瓜尔胶原粉61.70.5093.2454112.756.1改性瓜尔胶61.90.5072.9942713.562.34.9小结⑴通过对浆料中硫酸铝的添加量进行探讨，硫酸铝的添加量在0.6%较为合适，能够保 证纸张具有较高的强度，同时留着率也相对较高。

　　

　　⑵在硫酸铝添加量一定的时候，通过对改性瓜尔胶的添加量进行探讨，改性瓜耳胶加 入量在0.25%时，纸张中填料的留着率相对较高，同时纸张的撕裂指数和裂断长都相对较 高，不过纸张的耐着度下降明显。综合考虑，瓜尔胶的添加量为0.25%。