瓜爾豆膠產品中心 / Product Center

聯系我們 / Contact

  • 山東東達生物化工有限公司
  • 聯系人:王偉
  • 電 話:0533-8299008
  • 手 機:13280657534
  • 傳 真:0533-8299001
  • 郵 箱:sddaswchina@163.com
  • 網 址:http://www.midnightsweeps.com/
  • 地 址:山東省淄博市周村區開發區工業園區16號

兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究

發布日期:2014-10-13 16:45:39
兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究介紹
兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究
兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究,以氣乙酸鈉為陰離子化試劑,對陽離子瓜爾膠進行改性,采用半干法制備具有不 同羧基含量的兩性瓜爾膠。通過漿內添加研究了兩性瓜爾膠的羧基含量和用量對卷煙紙 助留助濾性能的影響,同時與陽離子瓜爾膠進行了效果對比,并考察了兩性瓜爾膠和非離子 瓜爾膠在卷煙紙中的復配使用效果。通過正交實驗獲得了制備兩性瓜爾膠的優化工藝:堿 化用堿量0.50%,堿化時間60min,陰離子化試劑與原料摩爾比為0.3:1,陰離子化時間3h, 反應溫度80°C。兩性瓜爾膠用作助留助濾劑具有更好的效果,羧基含量為2%左右時,在用 量為0.06%時效果較佳,紙漿打漿度下降Uj%,紙料總留著率和灰分分別提高了14.0%和 151.9%;與非離子瓜爾膠按2 :8復配使用時還可有效提高紙張強度。
煙紙生產中會加入約占定量45%的碳酸鈣以及助 ji卷燃劑和煙灰調節劑等助劑,因此,提髙各種助劑在 卷煙紙中的留著率意義重大[1]。瓜爾膠用于卷煙紙 不但具有優良的助留、助濾和增強效果,而且成紙在燃燒時 沒有異味。
天然植物多糖瓜爾膠與纖維素結構非常相似,其直鏈上 大部分伯羥基和仲羥基都處在外側,因此對纖維素有很強的 親和性,并能夠在纖維表面快速吸附,形成氫鍵,從而有效地 促進纖維之間的結合[2,3]。但是,瓜爾膠原粉的結構是一種蜷
曲的球形結構,雖然含有大量的親水基團羥基,但它的
大部分羥基處于分子內部,分子間的強作用力形成分子內自 交聯,難于快速完全地水合,使得整個聚糖分子的溶解性很 差,導致瓜爾膠原粉溶解速度慢、水不溶物含量髙、黏度不易 控制、耐電解質性以及耐剪切性較弱[4~6]等缺點,影響了其使 用性能和效果。經化學改性后的瓜爾膠其理化性質得到改善 和應用范圍進一步擴大,陽離子瓜爾膠作為助留助濾劑在卷 煙紙行業中已得到實際應用。兩性瓜爾膠同時含有陰陽離子 基團,具有一定的電性特征,其陽離子成分能自我吸附在纖維 上,陰離子成分借助陽離子物質與纖維吸附,在纖維與瓜爾膠 之間形成離子鍵[7],并且可以有效地降低紙漿中陰離子雜質的 影響。因此,兩性瓜爾膠具有更好的助留助濾效果[8]。
本實驗通過正交實驗優化,考察堿用量、堿化時間、陰離 子化試劑用量、陰離子化時間及反應溫度等因素對兩性瓜爾膠 羧基含量的影響,確定較佳的反應條件,并探討兩性瓜爾膠在 不同羧基含量及不同用量下對卷煙紙助留助濾性能的影響。
1實驗
1.1實驗原料
陽離子瓜爾膠:工業品,氮含量1.6%,黏度2080mPa.s, 無錫金鑫集團;非離子瓜爾膠:浙江民豐羅伯特紙業;闊葉木 漿:打漿度35°R,浙江民豐羅伯特紙業;針葉木漿:打漿度 70°R,浙江民豐羅伯特紙業;造紙填料級研磨碳酸鈣:白度 91%,壽光蔡倫申興精細化工有限公司。
1.2實驗設備
DHG-9123A電熱恒溫鼓風干燥箱:上海一恒科技; DNJ-5S數字黏度計:上海精密科學儀器廠ZT6-00紙樣抄 取器:中通恒泰裝備有限公司;GBJ-A型纖維標準解離器: 長春市月明小型試驗機有限責任公司;ZT7-00紙樣干燥器: 中通恒泰裝備有限公司;ZT4-00打漿機:中通試驗裝備有限 責任公司;ZQYCn油壓機:陜西科技大學機械r;TTM-500 型電腦抗張實驗機:杭州博科自動化技術有限公司;DCP -
NPY1200型電腦測控紙張耐破度儀:四川長江造紙儀器有限 責任公司;ZSE-1000型紙張撕裂度儀:長春市月明小型實驗 機有限責任公司;SX-2.5-10型箱式電阻爐:天津市泰斯特 儀器有限公司;RUKER TENSOR-27型紅外光譜儀:德國 布魯克公司;微量滴定管。
1.3兩性瓜爾膠的合成
將一定量的NaOH配制成醇/水溶液,噴灑到陽離子瓜 爾膠中,攪拌均勻后,在設定溫度下堿化一段時間;噴加氯乙 酸鈉水溶液,攪拌均勻后,在指定溫度下反應一定時間,得到 兩性瓜爾膠產品。兩性瓜爾膠產品用一定濃度的乙醇溶液浸 泡、洗滌、過濾,真空干燥后粉碎過篩(125目)即得純化后的 兩性瓜爾膠。
1.4兩性瓜爾膠羧基含量的測定
在均勻取樣的兩性瓜爾膠樣品中加入稀鹽酸,將羧酸鹽 轉化為酸的形式,洗滌過濾,用乙醇水溶液洗去陰離子和多 余的酸,洗滌后的試樣以酚酞為指示劑,用0.1mol/L標準氫 氧化鈉溶液滴定。以(1)式計算羧基含量(#):
"=[(CXFX0.045X100) /(mx A)]x100%⑴
式中,c-標準氫氧化鈉溶液濃度,mol/L;
F-標準氫氧化鈉溶液體積,ml; m-兩性瓜爾膠樣品質量,g;
A-兩性瓜爾膠樣品干度,%。
1.5紅外光譜
采用KBr壓片法測定反應原料陽離子瓜爾膠和改性產品 的紅外光譜,以確定產品的結構,波長范圍400~4000 cm-1。 1.6紙料的準備
取闊葉木和針葉木的混合漿在纖維標準解離器中按 1.5%的濃度疏解10min,然后稀釋至一定濃度,多次疏解使 全部的紙料混合在一起。
1.7改性瓜爾膠應用實驗
(1)取一定的紙料于1000ml塑料量筒中,在500r/min 下,加入一定量的非離子瓜爾膠溶液,攪拌2min;然后加入 50%用量的碳酸鈣(對絕干纖維),攪拌混合2min;再加入一 定量的陽離子或兩性瓜爾膠溶液,攪拌混合3min后,在紙樣 抄取器上進行抄片。同時取一定紙料于1000ml塑料量筒中, 利用打漿度測定儀測定打漿度。以肖伯爾氏打漿度表示紙料 的濾水性能。
(2)將抄造的濕紙頁在0.4MPa壓力下壓榨1min,然后 在紙樣干燥器中真空干燥10min。
(3)總留著率的測定
將干燥后的紙頁剪成小片,于已烘干至質量恒定的稱量
Jun., 2011 Vol.32, No.12 China Pulp & Paper Industry 27
瓶中,置于(105±1) *C烘箱中烘干至質量恒定,以下式計算總 留著率R):
R=[m1/(m2+rn3)]x1〇〇%
式中:mi*紙片烘干后的質量,g; m2為抄片前紙料中絕 干纖維質量,g;為抄片前紙料中絕干填料質量,g。
(4)灰分的測定
將(3)中已烘干的紙樣置于預先灼燒至質量恒定的瓷 坩堝中,先在電爐上仔細燃燒使其炭化,再移入髙溫爐中,在 (575±25) C溫度范圍內灼燒至灰渣中無黑色炭素,以下式 計算灰分含量(X):
X= [(m 3-m 2)/m 1]x 100%
式中:mi為絕干試樣質量,g; m2為灼燒后坩堝質量,g; m3為灼燒后盛有灰渣的坩堝質量,g。
(5)紙頁物性檢測
紙頁經恒溫恒濕處理后,按國家規定的標準測試方法測 定紙頁強度性能。
2結果與討論
2.1兩性瓜爾膠改性工藝優化
本實驗考察了堿用量、堿化時間、陰離子化試劑用量、陰 離子化時間及反應溫度對兩性瓜爾膠羧基含量的影響。采用 Li64(5)正交優化實驗,結果見表1。
隨著氫氧化鈉用量的增加及堿化時間的延長,NaOH能 使瓜爾膠轉化為強堿性和強親核型的瓜爾膠氧負離子,有利 于親核取代反應的進行,因而樣品的羧基含量逐步提髙;隨陰 離子試劑的用量增加及陰離子化時間的延長,試劑與瓜爾膠 活性羥基的接觸機會增多,樣品的羧基含量得到提髙;提髙 反應溫度,有利于瓜爾膠粉末的膨脹,增加了反應物分子間的 碰撞,反應速率得到提髙。由表1中的數據經極差分析可知, 各因素對產品羧基含量影響的順序依次為:堿用量、陰離子 化試劑用量、堿化時間、陰離子化時間和反應溫度;影響羧基 含量的各因素最優組合為:A2B3C3D3E0因此較佳的工藝條 件為:堿化用堿量0.50%,陰離子化試劑與原料摩爾比為0.3 :1,堿化時間60min,陰離子化時間3h,反應溫度80C。
2.2紅外光譜
圖1為原料陽離子瓜爾膠與兩性瓜爾膠(羧基含量為 2.01%)的紅外光譜圖。由圖可知,原料陽離子瓜爾膠的特征 吸收峰為:1489cm-1處為季銨基團上C-H鍵伸縮振動吸收 峰,1420cm-1處為C-N吸收峰,2360cm-1處為NH4+的振動吸 收峰;而兩性瓜爾膠樣品在1611cm-1處出現了羧甲基的特征 吸收峰,表明氯乙酸鈉與原料陽離子瓜爾膠發生反應,所得
28肀年取*第32卷第12期2011年6月 產物為兩性瓜爾膠。
3兩性瓜爾膠對卷煙紙助留助濾效果的影響
3.1不同指標的兩性瓜爾膠對卷煙紙助留助濾及紙頁性能 的影響
表2為不同羧基含量的兩性瓜爾膠樣品對卷煙紙助留助 濾及紙頁性能的影響。由表2可知,隨樣品羧基含量提髙,混 合漿料打漿度逐漸下降,卷煙紙總留著率和灰分逐漸提髙; 與此同時,兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究,隨灰分的增加,卷煙紙強度指標出現下降趨勢。綜 合考慮,本實驗選擇樣品AGG-3(羧基含量2.01%)。
3.2不同用量的兩性瓜爾膠對卷煙紙濾水性能的影響
圖2為兩性瓜爾膠樣品AGG-3在不同用量下對卷煙紙 漿料濾水性能的影響。由圖2可知,隨著兩性瓜爾膠用量的增 加,卷煙紙漿料打漿度不斷下降,即助濾效果越好,但加入量 超過0.06%時,打漿度下降的幅度變小。這是因為一定的纖維 表面積只能吸附一定量的兩性瓜爾膠,當纖維吸附一定量的 兩性瓜爾膠后,其本身可提供的吸附點減少,此時加大用量, 則兩性瓜爾膠被纖維吸附留著的比例下降,因而對濾水改善 的幅度降低。綜合考慮,兩性瓜爾膠的適宜用量為0.06%,在 此條件下卷煙紙漿料打漿度達到32°SR,下降13.5%。
3.3不同用量的兩性瓜爾膠對卷煙紙總留著率和灰分的影響
表1正交實驗結果
實驗
編號A堿用量
%B陰離子化 試劑用量 摩爾比C堿化 時間 minD反應 時間 hE反應 溫度 C羧基
含量
%
#10.250.1:1201500.41
#20.250.21402600.53
#30.250.31603701.68
#40.250.41804800.37
#50.500.1:1403801.59
#60.500.2:1204701.86
#70.500.3:1801602.11
#80.500.4:1602502.21
#90.750.1:1604600.70
#100.750.2:1803500.91
#110.750.3:1202801.87
#120.750.4:1401701.16
#131.000.1:1802700.55
#141.000.2:1601802.01
#151.000.3:1404502.11
#161.000.4:1203601.71
均值10.7480.8141.4601.4211.411
均值21.9401.3251.3491.2901.260
均值31.1611.9421.6501.4721.313
均值41.5951.3620.9861.2601.459
極差1.1921.1280.6640.2120.199
 
了be為no/ogy•技術進步 
 
波數cm-
0 7 4 1 8 9 8 8 8 7
0/0M泰細雄
 
0.00
0.02
0.04
助劑加入量%
0.06
0.0
75
8
 
圖1陽離子瓜爾膠與兩性瓜爾膠的紅外光譜圖
圖3不同用量的兩性瓜爾膠對卷煙紙總留著率的影響 
〇:(0。側^!!|
 
30 L
0.000.020.040.060.08
助劑加入量%
4 1
 
0.00
0.02
0.04
助劑加入量%
0.06
0.08
5
 
圖2不同用量兩性瓜爾膠對卷煙紙濾水性能的影響
圖3、圖4為兩性瓜爾膠樣品AGG-3在不同用量下對卷煙 紙總留著率和灰分的影響。由圖3和圖4可知,隨兩性瓜爾膠用 量的增加,卷煙紙紙料總留著率和灰分逐漸增大,在用量為 0.06%時達到最大值85.92%和15.67%,分別提髙了14.0%和 151.9%。這是因為兩性瓜爾膠中的陰離子基團對系統中的電 荷可以起到一定的平衡作用,同時消除雜陽離子基團的影響; 陽離子基團極易與帶負電荷的纖維與填料等靠靜電引力相互 吸附,并會產生絮凝現象,這種絮凝作用能將細小纖維和填料
包裹在微絮聚團內,提髙細小纖維與填料的留著率。
3.4兩性瓜爾膠與陽離子瓜爾膠效果對比
圖5為兩性瓜爾膠(AGG-3)與陽離子瓜爾膠在卷煙紙中 助留助濾效果的比較。由圖5可知,兩性瓜爾膠和陽離子瓜爾 膠均有明顯的效果,相比陽離子瓜爾膠,兩性瓜爾膠的效果 更優。在用量為0.06%時,與陽離子瓜爾膠相比,卷煙紙打漿
圖4不同用量兩性瓜爾膠對卷煙紙灰分的影響
隨兩性瓜爾膠用量的不斷提升,卷煙紙總留著率和灰分不斷提 髙,助濾效果不顯著,在兩性瓜爾膠與非離子瓜爾膠質量比為 3:7時,總留著率和灰分達到最大值81.92%和14.21%;非離子 瓜爾膠作為造紙增強劑使用,卷煙紙強度得到了明顯增強,在 質量比為2:8時,各項強度指標達到最大,兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究,而此時總留著率和 灰分也達到了較髙水平。綜合考慮,該體系的較佳配比是兩性 瓜爾膠與非離子瓜爾膠的質量比為2:8,在此條件下總留著率 和灰分為81.63%和14.14%,分別提髙8.0%和127.3%;抗張指 數、撕裂指數、耐破指數和裂斷長等強度指標達到27.68N.m/ g、9.08mN.m2/g、1.75kPa.m2/g和1622m,分別提髙12.3%、 10.9%、18.6%和24.1%。
4結論
4.1半干法制備兩性瓜爾膠的較佳工藝條件為:堿化用堿 
表2不同羧基含量的兩性瓜爾膠對卷煙紙助留助濾及紙頁性能的影響
序號羧基含量打漿度總留著率
% ° SR %灰分
%抗張指數 N.m/g撕裂指數 mN.m2/g耐破指數 kPa.m2/g裂斷長
m
空白03775.596.2224.658.191.611339
AGG-10.553384.5514.3720.636.591.641156
AGG-21.163484.7714.6121.677.171.571247
AGG-32.013285.9215.6724.738.211.511331
AGG-42.213483.9114.8223.638.121.551337
注:助劑添加量為0.06%,漿料配比(以下實驗相同):針葉木:闊葉木=3: 7。
Jun., 2011 Vol.32, No.12 China Pulp & Paper Industry 29
度下降5.9%,總留著率和灰分分別提髙了 2.5%和13.4%。
3.5兩性瓜爾膠和非離子瓜爾膠在卷煙 紙中的復配應用
表3為兩性瓜爾膠和非離子瓜爾膠在 卷煙紙中復配使用時對紙張性能的影響。 兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究,由表3可知,在該體系中助劑總用量為1%, 
0/0餅獅關也'
%畜
crso^^Lf
□空白
□陽離子瓜爾膠 兩性瓜爾膠
 
打漿度
總留著率
灰分
圖5兩性瓜爾膠與陽離子瓜爾膠助留助濾效果對比
注:助劑用量為0.06%。
表3兩性瓜爾膠和非離子瓜爾膠在卷煙紙中的復配應用
助劑打漿度總留著灰分抗張指數撕裂指數耐破指數裂斷長
添加量率%%N.m/gmN_m2/g kPa.m2/gm
空白3775.596.2224.658.191.611339
1:94576.5012.0025.548.541.751483
2:83981.6314.1427.689.081.911622
3:73981.9214.2126.598.241.791410
4:63981.4613.8625.037.841.621350
5:53781.1713.0724.577.021.571327
注:表中助劑添加量為兩性瓜爾肢與非離子瓜爾肢質量比,助劑總用量
占絕干纖維1%。
量0.50%,陰離子化試劑與原料摩爾比為0.3:1,兩性瓜爾膠的制備及其助留助濾性能的研究,堿化時間 60min,陰離子化時間3h,反應溫度80"C。
4.2與陽離子瓜爾膠相比,兩性瓜爾膠具有更優的助留助濾 效果。羧基含量為2%左右的兩性瓜爾膠效果較佳。用量為 0.06%時,卷煙紙打漿度下降13.5%,紙料總留著率和灰分提 髙率分別為14.0%和151.9%。
Headbox (流裝箱)
4.3兩性瓜爾膠與非離子瓜爾膠復配使用,可同時達到助留助濾和增強的效果。在兩性瓜爾膠與非離子瓜爾膠質量比為2:8時,卷煙紙總留著率和灰分分別提髙8.0%和127.3%;抗張指數、撕裂指數、耐破指數和裂斷長等強度指標分別提高。
本文推薦企業:山東東達生物化工有限公司(http://www.midnightsweeps.com/),是專業的瓜爾膠和瓜爾豆膠生產廠家,專業生產瓜爾膠和瓜爾豆膠。擁有雄厚的技術力量,先進的生產工藝和設備。山東東達生物化工有限公司全體員工為海內外用戶提供高技術,高性能,高質量的瓜爾膠和瓜爾豆膠產品。熱忱歡迎國內外廣大客戶合作共贏。
 
国产又色又爽又黄又刺激视频