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论文与综述・

壳聚糖及其衍生物在造纸工业中的应用

杨　强　刘　忠

天津科技大学　

(

天津　

300222)

摘　要 　全面介绍了壳聚糖及其衍生物在造纸湿部添加中的各种用途。壳聚糖可用于纸张的表面处理、

施

胶、

助留、

增强和造纸废水处理的絮凝剂

关键词 　甲壳素　壳聚糖　衍生物　助留　增强　施胶　絮凝

　　甲壳素在自然界中广泛存在

其存在量仅次于纤

维素。甲壳素

(chitin)

即

2 -

乙酰胺

- 2

脱氧

- D

葡萄

糖通过β

- l ,4

苷键连接而成的线性聚合物

属于天然

生物高分子化合物

其脱乙酰基后产物称为壳聚糖

(chitosan)

。严格来说

甲壳素

N -

乙酰基脱去

55 %

以

上

或者说

能在

1 %

盐酸或

1 %

乙酸中溶解

1 %

的脱乙

酰甲壳素

这种脱乙酰甲壳素才能称为壳聚糖。

壳聚糖大分子链上分布着许多羟基、

氨基、

还有一

些

N -

乙酰基

使得壳聚糖的化学性质非常活跃。从

1859

年发现壳聚糖以来

人们对壳聚糖进行了广泛、

深入的研究

已在食品、

医药、

纺织、

农业等领域得到了

广泛的应用。近年来

壳聚糖引起了造纸研究者的关

注。壳聚糖目前主要用于纸张的施胶、

纸张的表面改

性及纸张的增强助留和造纸废水处理等。

　纸张的表面处理

Rigby

报告过

用

3 %

中等粘度的乙酸溶液浸渍

再用乙酐处理

制成的纸张具有高抗水、

抗油及抗溶剂

性能。利用壳聚糖容易和戊二醛发生交联反应的特

点

先用壳聚糖处理纸张

再用戊二醛进行交联反应

可改善纸张的抗溶剂性

用

0. 3 %

～

0. 5 %

氰乙基壳聚

糖进行改性

抗水性可提高

倍

击穿强度提高

倍

电阻率和耐破度显著提高

印刷性能和机械强度也获

得改善。现在

利用壳聚糖和戊二醛进行交联反应

抄

制特种纸已不存在任何技术上的困难。用硅酸钠和壳

聚糖来处理纸张表面

能够改善物理强度和耐火性能

同时能够提高纸页的不透明度

但白度稍有下降。

　作施胶剂

壳聚糖是线性的天然高分子

具有很好的成膜性

能

其结构与纤维素相似

并且氨基在水溶液中ζ电位

为正

通过化学键和氢键能够固着在纤维上。和松香

胶施胶比较

用壳聚糖施胶具有较高的干、

湿耐破度和

收稿日期

:2002 - 10 - 12

撕裂度

较好的书写和印刷性能

并可在碱性介质中施

胶。壳聚糖本身还是一种防腐剂

用作纸张的表面施

胶剂

还起到良好的防蛀、

防霉作用

用于图书印刷类

纸张的生产

尤其受欢迎。但目前壳聚糖还是与其它

的施胶剂复合后用于浆内施胶

单一使用壳聚糖用于

浆内施胶的报道较少见。壳聚糖和松香、

氧化淀粉、

阳

离子淀粉、

PAM

等制成复合施胶剂使用

还可与明胶、

多元醇

多元酸等复合

可制成复合型施胶剂

抄制成

的特种纸用于胶版印刷

其印刷版既能吸水

又能吸收

油墨。交联后的壳聚糖的施胶效果会更好。具体用于

表面施胶的壳聚糖

是利用壳聚糖容易与甲醛发生交

联反应的特点

先将壳聚糖与甲醛

(

也可用戊二醛

)

进

行交联

然后再与改性淀粉按

∶

的比例进行配比

即

可用作纸张的表面施胶剂。与传统的

PVA (

聚乙烯醇

)

表面施胶剂或单一氧化淀粉表面施胶剂相比

纸张有

更高的拉毛强度、

更好的平滑性及适印性

同时对改善

纸张的伸缩性、

撕裂度与裂断长均有良好的作用。究

其原因

一般认为是由于壳聚糖既可以与纤维素中的

羟基形成较强的氢键结合

还可以与醛基作用生成 —

CH = N

—键

即西佛碱结构

因而提高了纸张的强度。

壳聚糖除用作表面施胶剂外

还可用于浆内施胶。将

碱化后的壳聚糖与氯乙酸反应

制得可直接溶解于水

的羧甲基壳聚糖

其溶液用作纸浆的施胶剂

具有高的

干、

湿耐破度和撕裂度

且表面光滑、

书写流利

具有良

好的印刷性能

不因紫外线照射而褪色。

　作助留剂

壳聚糖在酸性介质中可呈阳离子性

分子量高

与

纤维素通过化学键和氢键或架桥作用来凝聚助留。壳

聚糖和磷酸酯淀粉可以组成双元助留体系

不加明矾

时其助留效果明显。因在酸性条件下

壳聚糖呈阳离

子性

带正电荷

因此可和填料、

磷酸酯淀粉和纤维发

生中和作用

使它们絮聚

;

此外壳聚糖和磷酸酯淀粉都

是长链高分子

壳聚糖和填料和纤维发生架桥作用

同

时吸附若干个粒子

从而达到高的留着率。

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　2003 年　第 2 期　　　　　　　　　　

《黑　龙　江　造　纸》　　　　　　　　　　　　　　　　　　