遮住活性的醇羟基。因而瓜尔胶具有最大的氢键
结合面积 ,当与纤维结合时 ,形成的氢键结合距离
短 ,结合力大。

为赋予瓜尔胶更好的使用性能 ,通常对瓜尔

胶原粉进行化学改性。瓜尔胶的改性主要有两个
方向 :一是在分子链上引入阳离子基团 ,从而获得
一定的正电性。如用季铵盐 3 - 氯 2 - 羟丙基氯
化铵与瓜尔胶原粉在有机溶剂中醚化反应生成阳
离子瓜尔胶。这种带正电的改性瓜尔胶便可以与
带负电的纤维、

填料粒子相互作用从而提高原有

的助留、

助滤和增强效果。另一改性方向便是设

法增加瓜尔胶分子链的长度 ,增大其分子量 ,从而
增强其架桥连接能力。

阳离子瓜尔胶在冷水中可溶 ,这与阳离子淀

粉相比是一个很大优势。另外 ,许多淀粉分子形
成螺旋状结构 ,而瓜尔胶分子则形成直链结构。
所以瓜尔胶的活性基团比阳离子淀粉更容易与纤
维接近 ,从而少量的阳离子瓜尔胶便可能达到较
多量阳离子淀粉才能达到的使用效果。

当今 ,聚丙烯酰胺和改性淀粉广泛应用于造

纸中的助留助滤剂。但其效果只能达到一定程
度。它们在提高滤水的同时可能使纤维过度凝
聚 ,从而降低纸页匀度和强度。天然瓜尔胶作为
造纸助剂时 ,可以提高纸页强度 ,减少灰斑形成并
提高纸页匀度。但它的缺点便是造成滤水困难 ,
从而降低了产量或提高了干燥部负荷。而经过化
学改性的两性或阳离子瓜尔胶则在很大程度上克
服了这一弊病。实验发现 ,这些改性的瓜尔胶能
在提高纸页滤水的同时保持或提高纸页匀度 ;通
过吸附细小纤维和粒子可以进一步改善滤水 ,同
时提高一次留着率。而在过去 ,这两方面都是互
斥的。

由于阳离子瓜尔胶的有效性主要取决于它与

纤维的亲和性 (即直接性) ,所以它并不与“阴离子
垃圾”

反应。鉴于这一点 ,阳离子瓜尔胶在黑液的

存在下仍能有效地发挥作用。对于新闻纸、

未漂

硫酸盐浆、

废纸浆等含有较多杂质的浆料 ,随着封

闭水循环的推广 ,阴离子垃圾的积累将显著增加。
这便会使得许多传统的造纸助剂如阳离子聚丙烯
酰胺 (CPAM) 等失去作用效果。阳离子瓜尔胶可
以有效地克服这一点。实验研究发现 ,阳离子瓜

尔胶在 Zeta 电位从 - 8 mV 到 0 mV 范围内效果最
好。该 Zeta 电位范围与绝大部分造纸过程相吻
合。

国外对瓜尔胶作为造纸增强剂、

助留助滤剂、

絮凝剂、

打浆增粘剂等领域都进行了深入的研究。

许多成果应用于造纸实践中。

Lindstrom 和 Soremark 将高分子助剂被浆料吸

收并发挥作用的过程分为三步 : ①助剂高分子从
溶液向溶液 —纤维界面迁移 ; ②穿过界面 ; ③助剂
高分子与纤维重新组织分布并在表面形成氢键结
合。②或 ③是决定性步骤。Derek Abson 等人在
此基础上对 4 种造纸助剂阳离子淀粉 (CS) 、

阳离

子聚丙烯酰胺 (CPAM) 、

阳离子瓜尔胶 (CGG) 、

阳

离子聚乙烯醇 (CPVA) 的助留助滤效果在动态滤
水仪上进行了实验研究。他们发现 ,步骤 ①是决
定性一步。在 4 种阳离子助剂中 ,虽然阳离子瓜
尔胶第 ①步的迁移吸收速率最慢 ,但无论对细小
纤维还是填料 ,其助留助滤效果都是最好的。

Swanson 研究表明 ,0. 5 %的分散刺槐豆胶加

入漂白亚硫酸盐浆可以降低 70 %的打浆时间并
提高 32 %的耐破度。而瓜尔胶被认为效果更佳。

Mason 认为瓜尔胶作为絮凝剂时会覆盖于纤维表

面 ,并像润滑剂一样使粗糙表面平滑 ,从而使纤维
滑过时不产生缠结。John W. Swanson 也认为瓜
尔胶使纸页匀度改善并不是因为它对纤维有分散
作用 ,而是因为延缓了纤维的凝聚和缠结。

瓜尔胶使用简单 ,不需要单独溶解设备 ,没有

分子链的剪切降解问题 ,无毒无害。阳离子瓜尔
胶也可以与阳离子淀粉及合适的有机酸混合后作
为增强和助滤剂 ,它比单独使用阳离子瓜尔胶或
阳离子淀粉效果都好。随着对瓜尔胶研究的深
入 ,这种天然的高分子造纸助剂必定会在现代化
的造纸工业中发挥更大作用。

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造纸化学品 　2002 (2)