造纸用复合变性淀粉的制备

摘要：以优质的食用鲜木薯淀粉为原料，制备了一种交联-氧化-季铵型阳离子醚化造纸用

三元复合变性淀粉。采用单因素和正交实验法考察了各种因素对产品性能的影响，优化了
该复合变性淀粉的制备工艺。应用该产品于草浆纸张抄造，使所造纸张的平均拉力达
2.9N/m

，比使用原淀粉所造纸张平均拉力高近 3 倍。解决了草浆原料所造纸品强度低，品

质差的难题。
关键词：复合变性淀粉，造纸，草浆，交联；氧化，阳离子

Preparation of Multi-Modified Starches for Papermaking

SUN Chen1,2,YUN Jian-min1,WU Long-min2,TIAN Ying-liang2

（College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070; Gansu

Engineering and Technology Research Center of Modified Potato Starch, Gansu, Dingxi, 743022）

Abstract: A multi-modified (cross-linked, oxidized, and quaternary ammonium cationic)
starch was prepared by the reaction of

edible tapioca

starch with POCl3, 3-chloro-2-

hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride, and hydrogen peroxide, respectively. This
product has been applied to the paper industry using straw pulps as raw materials.
Single factor tests and orthogonal experiments were carried out to find the impact of
various factors on the product properties and the paper quality. Optimization of the
modifying   starch   production   process   was   done.  The   use   of   the   product   in   paper
manufacture has been found to increase the average pull strength of the paper up to
2.9N/m2,   being   ca.   3   times   higher   than   that   using   native   starches.  This   research
provides a solution for low intensity and poor quality of paper produced using straw
pulps.
Keywords:   multi-modified   starch;   papermaking;   straw   pulp;   cross-linking;   oxidation;
cationic

0 前言

淀粉及其衍生物应用于造纸行业在我国

已有 60 多年的历史，有 60% 以上的变性淀

粉用于造纸行业。传统的造纸工艺都以木浆
为原料进行抄造，在木材资源日益匮乏的情
况下，造纸行业的发展收到了前所未有的挑
战。因此，将麦草浆、稻草浆、竹浆、玉米
秸秆、芦苇杆以及废纸浆等非木浆原料作为
纸张生产的新型材料受到人们的广泛关注

[1,2]

。但是，其所面临的问题是：所造纸品强

度差，无法满足应用要求。

淀粉经交联变性后，在淀粉分子中引入

了二酯键，即交联键，其强度远远大于分子
间的作用力

[1]

，它不但可以抑制淀粉颗粒吸

水溶胀性，而且可以大大增加淀粉所成膜的
强度，将其用于纸张抄造中后，预期可以起
到增加纸张强度的作用。淀粉经氧化变性后，
使其所成淀粉膜细腻、柔软，而且耐折强度
和拉伸强度均优于原淀粉

[1]

，将其用于纸张

抄造中后，预期可以起到增加纸张强度的作
用。季铵型阳离子醚化变性淀粉的分子结构
中具有阳离子基团，其在广泛的 pH 范围内

具有阳离子性，可对具有阴离子性的造纸天

然纤维形成吸附作用，在增加纸品强度的同
时可降低纸张抄造后的白水浓度，增加纤维
的留着率

[3-6]

。

本文的研究宗旨是以优质食用鲜木薯淀

粉为原料，制备一种交联-氧化-季铵型阳离

子醚化三元复合变性淀粉，应用于以稻草、
芦苇杆以及玉米秸秆为原料抄造的纸品制作
中，提高纸张强度和品质，为解决了日益匮
乏的木材资源与飞速发展的造纸行业之间的
矛盾提出一种思考。

1 材料与方法
1.1 实验仪器与材料
1.1.1 实验仪器

JJ-1 型电动搅拌器，HH-1 型电热恒温水

浴锅，PHS-3C 型数显酸度计，TDL-5A-W 型

台式离心机，101-4 型电热鼓风干燥箱，万

能粉碎机，移液枪，医用离心机（TL80-1

型），NDJ-1 型粘度计，自动凯式定氮仪

（KDN-103F 型）等。
1.1.2 实验材料
食用木薯淀粉（嘉吉淀粉有限公司，泰

国）。NaOH，HCl、POCl

（江苏常余化工