塔拉膠的改性及在改善CTMP紙漿性能中的應(yīng)用.pdf

1、隨著能源、資源和環(huán)境問題的日趨嚴(yán)峻，如何高效率地利用生物質(zhì)資源，并由此獲取多種高附加值的化工原料和產(chǎn)品，引起了科學(xué)研究工作者的廣泛關(guān)注。作為環(huán)境友好型的造紙化學(xué)品，制備于植物來源的多糖膠可作為功能性助劑應(yīng)用于造紙工業(yè)，獲得增加紙頁強(qiáng)度、絮凝細(xì)小組分、助留助濾等作用。由于天然多糖膠存在著若干不足之處，影響著其在造紙應(yīng)用中的性能發(fā)揮。在本論文中，研究了一種新的植物來源的多糖膠—塔拉膠，探索了塔拉膠的改性，并且檢驗(yàn)了改性塔拉膠應(yīng)用于高得率紙漿

2、的作用效果，為拓展其在造紙工業(yè)中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　本文首先研究了所獲得的塔拉膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其流變學(xué)特性，繼而對(duì)塔拉膠進(jìn)行了改性處理，采用了包括陽離子改性、陰離子改性和交聯(lián)改性三種作用途徑，探討了塔拉膠的改性工藝，并對(duì)改性產(chǎn)物進(jìn)行特性表征。同時(shí)，將改性后的塔拉膠應(yīng)用于高得率紙漿，檢驗(yàn)了改性塔拉膠提高漿料助留助濾性能及改善紙漿強(qiáng)度性能的效果。研究塔拉膠化學(xué)組成和特性的結(jié)果表明，塔拉膠多糖主要由甘露糖和半乳糖組成，同時(shí)含有少量

3、的阿拉伯糖、葡萄糖及木糖，其中半乳糖和甘露糖的質(zhì)量之比約為4.2:1。塔拉膠具有植物多糖類的通常特征，溶液的黏度隨著濃度的升高而增加，表現(xiàn)出以黏度為主的性質(zhì)，而且彈性易于受到外加剪切應(yīng)力的影響。在頻率小于80 Hz時(shí)，膠液的黏性較強(qiáng)；大于80 Hz時(shí)，膠液的彈性較強(qiáng)。改性研究的結(jié)果表明：制備季銨鹽型陽離子塔拉膠宜將醚化劑與塔拉膠的質(zhì)量之比控制在0.3，反應(yīng)時(shí)間為3 h，反應(yīng)溫度為60℃，NaOH與塔拉膠的質(zhì)量之比為0.3。正交試驗(yàn)的結(jié)果

4、表明：對(duì)產(chǎn)物取代度影響最大的因素是用堿量，其次是反應(yīng)溫度和醚化劑用量，反應(yīng)時(shí)間的影響則相對(duì)較小。通過陽離子改性可使塔拉膠帶上正電荷，并且正電荷密度隨著取代度的提高而增加。紅外光譜和核磁共振氫譜分析均證實(shí)了陽離子改性的成功。將季銨鹽型陽離子塔拉膠應(yīng)用于高得率漿（Chemithermal Mechanical Pulp-CTMP），所抄制紙頁的強(qiáng)度性能得到提高，并且在中堿性條件下施用時(shí)效果更好。將季銨鹽型陽離子塔拉膠應(yīng)用于CTMP助留助濾的

5、試驗(yàn)時(shí)，陽離子塔拉膠用量為0.4％及取代度較高時(shí)，助留助濾的效果更好。陽離子塔拉膠的助留作用不具有抗剪切的能力。比較不同助留助濾體系的作用效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，陽離子塔拉膠與CPAM具有一定的復(fù)配效果。塔拉膠的陰離子改性的較佳工藝條件為：氫氧化鈉與塔拉膠質(zhì)量之比控制為0.3，堿化時(shí)間為30 min，氯乙酸鈉與塔拉膠的質(zhì)量之比為0.4，反應(yīng)溫度控制在70℃，陰離子化時(shí)間為2h。紅外光譜分析證實(shí)塔拉膠分子中引入了羧甲基基團(tuán)。陰離子改性后的塔拉膠，透光

6、率明顯高于未改性塔拉膠。將陰離子塔拉膠應(yīng)用于CTMP的漿內(nèi)添加，對(duì)紙頁強(qiáng)度有著一定的增強(qiáng)作用，在用量為0.3%時(shí)的增強(qiáng)效果最好。此外，陰離子塔拉膠的羧基含量為2.83%時(shí)，具有最好的增強(qiáng)效果。塔拉膠與硼砂有著良好的交聯(lián)能力，交聯(lián)物亦具有良好的抗剪切性能。Tara-B交聯(lián)物帶有負(fù)電荷，pH值對(duì)其電荷密度的高低有著直接的影響。Tara-B交聯(lián)物對(duì)紙頁有著較好的增強(qiáng)作用，添加量為0.3%時(shí)的增強(qiáng)效果最好。在用量較低的情況下，Tara-B/CP