植物膠的主要成分是半乳甘露聚糖,屬多糖類天然高分子化合物,分子量因來(lái)源不同而異。其結(jié)構(gòu)主要是由/5'-1,41J露糖苷的鏈連結(jié)著的。a-1,6/-p-.乳糖苷的旁枝單元所組成。同種植物的半乳糖和甘露糖比值保持不變,不同的植物有各自固定的比值植物膠在造紙工業(yè)中主要被用來(lái)作為增強(qiáng)劑、絮凝劑、助留助濾劑等,是一種環(huán)保型的天然造紙助劑。大多數(shù)隋況下,僅加入0.I Z--~O.35%就可達(dá)到有效的增干強(qiáng)效果。植物膠種類繁多,資源豐富,有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值,但目前除了田菁膠和瓜耳膠在卷煙紙和濾嘴棒紙中運(yùn)用較多以外,其他膠類在造紙工業(yè)中的應(yīng)用都非常有限,究其原因主要有兩點(diǎn):一是由于國(guó)內(nèi)植物膠生產(chǎn)工藝還不成熟,產(chǎn)品性能不穩(wěn)定,進(jìn)口植物膠價(jià)格又偏高;二是由于植物膠自身分子特點(diǎn),直接使用效果不是很理想需要進(jìn)行改性處理。因此要使植物膠在造紙中大量使用,應(yīng)在兩方面加強(qiáng)研究,一是天然植物膠的大量生產(chǎn),從植物的栽培、種植到植物膠的提取、分離,即使植物膠的原料資源豐富;另一方面就是根據(jù)需要對(duì)植物膠進(jìn)行改性,通過(guò)物理化學(xué)的改性,使其在性能方面達(dá)到適合紙張?jiān)鰪?qiáng)的需要。
造紙?jiān)鰪?qiáng)劑應(yīng)用的主要有田菁膠和瓜耳膠,二者都是半乳聚甘露糖。田菁膠分子主鏈?zhǔn)?一1,4苷鍵連接的甘露糖,并含有 一1,6苷鍵連接的半乳糖側(cè)鏈,且甘露糖與半乳糖的比例為2:1,分子結(jié)構(gòu),分子量在23萬(wàn)左右。天然田菁膠在溶脹性、水合性、粘性方面達(dá)不到造紙工業(yè)應(yīng)用的要求,因此在應(yīng)用前需對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性,田菁膠的改陛方法有磷酸酯化、羧甲基化、羥乙基化和氧化法,分別制得田菁膠磷酸酯、羧甲基田菁膠、羥乙基田菁膠、氧化田菁膠,其中田菁膠磷酸酯和羥乙基田菁膠的應(yīng)用較為成功。羥乙基田菁膠是在堿性乙醇介質(zhì)中用環(huán)氧乙烷與田菁膠反應(yīng)而制得,田菁膠及其衍生物作為增強(qiáng)劑用于卷煙紙和紙袋紙生產(chǎn)。它的主要作用,一是提高紙張的勻度;二是能提高紙張的裂斷長(zhǎng)等強(qiáng)度指標(biāo);三是提高細(xì)小纖維的留著率。
瓜耳膠是從豆科植物瓜耳豆中提取的一種高純化天然多糖。瓜耳豆原產(chǎn)于印度和巴基斯坦,我國(guó)自70年代初開(kāi)始較大規(guī)模地引進(jìn)瓜耳豆。瓜耳膠就是其分子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是一種非離子多糖,以聚甘露糖為分子主鏈,D_吡喃甘露糖單元之間以/3一l,4苷鍵連接。而D_吡喃半乳糖則以 a-I,6苷鍵連接在聚甘露糖主鏈上。瓜耳膠中甘露糖與半乳糖單元之摩爾比為2:1。瓜耳膠的分子量在20-30萬(wàn)f5_。其空間結(jié)構(gòu)為一種卷曲的球形結(jié)構(gòu)。對(duì)瓜耳膠的改性主要有兩個(gè)方面:一是在分子鏈上引入陽(yáng)離子基團(tuán),從而獲得一定的正電性,如用季銨鹽s-~2-羥丙基氯化銨與瓜耳膠原粉在有機(jī)溶劑中醚化反應(yīng)生成陽(yáng)離子瓜爾膠。這種帶正電的改性瓜耳膠可以與帶負(fù)電的纖維、填料粒子相互作用從而提高原有的助留、助濾和增強(qiáng)效果。另一改性方法是設(shè)法增加瓜爾膠分子鏈的長(zhǎng)度,增大其分子量,從而增強(qiáng)其架橋連接能力。國(guó)外有1/3的瓜耳膠用于造紙工業(yè)。使用最多的是經(jīng)過(guò)改性的陽(yáng)離子瓜耳膠和兩性瓜耳膠,作為濕部添加劑它可增加紙張的強(qiáng)度和不透明度等。其中陽(yáng)離子瓜耳膠在黑液存在下仍能有效地發(fā)揮作用,能適應(yīng)造紙廢紙水零排放的要求。我國(guó)瓜爾膠在卷煙紙和濾嘴棒紙的生產(chǎn)中應(yīng)用比較成熟,用它代替CMC與淀粉一起使用有很好的效果。