張翰君，曹曉輝，楊青松

（廣西農(nóng)墾明陽生化集團(tuán)股份有限公司，廣西 南寧 530226）

淀粉是一種廉價(jià)的天然高分子，經(jīng)過改性在造紙行業(yè)的多個(gè)工藝過程都有應(yīng)用。本文主要研究一種使用于濕部施膠的兩性淀粉的制備和應(yīng)用。該型變性淀粉是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，在淀粉分子上鏈接上陽離子及陰離子基團(tuán)而得到的一種復(fù)合變性淀粉，對(duì)帶陰離子的纖維具有強(qiáng)的親合力，同時(shí)可以防止廢紙漿中陰離子的干擾，用于紙和紙板生產(chǎn)的濕部添加，能夠明顯提高紙和紙板的耐折度、耐破度、環(huán)壓強(qiáng)度等物理指標(biāo)。

1 材料、儀器及方法

1.1 材料

木薯原淀粉，2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，氫氧化鈉，無水硫酸鈉，冰醋酸，鹽酸，水。

1.2 儀器

恒溫水浴鍋2 個(gè)，1000mL 燒杯2 個(gè)，玻棒2 根，攪拌器3 個(gè)，膠頭滴管1 個(gè)，真空抽濾機(jī)及抽濾瓶，三口燒瓶，分析天平，NDJ-79 黏度計(jì)，烘箱。

1.3 方法

采用濕法工藝路線制備LXB-3 復(fù)合變性淀粉的工藝路線見圖1。

圖1 濕法制備LXB-3 復(fù)合變性淀粉的工藝路線

制備步驟如下：

1) 將一定量的木薯原淀粉加入水中，攪拌器不斷攪拌形成38%的懸浮液。

2) 將無水硫酸鈉溶于水中，加入淀粉懸浮液中。

3) 滴加氫氧化鈉、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨進(jìn)行陽離子反應(yīng)。

4)加入冰醋酸進(jìn)行羧甲基反應(yīng)。

5)滴加鹽酸，進(jìn)行中和。

6)洗滌烘干得成品。

2 結(jié)果與討論

2.1 2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量

造紙濕部施膠用淀粉的陽離子取代度值主要在0.025 0.035，從技術(shù)及成本考慮在0.030 左右較為合適，為了找出最佳的2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨用量范圍，對(duì)2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，即固定其它條件不變，只改變2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨的用量為4.5% 6.5%，試驗(yàn)測定結(jié)果見圖2。

圖2 取代度──陽離子試劑添加量曲線

從圖2 中我們可以看出在4.5% 6.5%范圍內(nèi)，取代度與陽離子試劑2, 3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨的添加量成正比關(guān)系，即取代度隨2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量的增大而提高。在本試驗(yàn)條件下，最佳添加量以6.0%為宜。

2.2 陽離子取代反應(yīng)時(shí)間

為了找出最佳的氧化反應(yīng)時(shí)間，對(duì)陽離子取代反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)，即固定其它條件不變(2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量為6.0%)，只改變陽離子取代反應(yīng)時(shí)間為1 5h，試驗(yàn)測定結(jié)果見圖3。

圖3 取代度──反應(yīng)時(shí)間曲線

從圖3 中我們可以看出在1 5h 范圍內(nèi)，取代度與陽離子取代反應(yīng)時(shí)間成正比關(guān)系，即取代度隨陽離子取代反應(yīng)時(shí)間的延長而提高。在本試驗(yàn)條件下，最佳氧化反應(yīng)時(shí)間以4h 為宜。

2.3 冰醋酸添加量

為了找出最佳的冰醋酸添加量，對(duì)冰醋酸量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，即固定其它條件不變，只改變冰醋酸添加量為0.3% 1.9%，試驗(yàn)測定結(jié)果見圖4。

圖4 羧甲基取代度──冰醋酸添加量曲線

從圖4 中我們可以看出在冰醋酸添加量0.3% 1.9%范圍內(nèi)，取代度與冰醋酸添加量成正比關(guān)系，即黏度隨交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間的延長而提高,在造紙濕部施膠上，羧甲基取代度達(dá)0.015 即有較佳助留效果，在本試驗(yàn)條件下，最佳冰醋酸添加量以1.5%為宜。

2.4 羧甲基反應(yīng)時(shí)間

為了找出最佳的羧甲基反應(yīng)時(shí)間，對(duì)羧甲基反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)，即固定其它條件不變(冰醋酸添加量1.5%)，只改變反應(yīng)時(shí)間為1 3h，試驗(yàn)測定結(jié)果見圖5。

圖5 羧甲基取代度──羧甲基反應(yīng)時(shí)間曲線

從圖5 中我們可以看出在1 3h 范圍內(nèi)，取代度與羧甲基反應(yīng)時(shí)間成正比關(guān)系，即取代度隨著反應(yīng)時(shí)間的延長而提高。在造紙濕部施膠上，一般羧甲基取代度達(dá)0.015 即有較佳效果，在本試驗(yàn)條件下，最佳取代反應(yīng)時(shí)間以2.3h 為宜。

2.5 pH 值的影響

pH 值對(duì)變性淀粉的反應(yīng)進(jìn)程有重要影響，對(duì)于陽離子化反應(yīng)而言，pH 為11.0 時(shí)，醚化劑的活性好，反應(yīng)效率高，淀粉分子結(jié)構(gòu)能很好地展開，有利于陽離子取代反應(yīng)的進(jìn)行。對(duì)于羧甲基反應(yīng)而言，pH為11.0 時(shí)反應(yīng)效率較好，因此本工藝pH 值控制在11.0。

2.6 LXB-3 復(fù)合變性淀粉性能指標(biāo)

水分≤15%，灰分≤0.8%，斑點(diǎn)≤6 個(gè)·cm-2，白度(457mm 藍(lán)光反射率)≥85%，細(xì)度(過0.150mm分樣篩)≤99.0%，黏度(6%，95℃，1h)≥100mPa·s，陽離子取代度0.025 0.035，羧甲基取代度0.01 0.02。

2.7 在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

在造紙工業(yè)中，LXB-3 復(fù)合變性淀粉用于廢紙作漿料的造紙濕部施膠，由于能抗廢紙漿中陰離子雜質(zhì)的干擾，與單一的陽離子變性淀粉相比有更顯著的應(yīng)用效果，能使紙張具有較高的物理強(qiáng)度。

基本生產(chǎn)條件：漿料：廢紙漿，車速60m·min-1，定量300g·m-2，抄寬1820mm。

試驗(yàn)過程：1) 先將CS-8 淀粉及LXB-3 淀粉分別糊化；2) 先后加入1%的CS-8 淀粉、LXB-3 淀粉抄紙；3) 記錄添加淀粉后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比見表1（以下為試驗(yàn)期間檢測結(jié)果的平均值）。

表1 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

3 結(jié)論

1) LXB-3 的 最 佳 制 備 工 藝 為pH=11，2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量6.0%，冰醋酸添加量1.5%，陽離子反應(yīng)時(shí)間4h，羧甲基反應(yīng)時(shí)間2.3h。2) 本次漿內(nèi)添加LXB-3 淀粉的試驗(yàn)，與添加普通的陽離子淀粉CS-8 淀粉相比，成紙質(zhì)量有明顯的改善，各項(xiàng)物理指標(biāo)均 有所提高,。

[1] 張友松.變性淀粉的生產(chǎn)與應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.

[2] 任海林.季胺型陽離子木薯淀粉制備研究[J]. 齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(3)：10-12.

[3] 劉華，劉溫霞，劉謙.陽離子淀粉的制備以及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用[J].湖南造紙，2007( 2)：32-34.

[4] 張燕萍.變性淀粉制造與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[5] 沈一丁,李勇進(jìn).高取代度陽離子淀粉的制備與應(yīng)用[J].造紙化學(xué)品，2002(3)：9-12.