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提鍵要:研究了不同種源、不同取代度的各種變性淀粉在不同濕部化學(xué)特性下在麥草漿上的留著情況，且用桉木漿做了對照實驗。總的說來，淀粉在麥草原漿上的留著率較桉木原漿上高，在桉木原漿上的添加量以不超過2%為宜，在麥草原漿上的添加量以低于3%為宜。關(guān)鍵詞:變性淀粉；麥草漿；濕部化學(xué)程金蘭，碩士，主要從事造紙濕部化學(xué)的研究?！∽冃缘矸凼窃旒埞I(yè)重要的添加劑，以造紙原料消耗計，其用量居纖維、填料后的第三位[1]。在北美與西歐的紙張增強劑中，變性淀粉占95%左右。根據(jù)J. C. Roberts與Richard D. Harvey等人的研究成果[2,3]，留著在紙頁上的淀粉越多，紙頁的強度越好。研究淀粉在漿料上的留著對反映其增強效果有重要意義?！?實實驗原料與方法麥草原漿，打漿度37°SR;漂白桉木原漿，打漿度37°SR;聚乙烯亞胺（PEI），濃度5%，粘度500mPa.s; pHS-10A數(shù)字酸度/離子計;DDS-11A電導(dǎo)率測定儀;BZF-1鮑爾式紙漿纖維篩分儀;UV-2201分光光度計;變性淀粉（見表1）。淀粉留著檢測方法參照Tappi T419標(biāo)準(zhǔn)，在最大波長處，分別測不同變性淀粉在一定濃度梯度下的吸光度，作吸光度A--淀粉液濃度C的工作曲線。移取一定量的淀粉液表1變變性淀粉的種類與性質(zhì)型號種 源取代度A-C線性回歸方程離子型生產(chǎn)廠家HAC-03TC-20TC-35C50TAM-HSB209-1B209-2玉米木薯木薯馬鈴薯馬鈴薯玉米玉米0.049 0.0240.0420.060.042A:C=2:1A:C=3:1A=0.00915C+0.0177A=0.0077C+0.0838A=0.01558C+0.0534A=0.01401C+0.0649A=0.01125C+0.0693A=0.0126C+0.0537A=0.0168C+0.0504陽離子陽離子陽離子陽離子陽離子兩性兩性江西紅星荷蘭EMCAT荷蘭EMCAT荷蘭EMCAT泰國AVEBE江西紅星江西紅星加入500ml濃度為0.4%的漿料中,攪拌15min后轉(zhuǎn)移到肖氏打漿度儀中，提起錐形蓋，從側(cè)管收集前100ml濾液[4]，沉淀,移取25ml上層清夜,測濾液中淀粉的吸光度,根據(jù)A--C工作曲線計算得濾液中淀粉的濃度，知淀粉的留著情況（mg淀粉/g絕干漿）?！?結(jié)結(jié)果與討論影響變性淀粉留著的因素很多，主要分兩方面，一是漿料濕部化學(xué)特性和濕部化學(xué)環(huán)境的影響，二是變性淀粉自身性質(zhì)的影響。2.1漿漿料濕部化學(xué)特性對淀粉留著的影響2.1.1不不同比表面積纖維組分對淀粉留著的影響變性淀粉在漿料上的吸附遵循Langmuir吸附曲線，即單分子層吸附[5]。當(dāng)濃度低時，吸附量與溶質(zhì)濃度成正比；當(dāng)濃度高時，吸附逐漸接近于一個飽和吸附值。圖1表現(xiàn)的是陽離子淀粉C50T（用量3%）在不同級分的麥草漿上的留著情況。對于同一種漿料來說，細小纖維組分的比表面積要比長纖維組分的比表面積大。從圖上可以看出，淀粉在R30組分上的留著率僅為58%，隨著各組分比表面積的增加，淀粉的留著率也相應(yīng)增加。在P100組分上的留著率高達90%，說明漿料比表面積越大,吸附能力越強，陽離子淀粉的留著主要是通過表面吸附起作用的。圖1 淀淀粉在不同比表面積漿料上的留著2.1.2漿漿料pH值對淀粉留著的影響漿料pH值對淀粉留著的影響見圖2（漿料濃度0.2%），陽離子淀粉C50T（用量3%）在麥草漿pH值為7.5時留著率接近98%，隨著pH的降低，淀粉在漿料上的留著率逐漸降低，在pH為4.5時，則只有51.7%，降了近一半。漿料pH值的降低抑制了纖維表面羧基的電離，使陽離子淀粉與纖維表面之間的結(jié)合點減少，淀粉在漿料上的留著率降低。2.1.3電電導(dǎo)率對淀粉留著的影響無機鹽的存在會影響溶質(zhì)的吸附，S. Malton[6]等人認為，鹽濃度的增加，會給陽離子淀粉吸附帶來三個方面的影響：（1）鹽濃度的增加，降低了助劑和纖維之間的靜電吸引，從而阻滯了助劑吸附；圖2麥麥草漿pH值對淀粉留著的影響（2）鹽濃度的增加，會使纖維縮水（shrinkage）退脹(deswelling)，比表面積減小，這對細料來說尤其明顯，淀粉在長纖維組分和細料之間的吸附將重新分布；（3）高聚物淀粉的縮水，這將有利于陽離子淀粉在漿料上的留著。本文用NaCl鹽調(diào)節(jié)漿料的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率對淀粉留著的影響見圖3（陽離子淀粉C50T，3%用量）。在電導(dǎo)率低于1000μS/cm左右時，陽離子淀粉C50T在桉木原漿上的留著隨電導(dǎo)率增加而略微增加，高于1000μS/cm后，陽離子淀粉留著開始下降。麥草原漿由于本身電導(dǎo)率就高，增加電導(dǎo)率只在低于600μS/cm時淀粉留著略有提高，而后呈下降趨勢，這可能是因為麥草原漿中細料含量高，而細料中包含大量的薄壁細胞，在鹽濃度增加時容易退脹，而使比表面積減小，淀粉留著降低?？傊}濃度過高不利于淀粉的留著。圖3電電導(dǎo)率對淀粉留著的影響2.1.4電陰離子捕集劑（ATC）對淀粉留著的影響漿料中的干擾物質(zhì)也稱“陰離子廢料”，一般通過產(chǎn)生沉淀及干擾化學(xué)添加劑等方式對造紙過程產(chǎn)生不利影響。當(dāng)干擾物質(zhì)含量達到一定濃度時，通常在添加劑前加入電荷中和劑以中和干擾物。如硫酸鋁、PAC和低分子量、高電荷密度的陽離子聚合電解質(zhì)（如PEI）等。添加0.05% PEI前后陽離子淀粉C50T（3%用量）在漿料上的留著見圖4。在加了ATC后，陽離子淀粉留著率有了進一步提高。這主要是因為加入PEI后，漿料中的部分陰離子廢料得到了清理，減少了陽離子淀粉在這一方面的消耗量。2.2不不同取代度、不同種源變性淀粉的留著不同不同種源原淀粉的性質(zhì)比較見表2。在本文選用的三種淀粉中，馬鈴薯淀粉分子量最高，其次是木薯淀粉，玉米淀粉最低。另外，馬鈴薯淀粉中還含有磷酸基，使馬鈴薯陽離表2原原淀粉的性質(zhì)性   質(zhì)玉米淀粉馬鈴薯淀粉木薯淀粉結(jié)合磷 %（干基）支鏈含量 %直鏈平均DP支鏈平均DP（×106）0.00729300.3～20.087949000.3～30.008326000.3～3子淀粉具有部分兩性淀粉的性質(zhì)。在等溫條件下，做不同淀粉的留著實驗，結(jié)果見圖5。添加量低于2%時，陽離子淀粉在漿料上的留著量隨添加量的增加而增加，幾乎是100%留著。隨著淀粉添加量的進一步增加，TC35與C50T等陽離子淀粉的留著都開始離100%留著的直線越來越遠，趨向一定值。低取代度的陽離子淀粉的最大留著率比中、高取代度的陽離子淀粉大。但并不是取代度越低越好，P. Mendes等人的研究[7]指出，陽離子淀粉的取代度過低，其吸附性能跟原淀粉接近，淀粉與纖維間的結(jié)合力小，淀粉的留著率低。在用量低于4%時，陽離子淀粉在麥草原漿上的留著要比兩性淀粉好，淀粉添加量超過4%時，兩性淀粉在麥草原漿上的留著有后來者居上之勢。在用量較低時，陽離子淀粉很容易吸附在纖維表面上，作用力強，當(dāng)超過了一定的添加量后（如圖中的3%），漿料系統(tǒng)中的電荷會發(fā)生逆轉(zhuǎn)，從而阻止了陽離子淀粉在漿料表面的進一步吸附與留圖5不不同變性淀粉在麥草漿上的留著著，使淀粉留著趨于一定值。而兩性淀粉中還含有陰離子基團，對系統(tǒng)中的電荷可以起到一定的平衡作用，添加量超過3%時淀粉留著仍呈上升趨勢。從圖上我們還可以看出，留著率大小順序為：玉米淀粉HAC-03＜木薯淀粉TC35＜馬鈴薯淀粉AM-HS。在取代度相當(dāng)時，馬鈴薯陽離子淀粉的留著率最高。　3結(jié)結(jié)論論3.1 淀粉在漿料上的留著過程復(fù)雜，不僅是一個物理吸附的過程，也是靜電吸引與電性中和的過程，跟淀粉種類與性質(zhì)、漿料的性質(zhì)以及環(huán)境的溫度、pH、電導(dǎo)、陰離子廢料含量等都有關(guān)系。但總的說來，麥草原漿上的淀粉留著率較桉木原漿上的高，淀粉在桉木漿上的添加量以不超過2%為宜，在麥草漿上的添加量以低于3%為宜，低取代度的陽離子淀粉的留著率在高用量時比高取代度的高。淀粉留著越高，增強效果越好，所以在低剪切力的系統(tǒng)中，應(yīng)用取代度低的陽離子淀粉做增強劑可以降低成本。 3.2 兩性淀粉在用量小于4%時，留著率不及陽離子淀粉。陽離子淀粉的留著率隨漿料pH值的降低而降低。3.3 在取代度相當(dāng)時，馬鈴薯陽離子淀粉在纖維上的留著率要比玉米陽離子淀粉和木薯陽離子淀粉稍高。3.4 電導(dǎo)率過高不利于陽離子淀粉在漿料上的留著。 參考文獻 [1] 張友松主編.變性淀粉生產(chǎn)與應(yīng)用手冊.北京:中國輕工業(yè)出版社，1999:222[2] Richard D Harvey.Alkaline papermaking.a Tappi Press Anthology of Published Papers,1990：313～333[3] J C Roberts,et al.Tappi J,1986,(10):88～93[4] 曹光銳等.造紙技術(shù)通訊,1980,（2）：9～15[5] Joseph Marton.Tappi J,63(4):87[6] Stan Malton,et al.Appita J,l51(4):292～298[7] P Mendes,et al.Appita J,2001，(1):45