造纸湿部施胶用两性淀粉LXB-3 的制备及性能研究

张翰君，曹晓辉，杨青松

（广西农垦明阳生化集团股份有限公司，广西 南宁 530226）

淀粉是一种廉价的天然高分子，经过改性在造纸行业的多个工艺过程都有应用。本文主要研究一种使用于湿部施胶的两性淀粉的制备和应用。该型变性淀粉是经过化学反应，在淀粉分子上链接上阳离子及阴离子基团而得到的一种复合变性淀粉，对带阴离子的纤维具有强的亲合力，同时可以防止废纸浆中阴离子的干扰，用于纸和纸板生产的湿部添加，能够明显提高纸和纸板的耐折度、耐破度、环压强度等物理指标。

1 材料、仪器及方法

1.1 材料

木薯原淀粉，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，氢氧化钠，无水硫酸钠，冰醋酸，盐酸，水。

1.2 仪器

恒温水浴锅2 个，1000mL 烧杯2 个，玻棒2 根，搅拌器3 个，胶头滴管1 个，真空抽滤机及抽滤瓶，三口烧瓶，分析天平，NDJ-79 黏度计，烘箱。

1.3 方法

采用湿法工艺路线制备LXB-3 复合变性淀粉的工艺路线见图1。

图1 湿法制备LXB-3 复合变性淀粉的工艺路线

制备步骤如下：

1) 将一定量的木薯原淀粉加入水中，搅拌器不断搅拌形成38%的悬浮液。

2) 将无水硫酸钠溶于水中，加入淀粉悬浮液中。

3) 滴加氢氧化钠、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行阳离子反应。

4)加入冰醋酸进行羧甲基反应。

5)滴加盐酸，进行中和。

6)洗涤烘干得成品。

2 结果与讨论

2.1 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵添加量

造纸湿部施胶用淀粉的阳离子取代度值主要在0.025 0.035，从技术及成本考虑在0.030 左右较为合适，为了找出最佳的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵用量范围，对2,3-环氧丙基三甲基氯化铵添加量进行单因素试验，即固定其它条件不变，只改变2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的用量为4.5% 6.5%，试验测定结果见图2。

图2 取代度──阳离子试剂添加量曲线

从图2 中我们可以看出在4.5% 6.5%范围内，取代度与阳离子试剂2, 3-环氧丙基三甲基氯化铵的添加量成正比关系，即取代度随2,3-环氧丙基三甲基氯化铵添加量的增大而提高。在本试验条件下，最佳添加量以6.0%为宜。

2.2 阳离子取代反应时间

为了找出最佳的氧化反应时间，对阳离子取代反应时间进行单因素试验，即固定其它条件不变(2,3-环氧丙基三甲基氯化铵添加量为6.0%)，只改变阳离子取代反应时间为1 5h，试验测定结果见图3。

图3 取代度──反应时间曲线

从图3 中我们可以看出在1 5h 范围内，取代度与阳离子取代反应时间成正比关系，即取代度随阳离子取代反应时间的延长而提高。在本试验条件下，最佳氧化反应时间以4h 为宜。

2.3 冰醋酸添加量

为了找出最佳的冰醋酸添加量，对冰醋酸量进行单因素试验，即固定其它条件不变，只改变冰醋酸添加量为0.3% 1.9%，试验测定结果见图4。

图4 羧甲基取代度──冰醋酸添加量曲线

从图4 中我们可以看出在冰醋酸添加量0.3% 1.9%范围内，取代度与冰醋酸添加量成正比关系，即黏度随交联反应时间的延长而提高,在造纸湿部施胶上，羧甲基取代度达0.015 即有较佳助留效果，在本试验条件下，最佳冰醋酸添加量以1.5%为宜。

2.4 羧甲基反应时间

为了找出最佳的羧甲基反应时间，对羧甲基反应时间进行单因素试验，即固定其它条件不变(冰醋酸添加量1.5%)，只改变反应时间为1 3h，试验测定结果见图5。

图5 羧甲基取代度──羧甲基反应时间曲线

从图5 中我们可以看出在1 3h 范围内，取代度与羧甲基反应时间成正比关系，即取代度随着反应时间的延长而提高。在造纸湿部施胶上，一般羧甲基取代度达0.015 即有较佳效果，在本试验条件下，最佳取代反应时间以2.3h 为宜。

2.5 pH 值的影响

pH 值对变性淀粉的反应进程有重要影响，对于阳离子化反应而言，pH 为11.0 时，醚化剂的活性好，反应效率高，淀粉分子结构能很好地展开，有利于阳离子取代反应的进行。对于羧甲基反应而言，pH为11.0 时反应效率较好，因此本工艺pH 值控制在11.0。

2.6 LXB-3 复合变性淀粉性能指标

水分≤15%，灰分≤0.8%，斑点≤6 个·cm-2，白度(457mm 蓝光反射率)≥85%，细度(过0.150mm分样筛)≤99.0%，黏度(6%，95℃，1h)≥100mPa·s，阳离子取代度0.025 0.035，羧甲基取代度0.01 0.02。

2.7 在造纸工业中的应用

在造纸工业中，LXB-3 复合变性淀粉用于废纸作浆料的造纸湿部施胶，由于能抗废纸浆中阴离子杂质的干扰，与单一的阳离子变性淀粉相比有更显著的应用效果，能使纸张具有较高的物理强度。

基本生产条件：浆料：废纸浆，车速60m·min-1，定量300g·m-2，抄宽1820mm。

试验过程：1) 先将CS-8 淀粉及LXB-3 淀粉分别糊化；2) 先后加入1%的CS-8 淀粉、LXB-3 淀粉抄纸；3) 记录添加淀粉后的试验数据。

试验结果的对比见表1（以下为试验期间检测结果的平均值）。

表1 试验结果对比

3 结论

1) LXB-3 的 最 佳 制 备 工 艺 为pH=11，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵添加量6.0%，冰醋酸添加量1.5%，阳离子反应时间4h，羧甲基反应时间2.3h。2) 本次浆内添加LXB-3 淀粉的试验，与添加普通的阳离子淀粉CS-8 淀粉相比，成纸质量有明显的改善，各项物理指标均 有所提高,。

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