造纸用变性淀粉及其主要性能特征
变性淀粉对造纸行业具有明显的经济和社会效益:
(1)能明显提高纸张的各种物理强度,提高质量和档次,降低木浆配比。
(2)能提高细小纤维、填料的留着,提高成纸的灰分、白度和不透明度,同时还可以借阅能耗,减少湿部断头,减轻纸厂三废污染等。
(3)能改善施胶效果,节约施胶剂用量。
(4)能明显改善以上适性,使印刷时不已断头、掉毛、掉粉和糊版,并增加对油墨的吸附能力,使色彩鲜艳,字迹清晰等。
(5)还可代替价格昂贵的合成树脂、干酪素等作为表面施胶和涂布粘合剂,能明显降低涂布加工纸的生产成本。
(6)变性淀粉还可做为纸制品的粘合剂。具有粘结力强,成本低,对环境污染轻等特点。
造纸淀粉若按其使用方法分,可分为4大类:将内添加淀粉、喷雾淀粉(层间增强为主)、表面施胶淀粉和涂布淀粉。可以说,变性淀粉几乎适用于造纸的全过程。
一、阴离子淀粉
1、氧化淀粉
目前多数生产厂家采用次氯酸钠氧化剂。淀粉经氧化作用引起解聚,结果产生低粘度分散体并引进羰基和羧基,使其链淀粉的凝沉趋向减少而糊液粘度稳定性增加。与原淀粉比较,氧化淀粉的物化性能发生了较大的变化:
(1)优于氧化剂对淀粉有漂白作用,氧化淀粉的色泽较原淀粉颗粒为白,而且氧化处理的程度越高,淀粉越白。但是,用次氯酸钠氧化过的淀粉对热更敏感,在过高的温度下烘干,淀粉也会变色。
(2)氧化淀粉的颗粒也不同于原淀粉,颗粒中,径向裂纹随氧化程度增加而增加。当在水中加热时,颗粒会随着这些裂纹裂成碎片。
(3)用次氯酸钠氧化后的淀粉颗粒,变化的另一些特征是对甲基蓝及其它阳离子染料的敏感性,这主要是经氧化的淀粉已带了弱阴离子性,容易吸附带阳电荷的染料。
(4)氧化淀粉随着氧化程度的增加,分子量与特性粘度降低,羧基或羰基含量增加。
在造纸工业上,氧化淀粉主要用作涂布粘合剂和表面施胶剂。
2、磷酸酯淀粉
磷酸酯淀粉是阴离子衍生物,与原淀粉比较,糊液的粘度、透明度及稳定性均有明显的提高,即使很低的酯化程度,糊的性质也改变很大。当取代度在0.07时,产品遇冷水膨胀,膨胀的程度与水的硬度有关。盐的加入会引起粘滞状糊液变稀。
磷酸酯淀粉在造纸上主要用作助留、助滤剂和增强剂。经特殊工艺加工处理的还可用做涂布粘合剂和层间增强剂。
3、羧甲基淀粉
优于CMS胶液透明、细腻、粘度高,粘结力大,流动性、溶解性好,具有较好的乳化性、稳定性和渗透性,不易腐败霉变。在造纸上用作湿部添加为主,作为纸张增强剂。低取代度、低粘度产品可用作表面施胶剂,并能与PVC合用形成抗油性及水不溶性的薄膜。
二、阳离子淀粉
造纸上所有取代度一般为0.01 ~ 0.07。尽管取代度不高,但原淀粉的性质已大大改变,主要表现在以下:
1、胶化温度大大下降。
2、Zeta电位升为阳性。
3、随着取代度的提高,糊液的粘度、透明度和稳定性明显提高。
目前,阳离子淀粉的最主要的应用领域是造纸工业,其主要优点有:
1、能改善纸的耐破度、抗张力、耐折度、抗掉毛性等族多物理性质。
2、提高松香、矾土的施胶效果。
3、提高纸浆滤水性能和抄造速度。
4、能提高各种染料和填料的保留率,从而减低造纸成本。
5、作为胶乳、合成树脂等的固定剂和乳化剂,以及中性施胶剂的分散剂,也同样显出良好的效果。
6、减少废水污染的程度,有益于消除公害。
三、两性及多元变性淀粉
这一类淀粉是在同一淀粉分子中分别接上了阳离子和阴离子或其它取代基,其离子性为中性或微阳性,胶化温度比原淀粉低。由于分子中各基团的相互协调作用,使其性能更优异,应用效果更突出,专用性更强,主要用作造纸湿部添加,起增强、助留、助滤等作用。
四、非离子淀粉
非离子淀粉主要为羟烷基淀粉,是由淀粉在碱性水溶液中与环氧乙烷或环氧丙烷反应而制成。由于环氧乙烷沸点低,易挥发,与空气混合又可能引起爆炸,故目前造纸上倾向于选择用羟丙基淀粉。羟烷基淀粉是理想的表面施胶剂和涂布粘合剂,能有效的改善纸张的物理性能