瓜尔胶虽是目前已知的水溶性最好的天然高分子化合物之一,但却有溶解速度慢,水不溶物含量高,黏度不易控制等缺点,这使得它难以满足工业应用的要求,因此需要进行改性,如酯化、醚化等,以扩大它的应用范围。通常的方法是对其进行官能团的衍生化,衍生化的方法有很多,根据取代基与瓜尔胶成键的方式可分为:醚化,氧化,以及酯化瓜尔胶等;根据取代基种类的不同又可分为:非离子,阳离子,阴离子,两性,羟烷基阴离子,以及羟烷基阳离子瓜尔胶等。
改性瓜尔胶可用作施胶剂,并具有助留助滤、增强的作用。但由于瓜尔胶黏度较大,不利于表面涂布,因此其在表面施胶、涂布等领域的应用较少。本实验将羟丙基瓜尔胶进行氧化降解,利用双氧水作为氧化剂以一种低成本、易处理、无残毒的方法来降低其黏度,使其用于涂布,实现对滤嘴棒纸的增强作用。
1、低黏度瓜尔胶的制备
将一定量的双氧水溶液,喷洒在羟丙基瓜尔胶中,搅拌均匀,密封后放入烘箱中,在特定温度下反应一段时间,得到低黏度瓜尔胶粗产品。将其用一定浓度的乙醇溶液进行多次浸泡、洗涤、过滤、干燥、粉碎、过筛后得纯化的低黏度瓜尔胶产品。将其配成质量分数为1%的水溶液,并测定其黏度。
2、涂布
将制备的低黏度瓜尔胶配成一定质量分数的溶液,在全自动涂布机器上用刮棒对滤嘴棒原纸进行单面一次性涂布。涂布完成后在105℃烘箱中干燥。
3、反应条件对羟丙基瓜尔胶黏度及其增强性能的影响
3.1双氧水用量
由表1可知,双氧水用量越大,瓜尔胶降解程度越大,其黏度越低。用于涂布后,对纸张机械强度的性质增强效果越明显。相比于未涂布的滤嘴棒纸,降解后的低黏度羟丙基瓜尔胶用于纸张表面涂布后,纸张物理性质有明显增强。
3.2 反应温度
由表2可知,虽然温度越高,氧化降解程度越高,制得的瓜尔胶黏度越低,但是温度超过一定范围后,其对纸张增强效果却下降。
3.3 反应时间
从以上各实验数据可以看出,反应时间越长,瓜尔胶降解的程度越大,黏度也越低,涂布后效果越好。跟未涂布的原纸相比,各项强度性质都得到提升。
综合考虑双氧水用量、反应温度和反应时间对瓜尔胶降解程度的影响,及其各样品用于表面涂布后对纸张强度性能的增强效果比较,可以得到在过氧化用量为8.6%、反应温度65℃、反应时间4h的条件下制备的低黏度羟丙基瓜尔胶涂布后增强效果最好。
4、涂布条件对瓜尔胶增强性能的影响
由图1可知,同一涂布浓度下,随着涂布温度的升高,纸张的强度先升高后降低。总体来说,涂布温度50——60℃的增强效果较好。
而在同一温度下,随着涂布浓度的增加,抗张指数也是先升高再下降,在涂布浓度为5%时,抗张指数最高。
5、低黏度瓜尔胶与改性淀粉对滤嘴棒纸增强性能的比较
从表4可以看出,相比于其他产品,本实验制得的低黏度羟丙基瓜尔胶的增强作用较好 。
6、结论
低黏度羟丙基瓜尔胶比改性淀粉具有更优的增强效果,其涂布纸的裂断长、耐破指数、撕裂指数和耐折度分别比实验室自制磷酸酯淀粉高出3.4%、24.8%、0.53%和97.87%,比市售氧化淀粉分别高出69.35%、15.31%、2.03%和72.22%。
责任编辑:葛