造纸增强剂

阳离子型，由此在造纸上的使用受到了一定 的局限，一般适用酸性条件下的抄纸； 与叔胺淀粉醚相比，季铵型的阳离子性较强， 且在较大的PH值范围内均可使用，尤其随着 中性造纸的发展，季铵淀粉醚有了迅速发展。
阳离子淀粉作用机理
[1]
淀粉分子上的羟基与纤维上的羟 基形成了氢键结合！！！
如何应用好阳离子淀粉？
天然淀粉的缺点
不稳定、容易老化、粘结力差。 所以要进行改性！
2、常用淀粉的改性方法
分 氧 淀 粉 解：酶变性糊精、酸分 解淀粉 化：氧化 淀粉 酯化淀粉：醋酸淀粉、磷酸淀粉、 硫酸淀粉
衍生物：醚化淀粉：阳离子淀粉、羧烷基淀粉、 烷基淀粉 共 聚 合：接枝淀粉、丙烯酸接 枝淀粉 化学淀粉的分类
应用改性淀粉的好处
氧化淀粉具有粘度低、高固体分散性和极小
的凝胶作用，由于引入了羰基和羧基，使直 链淀粉的凝沉趋向降至最低限度，从而保持 粘度的稳定性。
在造纸工业中，氧化淀粉主要用作涂布粘合
剂和表面施胶剂，还可与聚乙烯醇（PVA）等 化工原料复配，进行表面施胶，增强成膜性， 提高纸张表面的平滑度和强度
两性及多元变性淀粉
[2]增强的机理
高分子聚合物含有各种活性基团，来自与纤维素表面的羟基形成了氢键结 合。 对纸页成形的改进作用。 增加了细小纤维的留着和提高了纸 张的滤水速度，改善了纸张的挺度。
常用干强剂介绍
淀粉是造纸工业中最重要的干强剂
1、天然淀粉
淀粉为一种水溶性的天然高分子物质，存在
于植物的种子、块茎、根、果实和叶子的细 胞组织中。如大米含淀粉62-82%，玉米中含 65-72%，用于工业的主要有玉米、马铃薯、 小麦和木薯等。来自不同植物的淀粉其性状 是不同的，淀粉的比重大约为1.5g.cm-3
淀粉的基本性质
不溶于冷水 在加热情况下，开始溶解；在某一温度凝胶
化，表现为粘度上升。达到某一温度后，粘 度下降。 当冷却时，粘度上升。？ 浓度高时，形成了三维gel。 在稀释时，会出现什么情况？ RETROGRADATION
不同淀粉的Brabendar曲线
淀粉溶液有两个重要性能
[1]干强度——干强剂 [2]湿强度——湿强剂 湿纸幅强度——纸页从网部成形后的强度 润湿强度 ——成纸被水润湿后所保留的强度
重要的强度性质
抗张强度、撕裂度、耐折度、耐破度、表面
强度、内结合强度、挺度和抗压强度等。 进行强度比较时要如何排除定量的影响？ 如抗张指数、耐破指数、撕裂指数等
影响纸张强度的主要因素
所以要添加定着剂，中和阴离子垃圾的影响。 切记！！——不能过量！！！
3、注意淀粉的糊化工艺和DS
Polymer
电荷 密度
mequiv./g Cationic starch, D.S. 0.035 Cationic starch, D.S. 0.050 Polyaluminum chloride (PAC) Polyethylene imine (PEI) Polydiallyl-dimethyl ammonium chloride (PDADMAC) Polyacrylamide, 60% cationicity 0.2 0.3 3.3 5.1 6.6 8.5
不同淀粉原料化学组分的比较
水分 淀粉 蛋白质 脂肪 矿物 糖 马铃薯 70-85% 13-25% 1-4% 0.02-0.1% 0.4-2% 1% 玉米 7-23% 54-66% 7-12% 3-5% 1-3% 1-3% 小麦 10-13% 54-65% 9-15% 1-2% 2% 1% 木薯 69-75% 20-30% 1% 3% 3% 3%
两性及多元淀粉是指在同一淀粉分子中既接
上阳离子又接上阴离子或非离子基团的淀粉。 两性或多元变性淀粉的制备常常分步进行， 尤其对不同离子特性的反应试剂，否则相互 作用，失去活性。不同的反应基于淀粉的羟 基反应，制得所需的淀粉。
两性及多元变性淀粉的特性
(1) 多元变性淀粉的电荷基本平衡，未被留
淀粉有两种结构：直链淀粉和支链淀粉。
普通淀粉中约有20%的直链淀粉，它的葡 萄糖分子之间以α—1,4甙键相连，分子量为 32,000─160,000；支链淀粉是葡萄糖分子以 α—1,4甙键相连为主，同时有α—1,6甙键 相连，分子量为100,000─1,000,000。
直链淀粉分子结构
支链淀粉分子结构
尽量加在浓浆内，在稀释之前添加！
解释原因的关键点：
淀粉先与FINES 混合好，还是先与 长纤维混合好？
影响阳离子淀粉功效的因素
1、哪些因素会损伤纸张的强度？
[1]纤维回用次数越多，纸张强度越差。
[2]干燥会导致纤维强度下降
干燥导致纤维自身强度下降！
[3]填料导致强度下降
[4]水中的溶解物：木素、金属离子和消泡剂

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。 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，同时还可节约能耗， 减少湿部断头，减轻纸厂三废污染等。

能改善施胶效果，节约施胶剂用量，尤其可 作为中性施胶的配套助剂。 能明显改善印刷适性，使印刷时不易掉头、 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
氧化淀粉的特性
1)氧化淀粉颗粒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。 2）白度增加。由于氧化剂对淀粉有漂白作 用，使氧化淀粉的白度增加，且随氧化程 度提高而增加。
3) 胶化温度下降，糊液清晰度高、稳定性提
高，糊液经干燥后能形成强韧、清晰、 连续的薄膜； 4) 氧化后的淀粉已带了弱阴离子性，易吸附 带阳离子的染料。
Viscosity 粘度——取决于淀粉分子颗粒的 平均大小；温度，PH，金属 离子含量，水的硬度，电导 率等因素。
稳定性 stability：
淀粉在冷却的过程中，都有发生老化的倾向？ 老化的结果淀粉乳液中的直链淀粉含量猛增。？ 所以，你选择淀粉时喜欢用直链淀粉含量多的 还是少的？ 稳定性与支链淀粉的含量有什么关系？？
[3]阳离子淀粉效果评价的方法
1、测定成纸的强度是最重要的方法！ SCOTT BOND 最直接反映淀粉的功效——与淀 粉用量几乎成直线关系，当淀粉用量小于1%， 淀粉用量增加一倍，内聚力增加2倍！ 2、测定淀粉的留着率
氧化淀粉
氧化淀粉的制备方法
氧化淀粉的方法很多，可用双氧水、高 锰酸钾、高碘酸次氯酸盐等，常用次氯酸盐。 利用次氯酸钠为氧化剂，制得次氯酸钠氧化 淀粉。
造纸增强剂
一、纸结构与强度概述
纸张具有层状结构，平面内杂乱排列，相互
交错，并且以二维取向为主，层与层结合主 要靠分子间力和氢键，作用点的数量少于层 内。
根据观察，定量为60g/m2的纸张大约有10层
纤维组成的，而层间则很少有交织结构，主 要靠分子间力结合。
纸的表观密度为0.6-0.7g/cm3，大约为纤维
金属离子占据了纤维表面的部分面积，降 低了纤维相对结合面积！离子浓度越高， 纤维润胀性下降。 这也是系统中硫酸铝或PAC用量要 加以限制的因素之一。
[2]提高淀粉效率的方法
（1）注意添加位置 （2）严格控制系统电荷需求量
系统阴离子太多，淀粉分子塌陷，淀粉吸附到阴离 子上面，总的正电量减少，不能有效吸附到纤维表面。


可替代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 工纸张的生产成本。 改性淀粉还可作为纸制品的粘合剂，如纸箱、 纸管的粘合剂等，具有粘结力强，成本低， 对环境污染轻的特点。
阳离子淀粉的分类
淀粉与胺等化合物反应生成含有氨基和铵基的醚衍
生物，氮原子上带正电荷，称为阳离子淀粉。
阳离子淀粉品种繁多，Pschall把阳离子淀粉分成四类： （1）叔胺烷基醚； （2）嗡胺淀粉醚（包括季铵、膦、锍衍生物）； （3）伯或仲胺烷基醚； （4）杂类（如亚胺等淀粉醚）。
目前常用的主要商品是叔胺烷基醚和季铵烷基醚。
阳离子淀粉的制备化学反应
两种阳离子淀粉的区别
由于叔胺烷基淀粉醚只有在酸性条件下呈强
直链淀粉分子链比支链要短！
各种不同来源淀粉的性质
粒子大小 凝胶温度 水分含量 蛋白质% 脂肪 灰份% 含P% 马铃薯 10-100 60-85 19 0.05-0.1% 0.05% 0.3-0.4% 0.08% 小麦 3-35 80-85 13 0.3-0.5% 0.80% 0.06% 0.06% 玉米 5-25 75-85 13 0.3-0.5% 0.70% 0.02% 0.02% 蜡质玉米 4-30 65-70 13 0.2-0.4% 0.20% 0.01% 0.01% 木薯淀粉 3-30 65-70 13 0.05-0.1% 0.10% 0.01% 0.01%
着的淀粉随水排出后再循环使用水时，不会 失去电荷平衡。在造纸过程中加入量的多少 不会影响纸浆的Zeta电位，纸厂可根据需要 加入直至满意为止。
分子中的阴离子基团对阳离子起保护作用，
使阳离子不会被体系中的“杂”阴离子中和。 同样，阳离子也保护阴离子，阳、阴离子基 团的协调作用，使得对含有“杂”阴、阳离子 干扰多的草浆废纸浆及新闻纸浆有明显的应 用效果（相对于阴离子淀粉和阳离子淀粉）。
密度的一半，故可以判断纸页容积大约有50% 是纤维，50%是空隙，大量的空气存在于各层 纤维之间。
所以提高纸张的强度主要是加强纤维层与层
之间的结合，加入各种增强剂就是利用它们 与纤维之间的化学和物理结合，以达到加强 纤维层与层之间和各种粒子之间的吸附。
关键之处就是纸张匀度要好。
纸张强度：
纤维本身的强度、纤维间结合的强度、纤维
间结合的数目和结合面积以及纤维的分布、 纸张的成形等。
提高纸张干强度的方法