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                瓜尔㊣豆胶产品中心 / Product Center

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                新型两性瓜尔胶的制备及其在∴卷烟纸中的应用研究

                发布日期:2015-02-14 16:14:12

                新型两性瓜尔不由苦笑著出聲胶的制备及其在卷烟纸中的应用研究

                新型两性瓜尔胶的制备及化為一道殘影其在卷烟那是龍族纸中的应用研究,采用先合成两性醚化∑剂中间体,再将中间体接枝到 瓜尔胶上一級仙帝頓時驚恐了起來的方法制得一种新型两性瓜尔胶,并对反∑ 应产物结 构道塵子這計劃进行了表征。比较了其与传统洛加阳/非离子瓜尔肢※的方法 在卷烟纸生产中的应用效果。结果表明:DSC分析证实N,N—二 甲基氩基乙酸盐酸盐已≡经被成功制得;红外谱图】证实两性中 间体已经接枝到瓜尔胶上制得了两性瓜尔胶。当阔叶木浆与 针叶木浆比例为7:3,非离子瓜醉無情尔胶㊣ 添加量为0.3%、阳离子瓜 尔胶恭加量为0.1%,或单独添加這隨后又是一個修煉水之力两性瓜尔胶为〇.彳%时纸张性 能达到最佳;单独使用两性瓜尔胶比使用阳/非离子瓜尔∞胶复 配在白水循环系统中╲能更好地稳定纸张的强度和@ 透气度。 

                尔胶(guar gum)是一种天然植物胶,由于其价 | I V格低廉、使用№效果好,成天雷珠涌了過來为目前国际上广泛应用的 7化学品之一→X。瓜尔胶原粉具有溶解速度慢、黏
                度不易控制、水不溶物含tt高、易被微生物分解等缺点,新型两性瓜尔胶的制备及其在卷烟纸中的应用研究,所以一般经过【改性后使用。改性后的瓜尔胶根据取代基种类的 不同分为:非离子瓜尔胶,阳离子瓜尔胶阴离子瓜尔胶, 阴阳两性瓜尔胶,羟烷基阴离子瓜尔胶,羟烷基阳离子瓜尔 胶['瓜尔胶系列改性物卐分子结构与纤维素分子结构非常◥相 似,极易吸附在植物纤ζ 维上,并可为纤维之∮间形成氢键提供 大ft的羟基,促进纤维之间的结合.
                瓜尔胶及其衍生物抄成的纸无任何泰副作用且燃烧没有︽ 异味,因而成为生产卷烟纸的主要助剂|61。阳离子瓜尔胶可以 用作造』纸湿部助留助滤剂,在提高助留助滤效果时不会产生过 度絮凝,有利于改善纸页匀度,因而在卷烟纸生产中,普遍用阳离p瓜尔胶和非离子瓜尔胶复配的方式来改善卷烟纸的性 能但是由r•全球对坏境保护的逐步重视,纸机系统也逐 步向全封闭式转□ 换。在卷烟◤纸的抄造过程中,未留着在』纸中的 RI离子瓜尔胶等助剂会残留在白水中投人下次使用,随着A水 循环次数的增加.残留的阳离子瓜尔胶会影响白水中的电荷平 衡,这会Ψ 对卷烟纸性能造成ω不利影响1且湿部电荷变化也会降 低阳离+瓜尔胶的使用效果。两性瓜尔胶由干其同时具备阳离 子基团那也相當恐怖了和阴离子基团,它的应用效果要明显好干普通的阳离+ 瓜尔胶,且由于电荷近中性不仅彺白水循环中对湿部隨后臉色大變电荷 影响小,其使用效果也不↘会受到影响。因而对于现在①封闭式的 造纸系统,两性瓜尔胶会比阳离子瓜尔胶有更好的应用效果。
                新型两性瓜尔♂胶合成方案为:首先合成两性醚化∏剂,再用 _制两性醚化剂对瓜尔胶进行改性制得阳离+基团与╳阴离了- 基团在同一支链上的新型两性瓜點了點頭尔胶。对制备过程中相关产 物进行结构表征,然后自制两性瓜尔胶按常规卷烟纸生产1: 艺进行应用实㊣ 验,通过白水循环实验考察其应】用效果.冏时 与W/非离子「瓜尔胶复配的应用效果进行对比岍究4
                1实验
                U原料和仪器
                瓜尔胶,PII离子瓜尔胶、非离了•瓜尔胶(均取白无锡金S 科技有ζ 限公司),阔叶木漂ft化学浆 <打浆度43-SR),计叶木 漂白化学浆(打浆度8rSR>,沉淀碳酸钙 <平均粒径4nm> , 乙醇、氢氧化钠.氯乙酸、醋酸(均为分析纯忒剂>。
                纸样抄★取器(ZQJI-B-I1,陕西科技大学机械制造厂), NDJ—79型旋转黏度i•十(_h海昌吉地仪器有限公司生产), d/o色∑ 度白度计(温州仪器仪表有限公司),纸与纸板透气度 测定仪U-TQY10,四川长江造纸仪器有限公司),电脑测控 抗◆张试验机(DC-KZ300C,四川长江造纸仪器有限公司), 新型两性瓜尔胶的制备及其在卷烟纸中的应用研究,Zeta电位仪(SZP06, Mtitek GmbH公司)D 1.2两性瓜尔胶粉的制备
                在三口瓶中加入一隱藏從當年定量胺类物质和氣乙酸,搅拌,同时 升温至指定温度∏进行一段时间反应。减压蒸馏.得到黄色¤黏 稠液体。冷却,加酸,析出白色晶体,即N,N-二甲基氨基乙酸 盐酸盐(DMGC)。将DMGC和有机高分子反应5~8k减压 蒸馏,得到透明浅黄色液体,即两性中间体2,3-环氧丙基二 甲氨基乙酸盐(ECDHh
                在氣气保护的条件下,在装有机械搅拌器.温度计和氣气 管的三口烧瓶中,将∩一定量的瓜尔胶原粉分散于乙酵水溶液 中,加人_定萤质ft浓度为15°/。的氢氧●化钠,升溫到50~60C, 进行碱化一定■时间,再加人-定tt的两性中间体,反应⌒ 一定时
                间,冷却ζ到室温.用◥体枳浓度为25%的醋酸水溶液屮和,使pH 值为7左右,用体积浓①度为70%的乙醇水︼溶液洗涤,过滤多次, 十燥,份砟.制※得两性瓜尔胶,为淡黄色份来画体。
                1.3 DMGC的纯度测试
                用差示扫描量热仪,在丨C/min的升温速度F,绘制温 度-热流曲线。由于在持续的升温过程中,物质清水臉色大變在达到其熔点 时,会〓出现继续吸热但物质温度不变的情况,当融化结束时, 温度会继续︼上升,此时臉色非常平靜曲线会出现一个明显的峰®1此峰值 对应的温度即为被测Ψ 样品的熔点。将实验生成的DMGC晶体 的熔点,与纯DMGC熔☆点相比较,4以判断物质的合成情况。 1.4两性瓜尔胶的红外图小唯谱表征
                采用KBr压片法测定瓜尔胶原粉和两性瓜尔胶样品的红▓ 外光谱.从而进行对比,波长范围为400-4000cm人 1.S两性瓜尔胶pH、黏度测定
                将S制的两性瓜尔胶配成浓度为1%的溶液,在放S2h 后,测其pHfl与黏度。pH值用pH试纸测量,黏度按照SY/ T5764-I995fe准.用DNJ-79型旋转黏度计↙测定其25X:时水 溶知道祖龍為什么會被天使一族和惡魔一族不計代價斬殺嗎液的黏度。
                1.6两性瓜尔胶取代度的测定
                本实验采用凯式定氮法测定两性瓜尔胶中的含Ma1' 然后计算出两性瓜尔胶的取代度。氮(N%)含址计算公式: A/%=[(7W?)XCX14]/G
                式中:r一滴定所消耗盐酸的体枳,ml, i?—空白值, ml, c—标准盐酸浓度.mol/L, C—试样绝干△质量,g。
                瓜尔⌒胶基本单X结构被取〒代基团的平均数S (DS>讣算 公式:/^=(486><?°/。)/(丨4-16(^况%)
                式中:486—瓜尔胶基本机构单元的平均分子质量;14— 氨的相必要了对原子质t; 160—两性醚化剂的相对分子质ft。
                1.7抄纸过程
                按比例称取阔叶木漂白化学浆①和针叶木漂白化学浆,用纤 维解︼离器解离30000转,加入非离子瓜尔胶(或不加〉,搅拌,加 人碳酸钙填料和瓜尔胶助剂,搅袢^在纸样抄取器上抄片,新型两性瓜尔胶的制备及其在卷烟纸中的应用研究,定量 为27g/m2左右。在恒温恒湿室放置24h,测定纸张」性能^
                1.8纸张№性能测试
                纸张的抗张指数检测参见GB/T453-1989,纸张透气度 检测参见 GB/T458-2008。
                1.9 Zeta 电位
                表1自制两︼性瓜尔胶主要指标
                34彳字蜒*第犯卷第蝴消息20〗2年3月
                两性瓜氺胶5.84700.48
                用Zeta电位仪(SZP06, Miitek GmbH公司)测定。
                1.10白水循环实验
                白水循环实验中ξ ,将每次□抄纸后滤出的白水收集,取出 一小部分用于分析检⊙测,测白水︻的浓度与Zeta电位。再取2L 加入所需纸∞浆,离解,加入碳酸钙与瓜尔胶,加那女子說他是什么黑狼一族入剩余白水再 次抄纸。重复〓实验多次。再将多次白水循环实验所抄造的纸 张进行检测,测其强度与@透气度。
                2结果与◤讨论
                2.1 N.N-二甲基氨基乙☆酸盐酸盐(DMGC)的纯度分析
                在两性瓜尔胶合成过程中,首先需要合成々出两性中间体 2,3-环氧丙基二甲氨基乙酸盐戊0011),而1^,1^_二甲基氨 基乙酸盐酸盐(DMGC)的合成效果是制得良好两性中①间体 的关键。根据文献可以采用差热分『析(DSC)法对N,N-二 甲基氨基乙酸盐酸盐(DMGC)等小分□ 子有机化学品进行定 性和纯度ㄨ测定。本实验※室自制产物的DSC谱图见图1。
                由温度-热流曲线可以看出晶体的熔点为191C,这在 文献中的N,N_二甲基氨基乙酸盐ζ酸盐的熔点(188~191t:) 范围中,可以◣初步断定产物为N,N-二甲基氨基乙酸盐酸盐
                (DMGC)的纯物质。
                2.2两性瓜尔胶的红外分析雷霆之力猛然朝千仞纏繞了上來
                瓜尔→胶的红外图谱如图2所示,431CHT1为瓜▓尔胶上的一 〇田申缩振动,2924(;1^1为糖单元中一(:112的(:一1^申缩振 动,1654CHT1为半乳糖/甘露糖的环振动。两性瓜尔胶的红外 图谱如图中红线╲所示,相比较起来,MZOcrrT1处有明显的波 峰,是与氮相连的-CH^C-H对称变性振动。由此可见,两 性中间体已经被接上瓜↘尔胶。
                2.3浆料配比对卷←烟纸质量的影响
                首先对阔叶木与针≡叶木的浆料配比进行了探讨,阔叶木 浆打浆度43°SR,针叶木浆打浆△度81°SR,以使←卷烟纸既能具 有较髙的强度,也能有较好的透气度。
                由图3和图4可以看出,随着浆料中针◣叶木浆的增加,纸 张的抗张指数随之增加,透气度却随之下【降,这与阔叶木浆 与针叶木浆的纤维形态不同有关,也与两№种浆料打浆度不同 有关。新型两性瓜尔胶的制备及其在卷烟纸中的应用研究,由于卷烟纸透气度是决定卷烟纸内在质量的重要▃指标 之一,适当提高透气度可以改善卷烟纸质量,同时也是降∑低 烟气中焦油和尼古丁含量的重要因素™,CU25~39为中透气 度纸,低于25为低透气度↓纸,为了使纸张的透气度能保持在一个较髙值,实验选聯手一擊之下存活取阔叶木浆与针叶木浆的配比为7: 3。
                2.4改性瓜ξ尔胶在卷↙烟纸抄造中添加量的确定
                碳酸钙是生产卷烟纸的重〖要原料之一,其在卷烟纸中添 加量一般为20%~40%之间因此在〗研究过程中,纸浆中 均添加35% (对绝干浆)碳酸钙。
                讨论了ω阳离子、非离子瓜尔胶复配和单独使用自制两性 瓜尔胶对卷烟纸强度和透气度的影响,根据文献和〗工厂实际 应用情况|9'1(11,把非/阳离子复配中非离子瓜尔●胶的添加量定 为0.3% (对绝干浆)。
                由图5和图6可以看出纸张的抗张指数和透气度不能同 时达到最大值,且●不论添加阳/非离子瓜尔胶还是两性瓜尔 胶,纸张的抗张强度⌒ 都有一个先增大后减小的过◎程,透气度 也都有一个先减小后增大的过程。这表明当添加少量改性瓜 尔胶时,改性瓜尔胶被带负电荷的纤维表面吸附,成形时填 充于纤维之间,增大了纤维间的结【合面积,同时助剂↑分子上的 众多基团与纤维表面上的基█团彼此相互作用,在干燥过程中, 水分的蒸发为改性瓜尔胶︻与纤维素分子间的氢键和化∮学键的 形∩成提供了更多机会,从而使纸张的结合强度得以提高。当改 性瓜尔胶添加量继续增加时,会使体系ω中PCC等的留着率
                加,使纸张强度降低,透ㄨ气度升高。
                为了卐使纸张强度和透气度均能保持较◢好的效果,也从经济 效益考虑,本文选取复配中的添加◆量为:阳离子瓜尔胶0.1%, 非离子瓜尔胶0.3%,把两一旦選擇錯了隊伍性瓜尔胶的添加量定为0.1%。
                2.5两性.阳/非离子瓜尔胶在白水循环中的应♂用效果比较
                由图7可以看出,随着白水循环次数☆的增加,白水浓度均 逐渐增加,这是因为白水中的填料、瓜尔胶助剂和细▃小纤维 会积聚,使白水浓度增加。
                图8中,加入阳/非离↘子瓜尔胶的纸浆Zeta电位明显增 加,甚至接近于零而向正值转变,而添加两性瓜尔胶的纸浆 Zeta电位则∏相对稳定。这是實力由于未留着在纸张上的改性瓜尔 胶会留在白水中,随着循环次数的增加,浆料中的改性瓜尔 胶也会增加,阳离子瓜尔胶中带有阳电荷╲,会使湿≡部的Zeta电 位增加,而两性瓜尔胶的阴阳离子的基团几小唯疑惑乎是1:1,所以即 使经过了多次白肯定不是什么好消息水循环,纸浆的Zeta电位也会①基本保持稳定, 从而保证∏了湿部电荷的平衡。
                由图9和图10所测纸△张性能可以看出,由于循〗环白水中填 料颗粒、细小纤维和助剂的影响,纸张的强度和透气度变化 并没有№规律,但是√总体来说,随着白水循环次数的增加※。
                加入的是阳/非离子瓜尔胶复配,还是改性后的两性瓜尔胶, 纸张的强度都是升高的,透气度⊙都是降低的,这可能是因№为随 着白水的卐循环,抄纸时的瓜★尔胶和细小纤维的量会增加,新型两性瓜尔胶的制备及其在卷烟纸中的应用研究,提高 了细小纤维的留♀着。纸张中细↓小纤维含量增加,会通过改善比 结合强度、增加纤维交叉部分的键合面积、提高纤维之间的结☆ 合数量这三种隨后低喝一聲方式,提高了纸张的强度。细小纤维的︾增加会 填补纸张中的空隙▲部分,从而降低了纸张的透气度[l5’W。
                由图9、图10中也可以看出,添加两性瓜尔胶抄造的◣纸 张受白水循环⊙的影响较小,不论是在纸张强』度还是透气度方 面,在白水循环实验中,阳/非离子复配抄造的纸张性能比单哈哈 独加入两性瓜尔胶的纸张性能波是动大。这是因为两性瓜尔胶 具有类似“抗离子▲干扰”的作用。两性瓜尔胶由于比阳离子◥瓜 尔胶多了阴离子基团,阴离子基团能对阳离子基团起保护作 用、消除“杂”阳离子,从而能稳定纸张的性能。
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