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制浆造纸工业中改性淀粉的应用-造纸工业
论文-轻手工业论文
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1淀粉改性技术
1.1化学改性
化学改性是利用各种化学试剂处理原始淀粉,使之结构发生变化而导
致它们的性质改变,从而得到造纸所需要应用的改性淀粉。化学改性
淀粉主要可以分为两大类:一类是使淀粉分子量下降,如酸解淀粉、
氧化淀粉、焙烤糊精等;另一类是使淀粉分子量增加,如交联淀粉、
酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。羧甲基淀粉能封闭分子上的活泼
羟基,提高糊料的给色量,改善印花织物的手感。赵扬等以乙醇为介
质,采用有机溶剂氯乙酸的分步加碱法改性玉米淀粉自制羧甲基淀粉。
通过改变工艺条件,测试羧甲基淀粉黏度、流变性、印花得色量和脱
糊率等物理性能和印花效果,发现其具有假塑性好、热稳定性高的优
势,某种程度上可海藻酸钠。黄芳等在湿法条件下采用烯基琥珀酸
酐(ASA)对淀粉进行改性,将ASA通过酯化反应接枝到淀粉上,引进
疏水基团,合成新型的淀粉改性表面施胶剂。改性淀粉长链疏水基在
纸张上向外排列,降低了纤维的表面能,提高了施胶性能。作为表面
施胶剂具有显著的增强效果,且改性后的表面施胶剂为固体,易于保
存运输。Imti-azAli等研究了硼砂改性淀粉(BMS)作为湿部纸强度的添
加剂,对纸张物理强度尤其是小麦秸秆基纸张的强化效果。根据特种
小麦秸秆生产的手抄纸的造纸配料,实验结果显示BMS显著提高了
纸张的物理性能。抗张指数、伸长率、抗张能量吸收和湿抗张指数分
别增加了17%、23%、20%和21%。笔者也进行了工厂试验,其与实
验室试验具有相似的强度性质,但是利用BMS后,针叶木浆在造纸
配料中从30%减少到25%,纸张的裂断长较长,抗张强度高,这项研
究有力地表明BMS能显著改善纸张物理强度,减少针叶木浆的成本,
作为湿部强度添加剂有着巨大的潜力。
1.2酶法改性(生物改性)
酶法改性是通过各种酶制剂处理淀粉,从而改变淀粉的分子大小和结
构,链长分布及糊的性质等特性,形成特定的颗粒或分子形态,如α、
β、γ-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉、抗性淀粉、缓慢消化淀粉及
多孔淀粉等。酶制剂能够降低原淀粉糊化的黏度,酶改性淀粉工艺简
单,能够降低生产成本,有较好的实用性。李龙等对玉米原淀粉进行
生物改性,添加原淀粉酶转化剂制备得到改性淀粉并测定了其淀粉黏
度和使用后的纸张物理强度。实验表明:当淀粉酶添加量由0增加至
1.0‰,原淀粉糊化后黏度由11000mPas降低至135mPas;而淀粉酶
制剂用量为0.5‰,改性淀粉用量为2%时,80g/m2纸张抗张强度
和撕裂度比原样均提高了30%左右,并且降低了生产成本。刘进等利
用淀粉酶对木薯淀粉进行改性后用于湿部添加。酶制剂的添加可以改
变淀粉的内部结构,破坏支链和主链之间的连接链,并产生新的氢键,
与纸张纤维结合后,可以增强纸张的物理强度。实验结果表明,当湿
部添加酶改性木薯淀粉用量3%,纸张撕裂强度、抗张强度、伸长率
比空白样分别提高了40%、34%和92%。JieDuanmu等介绍了一种新
的利用热压制备的针叶木纤维和烯丙基缩水甘油醚改性马铃薯淀粉
热固性复合材料。为了提高该复合淀粉的加工性能和力学性能,部分
采用α-淀粉酶在pH=6,45℃分别降解0.5,6和18h。实验显示仅
30min的酶解已经对改性淀粉的分子量和它的热性质产生了显著的
影响。通过电镜发现,它具有良好的纤维分散性以及在纤维和基体之
间具有优良的界面,提高了加工性能。随着条件的改变,酶解复合材
料的强度由63MPa增加到128MPa,杨氏模量由320MPa增加到
4500MPa,材料的强度和杨氏模量增加都十分显著。
1.3复合改性
复合改性是采用两种或两种以上的方法处理淀粉。可以是多次化学处
理制备复合淀粉,如氧化-交联淀粉、交联-酯化淀粉等;也可以是
物理改性与化学改性相结合,如醚化-预糊化淀粉等。采用复合改性
得到的改性淀粉具有多种改性淀粉的优良性质。例如,在纤维浆液中
加入合适的复合交联淀粉,可以增强纸张的抗张强度、光泽度,改善
耐油墨性能和印刷性能,减少磨损和掉毛。复合交联淀粉高分子分散
在纤维之间增强了纤维间成氢键数量,从而达到提高纸张强度的目的。
复合改性淀粉的主要形式有两种:一种是多元改性淀粉,另
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