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提〓要：本文對(duì)兩性淀粉的增強(qiáng)作用進(jìn)行了電荷分析研究，測(cè)定了淀粉用量對(duì)新聞 紙料電荷以及紙頁(yè)強(qiáng)度的影響。 關(guān)鍵詞：兩性淀粉；增強(qiáng)劑；電荷；CTR 1〓前〓言 　　添加干強(qiáng)劑是改善紙頁(yè)強(qiáng)度的主要方法之一，淀粉衍生物是最常用的一種干強(qiáng)劑。為了使淀粉參與纖維間的結(jié)合，淀粉必須吸附在纖維表面上，淀粉要大量留著就必須有陽離子電荷。Marten已經(jīng)證實(shí)，纖維對(duì)淀粉的吸附是因?yàn)榈矸劬o密地束縛住了纖維表面的羧基，纖維對(duì)淀粉的吸附是不可逆的。有效地利用淀粉就必須提供淀粉在纖維表面快速完全吸附的環(huán)境，以及使淀粉與其它添加劑或干擾物的副作用最小，這就要求必須取得淀粉吸附、電荷密度和添加量之間的平衡。 〓〓從電化學(xué)以及多種活性基團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)的角度，兩性淀粉獨(dú)特的作用原理是： 〓〓(1)它所含的陰離子基團(tuán)有助于清除體系中妨礙淀粉吸附在纖維上的那些陰離子物質(zhì)。 〓〓(2)分子中的陰離子基團(tuán)對(duì)陽離子基團(tuán)起保護(hù)作用，電性排斥那些體系中存在的高活性“雜”陰離子，從而使淀粉中的陽離子基團(tuán)不會(huì)發(fā)生過早的反應(yīng)或被“雜”陰離子中和掉。 〓〓(3)因纖維帶負(fù)電荷，故容易吸附陽離子，但也易吸附其它帶正電荷的陽離子物質(zhì)，這會(huì)削弱淀粉與纖維間的吸附，而兩性淀粉中的陰離子基團(tuán)能給予彌補(bǔ)。 〓〓(4)兩性淀粉的電荷基本平衡，那些未被留著的淀粉，在白水系統(tǒng)中不易導(dǎo)致電荷失衡。 〓〓(5)在中堿性體系中，離子電荷的平衡敏感度較 大，即體系中較易出現(xiàn)過陽離子化，兩性淀粉使體系的可控程度大大提高，從而便于使用。 〓〓(6)兩性淀粉除陰、陽離子基團(tuán)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)外，其非離子基團(tuán)也能進(jìn)一步強(qiáng)化其某方面的性能，使其具有比一般變性淀粉更突出的應(yīng)用效果。 2〓實(shí)驗(yàn)材料與方法 2.1〓原料 2.1.1〓新聞紙紙料：取自吉林某紙廠，已添加4.5%滑石粉，1.0%硫酸鋁。 2.1.2〓兩性淀粉：天津輕工業(yè)學(xué)院造紙研究室制備。 2.2〓實(shí)驗(yàn)主要儀器和設(shè)備 〓〓pHS-25型酸度計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)纖維疏解機(jī)（英國(guó)產(chǎn)），抄片器（德國(guó)產(chǎn)），ZL-30型擺錘式紙張拉力機(jī)，ZQJ10型紙張多擺撕裂度儀，YQ-Z-31型MIT耐折度測(cè)定儀。 2.3〓實(shí)驗(yàn)方法 2.3.1〓利用膠體滴定進(jìn)行電荷分析 〓〓CTR是指紙料微粒表面陰電荷需求量對(duì)陽電荷需求量的比值，該比值指出體系是“純陰電荷性”還是“純陽電荷性”。若CTR＞1，則試樣為陽性；若CTR＜1，則試樣為陰性；若CTR=1，則試樣為中性。 2.3.2〓抄片 〓〓在標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)中把3%濃度的紙料疏解5min，稀釋成0.3%的濃度，混合均勻，在抄片前加入兩性淀粉。 2.3.3〓抄片物理性能按《造紙工業(yè)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)匯編》(1990)所規(guī)定的方法測(cè)定。 3〓結(jié)果與討論 3.1〓兩性淀粉用量對(duì)新聞紙紙料電荷密度的影響 3.1.1〓兩性淀粉用量對(duì)紙料可溶凈電荷的影響     從圖1可以發(fā)現(xiàn)，新聞紙紙料的可溶凈電荷隨兩性淀粉用量的增加而增大，在用量為1.5%時(shí)，可溶凈電荷達(dá)到正電性。在用量低于0.5%時(shí)，可溶凈電荷正電性的增加較小，而用量大于0.5%時(shí)，可溶凈電荷正電性增加的趨勢(shì)更顯著。這說明，在淀粉用量較高時(shí)，吸附于微粒表面的量相對(duì)減少，也就是說，存在于水介質(zhì)中的量相對(duì)增加，使溶解電荷的正電性增強(qiáng)。圖1游兩性淀粉用量對(duì)可溶凈電荷的影響3.1.2〓兩性淀粉用量對(duì)紙料表面陰電荷需求量的影響     由圖2可見，新聞紙紙料的表面陰電荷需求量隨淀粉用量的增加而增加。在淀粉用量較低時(shí)，紙料表面陰電荷需求量的變化非常顯著；用量大于0.5%后，對(duì)表面陰電荷需求量的影響很小。這是因?yàn)樵谟昧枯^低時(shí)，淀粉在微粒表面吸附量的變化較大，而淀粉的吸附量有一定的限度，在達(dá)到一定值后，吸附量增加的速度明顯減小，因此微粒表面陰電荷需求量的增加幅度也變得很小?！D2游兩性淀粉用量對(duì)表面陰電荷需求量的影響3.1.3〓兩性淀粉用量對(duì)紙料表面陽電荷需求量的影響     由圖3可見，新聞紙紙料的表面陽電荷需求量隨淀粉用量的增加而減小。在淀粉用量較低時(shí)，紙料表面陽電荷需求量的變化非常顯著；用量大于0.5%后，對(duì)表面陽電荷需求量的影響很小。　圖3游兩性淀粉用量對(duì)表面陽電荷需求量的影響3.1.4〓兩性淀粉用量對(duì)紙料CTR的影響    由圖4可見，新聞紙紙料的CTR隨淀粉用量的增加而增大。在淀粉用量較低時(shí)，CTR的變化很明顯，用量大于0.5%后，對(duì)CTR的影響減小。兩性淀粉用量為0.5%時(shí)，CTR為1.0145，系統(tǒng)變?yōu)檎娦裕昧坷^續(xù)增大，正電性隨之增強(qiáng)，但變化的幅度減小，這是因?yàn)殡m然用量增大，但淀粉的吸附量增加很小。圖4游兩性淀粉用量對(duì)CTR的影響〓〓3.2〓兩性淀粉對(duì)新聞紙紙料的增強(qiáng)效果    由表1可以看出，添加兩性淀粉可以有效地提高紙頁(yè)強(qiáng)度，尤其是撕裂指數(shù)得到顯著改善。在用量0.75%時(shí)，裂斷長(zhǎng)最大，用量0.5%時(shí)，撕裂指數(shù)最大。淀粉用量大于0.75%時(shí)，紙頁(yè)強(qiáng)度反而下降。   從圖5可以看出，CTR=1.0145，系統(tǒng)接近于電中性時(shí)，撕裂指數(shù)達(dá)到最大值，而裂斷長(zhǎng)在CTR為1.154時(shí)，達(dá)到最大值?？梢?，紙料的電荷狀況對(duì)紙頁(yè)成形有影響，進(jìn)而影響紙頁(yè)的撕裂指數(shù)，而裂斷長(zhǎng)受紙頁(yè)成形的影響比撕裂指數(shù)小。 表1表兩性淀粉用量對(duì)紙頁(yè)增強(qiáng)作用的影響 用量%定量g/m2裂斷長(zhǎng)m撕裂指數(shù)mN·m2/g白度%不透明度%空白0.50.751.01.552.053.653.653.254.2392038794094398138326.437.237.206.736.9452.9551.2950.9150.5649.8496.6997.4297.4997.2997.50圖5游CTR與紙頁(yè)強(qiáng)度之間的關(guān)系4〓結(jié)〓論 4.1〓兩性淀粉用量對(duì)新聞紙紙料的電荷密度有影響，紙料的可溶凈電荷隨兩性淀粉用量的增加而增大。在淀粉用量低于0.5%時(shí)，可溶凈電荷正電性的增加較小；而用量大于0.5%時(shí)，增加的趨勢(shì)更顯著。表面陰電荷需求量和CTR隨淀粉用量的增加而增加，表面陽電荷需求量隨淀粉用量的增加而減小。在淀粉用量較低時(shí)，紙料表面電荷CTR的變化非常顯著，用量大于0.5%后，對(duì)表面電荷和CTR的影響很小。以上變化說明，淀粉的吸附量有一定的限度，過量添加淀粉，會(huì)使陽離子在白水系統(tǒng)中積累下來。 4.2〓添加兩性淀粉可以有效地提高紙頁(yè)強(qiáng)度，尤其是撕裂指數(shù)得到顯著改善。兩性淀粉對(duì)新聞紙紙料的增強(qiáng)效果受淀粉用量的影響，淀粉用量過大，強(qiáng)度反而下降。 4.3〓紙頁(yè)強(qiáng)度與體系電荷之間有一定的關(guān)系，濕部化學(xué)通過對(duì)成形的影響而影響紙頁(yè)強(qiáng)度，體系電荷對(duì)撕裂指數(shù)的影響要大于裂斷長(zhǎng)，CTR越接近于1，撕裂指數(shù)越大。 4.4〓系統(tǒng)中的可溶性電荷，對(duì)造紙過程和成紙質(zhì)量均有負(fù)面影響，它無效地消耗造紙助劑，并影響紙頁(yè)的成形和強(qiáng)度。 參考文獻(xiàn) ［1］謝來蘇等.造紙用兩性助劑［C］.中國(guó)造紙學(xué)會(huì)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集［C］，1999:474～483 ［2］William E. Scott. Principles of wet end chemistry 〔M〕.TappiPress,Atlanta,1996 ［3］Michael R. John. Evaluation of the charge state of papermachine systems using the charge titration method ［C］.Proc.1992 Paper-makers conference, Tappi Press：479～502 ［4］Penny  A. Patton and David T. Lee. Charge analysis: Powerful tools in wet end optimization ［J］.Tappi,1993,76(8):107～115 ［5］William G. Wallace. Practical applications of charge analysis in paper-making ［C］.Proc.1992 Papermakers conference, Tapp iPress:445～465 ［6］姚獻(xiàn)平，鄭麗萍.淀粉衍生物及其在造紙中的應(yīng)用技術(shù)［M］，北京:輕工業(yè)出版社,1999