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瓜尔胶是来源于植物瓜尔豆的一种天然高分子化合物,有着与纤维素十分相近的分子结构,能与纤维良好地亲和,因而成为了一种很具有潜力的新型环保助剂。本文研究了一种阴/非离子型双取代基瓜尔胶衍生物——羧甲基羟乙基瓜尔胶的合成、表征及其在造纸中的初步应用。以瓜尔胶原粉、氯乙醇、氯乙酸钠和氢氧化钠为基本原料,在乙醇-水的两相反应体系中,采用一步法合成了羧甲基羟乙基瓜尔胶(CMHEG),通过优化反应的工艺条件发现,当氯乙醇用量与原粉质量比为1:3,氯乙酸钠用量比为1:3,氢氧化钠用量为1:6时,反应时间为8h较为经济且能获得较高的取代度,此时CMHEG的羟乙基摩尔取代度(M.S.)为0.28,羧甲基取代度(D.S.)为0.34。通过对产物的红外光谱分析发现,瓜尔胶原粉成功引入了羟乙基和羧甲基,核磁共振氢谱表明CMHEG样品中半乳糖与甘露糖的含量比约为1:1.25,通过积分峰面积算出的CMHEG的D.S.为0.242,羟乙基的M.S.为0.124,该值与酸洗法、色谱法的测定结果基本一致,相互印证了几种测试方法的准确度。扫描电镜照片可以看出CMHEG颗粒表面具有化学反应的痕迹,且粒度分布较为均匀。示差扫描量热显示出了CMHEG较原粉更好的热稳定性。对于溶解性,CMHEG较原粉更加易溶,水合速率快,溶解1h即可达到峰值黏度。流变实验结果表明CMHEG溶液属于典型的假塑性流体,具有良好的剪切变稀特性,且pH在5~9的范围内较为稳定。在造纸中的初步应用实验表明CMHEG可提高纸张的抗张、耐破和撕裂指数,当用量为0.6%时,相比原纸(抗张指数21.6N·m/g,耐破指数1.05Pa·m2/g,撕裂指数3.6mN·m2/g)分别提高了21.3%,38.1%,22.2%。羧甲基羟乙基瓜尔胶对纸料的助留助滤也有效果。随着CMHEG用量的增加,纸料的总留着率呈现上升趋势,滤水性能也有所改善,当用量为0.6%时,相比不添加CMHEG,纸料的总留着率提高了10.3%,打浆度下降了2.4 oSR。羧甲基取代度的增大会使总留着率先增加后下降;羟乙基摩尔取代度增加,纸张的抗张和耐破性能则呈现了先上升后下降的趋势。瓜尔胶原粉呈现淡黄色,其在造纸湿部的添加不利于纸张白度的提高。而改性后的羧甲基羟乙基瓜尔胶为白色或略带淡黄色粉末,其添加会对纸张的白度产生一定影响,但总体影响不大。而对于白度本身就低于CMHEG的纸浆,添加CMHEG还能提高纸张白度。在研究CMHEG造纸应用的同时,还对其增强机理做了一些初步探讨。通过测量加入CMHEG前后纸张的力学和光学性能的变化规律和采用FTIR、SEM等分析手段,对纸张的相对结合面积、纤维间的化学键作用进行了分析,发现羧甲基羟乙基瓜尔胶的添加量从0~1%,纸张的抗张指数从21.6N·m/g提高到26.5N·m/g,相对结合面积从32%提升到41%。扫描电镜图像显示CMHEG改善了纤维的交联,其增强的主要作用机理是增加了纤维之间的结合,而非提高纤维自身的强度。红外图谱显示CMHEG与纤维间并无化学键作用。实验显示CMHEG通过增强多根纤维之间的键合,增加了纸张的结合面积从而提高了纸张的力学性能,其结合作用主要为CMHEG与纤维间形成的分子间氢键作用,除此以外分子间作用力也贡献了一定的结合力。