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摘要：经多年努力，我国两性淀粉历经从无到有、从少到多的过程，目前两性淀粉的应用已进入了高速发展时期，造纸所用的两性淀粉的研究也从普通到适合于我国的造纸国情增效型发展。但是当前，我国造纸工业的两性淀粉应用还处于世界低水平。为了加强两性淀粉在造纸工业中的研究和应用，文章将从多方面深入论述两性淀粉在造纸工业中的应用，期望对我国的造纸工业起到些许指导和启迪作用。
关键词：两性淀粉；造纸工业；合理应用
中图分类号：S-0 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-07-0283-2
淀粉是一种天然高分子的碳水化合物。天然的淀粉因为粘度较高而且流动性较差，所以呈凝胶状，一旦用水稀释之后，便会发生沉淀反应，所以其容易老化，不能直接满足造纸工业需要。为解决上述问题， 需要将淀粉进行改性处理。改性之后的淀粉可分离子型淀粉和非高子型淀粉两类。两性淀粉是离子型淀粉中的一类，在其分子中既含阴离子基团，同时又含有阳离子基团，而使整个两性淀粉电荷呈近电中性，并呈现较强的抗碱抗酸性能，可用于造纸工业中，具有明显的增强、助滤、助留和降低造纸生产成本的作用，特别适合我国的废纸浆、草浆造纸业。
1 造纸上常用淀粉分类
造纸上常用淀粉按离子特性可分为五类：非离子淀粉、阴离子淀粉、两性及多元的变性淀粉、阳离子淀粉以及其他变性淀粉。按照淀粉的制备方法可分为氧化淀粉、酸变性淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、醚化淀粉。两性淀粉虽然基本上保持了原有淀粉的颗粒状，但是因为两性变性淀粉在酸性作用下会受热裂解而不发生膨胀，所以其粘度较低，可作为胶粘剂使用，从而提高所产纸张的耐摩擦能力和光滑性。
2 两性淀粉在造纸工业中的应用
两性淀粉是重要的造纸化学品之一，两性淀粉在现在的造纸行业中可以给造纸行业带来前所未有的社会和经济效益。两性淀粉于造纸工业中则主要用于层间喷涂、湿部添加、涂布加工（如在铜版纸生产过程中用于辅助胶粘剂）和表面施胶（如包装纸和胶版印刷纸的表面施加）等。通过向体系中添加两性淀粉，可以使湿部化学得以优化，并有效地改变湿部化学电位，控制湿部化学组分平衡，并达到提高纸张质量的目的。
2.1 两性淀粉的利用效果
在现代造纸工业当中，两性淀粉是良好的助留剂和增强剂，和常见的阳离子淀粉比较而言，两性淀粉一般用量较少，并且在应用时会产生优秀的助滤、增强、助留作用，从而起到降低生产成本，减轻水处理负荷的明显效果。一般来讲，应用低阴、阳离子取代度的两性淀粉于高用量下会产生对纸页强度增加的效果，而有高取代度的两性淀粉于低用量时会产生同样的生产效果。而两者相比较而言，用量为0.7%时，两者的效果差别不大。
2.2 两性淀粉的作用原理
两性淀粉是从电化学的角度来解决造纸中的实际问题，在实际运用中取得了较好的效果，两性淀粉的独特作用原理如下：
（1）淀粉分子中阴离子基团能够对阳离子官能团起保护作用，其电性排斥那些处于体系中的高活性的无用阴离子，而使淀粉中阳离子基团不会发生反应或者被中和掉。
（2）所含阴离子基团有利于消除造纸体系中妨碍于淀粉的吸收于纤维上的有害阳离子。
（3）两性淀粉的电荷基本是平衡的，而那些没有被利用的淀粉会随水排出，再循环地使用水时，其不会失去电荷的平衡，从而能够保持良好机械的运转状态。
（4）纸纤维中常带有负电荷，其很容易吸附阳性离子淀粉，但是对于其他正电荷的物质也容易被吸附，这会大大减弱淀粉和纤维的相互吸附，然而在两性淀粉中的阴性基团能给予高效弥补。
（5）在碱性或中性的体系中，离子电荷平衡的敏感度一般较大，即体系中比较容易产生过阳离子化，这就出现了造纸的“ 失控”状态，在使用两性淀粉时，使反应体系的可控制程度大幅度提高。
2.3 两性淀粉在造纸工业中的特殊运用
用作增强剂。两性淀粉在许多条件下会有比阳离子淀粉更好的增强性能。其增强效果主要是因为纸纤维上的阴离子和两性淀粉上的阳离子间的静电所吸引。高度取代性阳离子淀粉的内部存在强大的静电排斥作用，然而两性淀粉并不存在这种静电排斥作用，所以在较低电导率纸浆料中的两性淀粉表现出了比阳离子淀粉更好的增强效果。两性淀粉的应用效果比普通阳離子、阴离子淀粉好，已经是不争的事实了。近年来新开发成功的新一代两性淀粉不仅扩大造纸厂的销路，而且也为国家节约大量的木材，并具有比较好的助留作用。新型的两性淀粉对新闻纸和再生新闻纸也有非常明显的效果。
2.4 两性淀粉的具体应用方案
在造纸工业中，两性淀粉的应用过程中，随着阴离子取代度增加，纸页中填料和灰分留着率会首先增加。当阴离子的取代度为0.026左右时，其助留的效果最好，然而一旦再增加阴离子的取代度，其助留的效果反而会大幅度降低。而且当阳离子的取代度为0.04，阴离子的取代度为0.026左右时，比磷酸酯淀粉、一般的阳离子淀粉、两性淀粉的助留效果好。此外，磷酸酯类的两性淀粉比单纯性的阳离子淀粉效果更好。
少量硫酸铝对于填料的留着率效果会稍有提高。而且如果使用量超过2%时，其填料的留着率反而会下降很多。这是由于当硫酸铝用量少时，能捕捉到纸料中微量的阴离子的杂质。但是用量较多时，反而会与两性的淀粉发生竞争性地与纸纤维吸附，从而影响两性淀粉絮聚和吸附，使填料的留着率显著降低。
两性淀粉和纸纤维的相互作用是非常迅速的，但是由于这种作用之间的速度与性质，必须要求两性淀粉和浆料充分地均匀混合。同时，还需要尽量地避免生产过程中受到强烈剪切作用。为避免阴离子性强的原料，使纸浆很多组分过多地吸附两性淀粉，而影响到增强与助留的效果，所以应该适当加入某些中和原料的组分，达到较好的生产效果。由于两性淀粉的种类、分布和形状、分子量的大小以及取代度、取代物化学性质等多种因素不断变化，所以很难确定两性淀粉最佳使用的条件。一般需要选择靠近网前箱的部位，高位箱还是比较理想的添加两性淀粉地点。
2.5 造纸用两性淀粉新发展
所谓的两性或者称为多元的淀粉变性技术就是指在同一个淀粉的分子上既可以进行阴离子的变性又能进行非离子变性以及阳离子的变性技术。美日英等国家早在70年代就开发出了作为助滤、增强及助留的两性淀粉，其应用的效果明显高于那些普通的阴、阳离子淀粉。近年又相继地开发出多种系列的两性淀粉。在合成的工艺上做出了极大改进，使制造的成本较大幅度地下降，已经完全适应我国的草浆、废纸浆的造纸国情。
3 结语
总之，两性淀粉的应用还比较少，而将两性淀粉用于造纸业的优点是显而易见的，为了使我国的造纸业得到较大的发展，两性淀粉的应用是重要的发展点之一，只要逐步推广两性淀粉的运用，相信不久的将来，造纸的平均成本将会大大降低。
参考文献
[1] 王立军,罗灵芝,陈夫山.低相对分子质量高阳离子度淀粉的开发与应用研究[J].造纸化学品,2010,(S1).
[2] 周小凡,杨刚,马金霞.聚氧化乙烯/凹凸棒土微粒助留助滤体系的研究[J].中华纸业,2011,(04).
[3] 刘一山,伍安国.新型多功能淀粉助留增强剂在造纸上的应用[J].纸和造纸 2011,(02).
作者简介：周温建（1968-），女，广西南宁人，广西农垦明阳生化集团股份有限公司生产技术运行中心副经理，工程师，研究方向：淀粉，酒精深加工技术。
关键词：两性淀粉；造纸工业；合理应用
中图分类号：S-0 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-07-0283-2
淀粉是一种天然高分子的碳水化合物。天然的淀粉因为粘度较高而且流动性较差，所以呈凝胶状，一旦用水稀释之后，便会发生沉淀反应，所以其容易老化，不能直接满足造纸工业需要。为解决上述问题， 需要将淀粉进行改性处理。改性之后的淀粉可分离子型淀粉和非高子型淀粉两类。两性淀粉是离子型淀粉中的一类，在其分子中既含阴离子基团，同时又含有阳离子基团，而使整个两性淀粉电荷呈近电中性，并呈现较强的抗碱抗酸性能，可用于造纸工业中，具有明显的增强、助滤、助留和降低造纸生产成本的作用，特别适合我国的废纸浆、草浆造纸业。
1 造纸上常用淀粉分类
造纸上常用淀粉按离子特性可分为五类：非离子淀粉、阴离子淀粉、两性及多元的变性淀粉、阳离子淀粉以及其他变性淀粉。按照淀粉的制备方法可分为氧化淀粉、酸变性淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、醚化淀粉。两性淀粉虽然基本上保持了原有淀粉的颗粒状，但是因为两性变性淀粉在酸性作用下会受热裂解而不发生膨胀，所以其粘度较低，可作为胶粘剂使用，从而提高所产纸张的耐摩擦能力和光滑性。
2 两性淀粉在造纸工业中的应用
两性淀粉是重要的造纸化学品之一，两性淀粉在现在的造纸行业中可以给造纸行业带来前所未有的社会和经济效益。两性淀粉于造纸工业中则主要用于层间喷涂、湿部添加、涂布加工（如在铜版纸生产过程中用于辅助胶粘剂）和表面施胶（如包装纸和胶版印刷纸的表面施加）等。通过向体系中添加两性淀粉，可以使湿部化学得以优化，并有效地改变湿部化学电位，控制湿部化学组分平衡，并达到提高纸张质量的目的。
2.1 两性淀粉的利用效果
在现代造纸工业当中，两性淀粉是良好的助留剂和增强剂，和常见的阳离子淀粉比较而言，两性淀粉一般用量较少，并且在应用时会产生优秀的助滤、增强、助留作用，从而起到降低生产成本，减轻水处理负荷的明显效果。一般来讲，应用低阴、阳离子取代度的两性淀粉于高用量下会产生对纸页强度增加的效果，而有高取代度的两性淀粉于低用量时会产生同样的生产效果。而两者相比较而言，用量为0.7%时，两者的效果差别不大。
2.2 两性淀粉的作用原理
两性淀粉是从电化学的角度来解决造纸中的实际问题，在实际运用中取得了较好的效果，两性淀粉的独特作用原理如下：
（1）淀粉分子中阴离子基团能够对阳离子官能团起保护作用，其电性排斥那些处于体系中的高活性的无用阴离子，而使淀粉中阳离子基团不会发生反应或者被中和掉。
（2）所含阴离子基团有利于消除造纸体系中妨碍于淀粉的吸收于纤维上的有害阳离子。
（3）两性淀粉的电荷基本是平衡的，而那些没有被利用的淀粉会随水排出，再循环地使用水时，其不会失去电荷的平衡，从而能够保持良好机械的运转状态。
（4）纸纤维中常带有负电荷，其很容易吸附阳性离子淀粉，但是对于其他正电荷的物质也容易被吸附，这会大大减弱淀粉和纤维的相互吸附，然而在两性淀粉中的阴性基团能给予高效弥补。
（5）在碱性或中性的体系中，离子电荷平衡的敏感度一般较大，即体系中比较容易产生过阳离子化，这就出现了造纸的“ 失控”状态，在使用两性淀粉时，使反应体系的可控制程度大幅度提高。
2.3 两性淀粉在造纸工业中的特殊运用
用作增强剂。两性淀粉在许多条件下会有比阳离子淀粉更好的增强性能。其增强效果主要是因为纸纤维上的阴离子和两性淀粉上的阳离子间的静电所吸引。高度取代性阳离子淀粉的内部存在强大的静电排斥作用，然而两性淀粉并不存在这种静电排斥作用，所以在较低电导率纸浆料中的两性淀粉表现出了比阳离子淀粉更好的增强效果。两性淀粉的应用效果比普通阳離子、阴离子淀粉好，已经是不争的事实了。近年来新开发成功的新一代两性淀粉不仅扩大造纸厂的销路，而且也为国家节约大量的木材，并具有比较好的助留作用。新型的两性淀粉对新闻纸和再生新闻纸也有非常明显的效果。
2.4 两性淀粉的具体应用方案
在造纸工业中，两性淀粉的应用过程中，随着阴离子取代度增加，纸页中填料和灰分留着率会首先增加。当阴离子的取代度为0.026左右时，其助留的效果最好，然而一旦再增加阴离子的取代度，其助留的效果反而会大幅度降低。而且当阳离子的取代度为0.04，阴离子的取代度为0.026左右时，比磷酸酯淀粉、一般的阳离子淀粉、两性淀粉的助留效果好。此外，磷酸酯类的两性淀粉比单纯性的阳离子淀粉效果更好。
少量硫酸铝对于填料的留着率效果会稍有提高。而且如果使用量超过2%时，其填料的留着率反而会下降很多。这是由于当硫酸铝用量少时，能捕捉到纸料中微量的阴离子的杂质。但是用量较多时，反而会与两性的淀粉发生竞争性地与纸纤维吸附，从而影响两性淀粉絮聚和吸附，使填料的留着率显著降低。
两性淀粉和纸纤维的相互作用是非常迅速的，但是由于这种作用之间的速度与性质，必须要求两性淀粉和浆料充分地均匀混合。同时，还需要尽量地避免生产过程中受到强烈剪切作用。为避免阴离子性强的原料，使纸浆很多组分过多地吸附两性淀粉，而影响到增强与助留的效果，所以应该适当加入某些中和原料的组分，达到较好的生产效果。由于两性淀粉的种类、分布和形状、分子量的大小以及取代度、取代物化学性质等多种因素不断变化，所以很难确定两性淀粉最佳使用的条件。一般需要选择靠近网前箱的部位，高位箱还是比较理想的添加两性淀粉地点。
2.5 造纸用两性淀粉新发展
所谓的两性或者称为多元的淀粉变性技术就是指在同一个淀粉的分子上既可以进行阴离子的变性又能进行非离子变性以及阳离子的变性技术。美日英等国家早在70年代就开发出了作为助滤、增强及助留的两性淀粉，其应用的效果明显高于那些普通的阴、阳离子淀粉。近年又相继地开发出多种系列的两性淀粉。在合成的工艺上做出了极大改进，使制造的成本较大幅度地下降，已经完全适应我国的草浆、废纸浆的造纸国情。
3 结语
总之，两性淀粉的应用还比较少，而将两性淀粉用于造纸业的优点是显而易见的，为了使我国的造纸业得到较大的发展，两性淀粉的应用是重要的发展点之一，只要逐步推广两性淀粉的运用，相信不久的将来，造纸的平均成本将会大大降低。
参考文献
[1] 王立军,罗灵芝,陈夫山.低相对分子质量高阳离子度淀粉的开发与应用研究[J].造纸化学品,2010,(S1).
[2] 周小凡,杨刚,马金霞.聚氧化乙烯/凹凸棒土微粒助留助滤体系的研究[J].中华纸业,2011,(04).
[3] 刘一山,伍安国.新型多功能淀粉助留增强剂在造纸上的应用[J].纸和造纸 2011,(02).
作者简介：周温建（1968-），女，广西南宁人，广西农垦明阳生化集团股份有限公司生产技术运行中心副经理，工程师，研究方向：淀粉，酒精深加工技术。