提〓要：本文对两性淀粉的增强作用进行了电荷分析研究，测定了淀粉用量对新闻 纸料电荷以及纸页强度的影响。 关键词：两性淀粉；增强剂；电荷；CTR 1〓前〓言 　　添加干强剂是改善纸页强度的主要方法之一，淀粉衍生物是最常用的一种干强剂。为了使淀粉参与纤维间的结合，淀粉必须吸附在纤维表面上，淀粉要大量留着就必须有阳离子电荷。Marten已经证实，纤维对淀粉的吸附是因为淀粉紧密地束缚住了纤维表面的羧基，纤维对淀粉的吸附是不可逆的。有效地利用淀粉就必须提供淀粉在纤维表面快速完全吸附的环境，以及使淀粉与其它添加剂或干扰物的副作用最小，这就要求必须取得淀粉吸附、电荷密度和添加量之间的平衡。 〓〓从电化学以及多种活性基团的协同效应的角度，两性淀粉独特的作用原理是： 〓〓(1)它所含的阴离子基团有助于清除体系中妨碍淀粉吸附在纤维上的那些阴离子物质。 〓〓(2)分子中的阴离子基团对阳离子基团起保护作用，电性排斥那些体系中存在的高活性“杂”阴离子，从而使淀粉中的阳离子基团不会发生过早的反应或被“杂”阴离子中和掉。 〓〓(3)因纤维带负电荷，故容易吸附阳离子，但也易吸附其它带正电荷的阳离子物质，这会削弱淀粉与纤维间的吸附，而两性淀粉中的阴离子基团能给予弥补。 〓〓(4)两性淀粉的电荷基本平衡，那些未被留着的淀粉，在白水系统中不易导致电荷失衡。 〓〓(5)在中碱性体系中，离子电荷的平衡敏感度较 大，即体系中较易出现过阳离子化，两性淀粉使体系的可控程度大大提高，从而便于使用。 〓〓(6)两性淀粉除阴、阳离子基团产生协同效应外，其非离子基团也能进一步强化其某方面的性能，使其具有比一般变性淀粉更突出的应用效果。 2〓实验材料与方法 2.1〓原料 2.1.1〓新闻纸纸料：取自吉林某纸厂，已添加4.5%滑石粉，1.0%硫酸铝。 2.1.2〓两性淀粉：天津轻工业学院造纸研究室制备。 2.2〓实验主要仪器和设备 〓〓pHS-25型酸度计，标准纤维疏解机（英国产），抄片器（德国产），ZL-30型摆锤式纸张拉力机，ZQJ10型纸张多摆撕裂度仪，YQ-Z-31型MIT耐折度测定仪。 2.3〓实验方法 2.3.1〓利用胶体滴定进行电荷分析 〓〓CTR是指纸料微粒表面阴电荷需求量对阳电荷需求量的比值，该比值指出体系是“纯阴电荷性”还是“纯阳电荷性”。若CTR＞1，则试样为阳性；若CTR＜1，则试样为阴性；若CTR=1，则试样为中性。 2.3.2〓抄片 〓〓在标准疏解机中把3%浓度的纸料疏解5min，稀释成0.3%的浓度，混合均匀，在抄片前加入两性淀粉。 2.3.3〓抄片物理性能按《造纸工业测试方法标准汇编》(1990)所规定的方法测定。 3〓结果与讨论 3.1〓两性淀粉用量对新闻纸纸料电荷密度的影响 3.1.1〓两性淀粉用量对纸料可溶净电荷的影响     从图1可以发现，新闻纸纸料的可溶净电荷随两性淀粉用量的增加而增大，在用量为1.5%时，可溶净电荷达到正电性。在用量低于0.5%时，可溶净电荷正电性的增加较小，而用量大于0.5%时，可溶净电荷正电性增加的趋势更显著。这说明，在淀粉用量较高时，吸附于微粒表面的量相对减少，也就是说，存在于水介质中的量相对增加，使溶解电荷的正电性增强。图1游两性淀粉用量对可溶净电荷的影响3.1.2〓两性淀粉用量对纸料表面阴电荷需求量的影响     由图2可见，新闻纸纸料的表面阴电荷需求量随淀粉用量的增加而增加。在淀粉用量较低时，纸料表面阴电荷需求量的变化非常显著；用量大于0.5%后，对表面阴电荷需求量的影响很小。这是因为在用量较低时，淀粉在微粒表面吸附量的变化较大，而淀粉的吸附量有一定的限度，在达到一定值后，吸附量增加的速度明显减小，因此微粒表面阴电荷需求量的增加幅度也变得很小。　图2游两性淀粉用量对表面阴电荷需求量的影响3.1.3〓两性淀粉用量对纸料表面阳电荷需求量的影响     由图3可见，新闻纸纸料的表面阳电荷需求量随淀粉用量的增加而减小。在淀粉用量较低时，纸料表面阳电荷需求量的变化非常显著；用量大于0.5%后，对表面阳电荷需求量的影响很小。　图3游两性淀粉用量对表面阳电荷需求量的影响3.1.4〓两性淀粉用量对纸料CTR的影响    由图4可见，新闻纸纸料的CTR随淀粉用量的增加而增大。在淀粉用量较低时，CTR的变化很明显，用量大于0.5%后，对CTR的影响减小。两性淀粉用量为0.5%时，CTR为1.0145，系统变为正电性，用量继续增大，正电性随之增强，但变化的幅度减小，这是因为虽然用量增大，但淀粉的吸附量增加很小。图4游两性淀粉用量对CTR的影响〓〓3.2〓两性淀粉对新闻纸纸料的增强效果    由表1可以看出，添加两性淀粉可以有效地提高纸页强度，尤其是撕裂指数得到显著改善。在用量0.75%时，裂断长最大，用量0.5%时，撕裂指数最大。淀粉用量大于0.75%时，纸页强度反而下降。   从图5可以看出，CTR=1.0145，系统接近于电中性时，撕裂指数达到最大值，而裂断长在CTR为1.154时，达到最大值。可见，纸料的电荷状况对纸页成形有影响，进而影响纸页的撕裂指数，而裂断长受纸页成形的影响比撕裂指数小。 表1表两性淀粉用量对纸页增强作用的影响 用量%定量g/m2裂断长m撕裂指数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图5游CTR与纸页强度之间的关系4〓结〓论 4.1〓两性淀粉用量对新闻纸纸料的电荷密度有影响，纸料的可溶净电荷随两性淀粉用量的增加而增大。在淀粉用量低于0.5%时，可溶净电荷正电性的增加较小；而用量大于0.5%时，增加的趋势更显著。表面阴电荷需求量和CTR随淀粉用量的增加而增加，表面阳电荷需求量随淀粉用量的增加而减小。在淀粉用量较低时，纸料表面电荷CTR的变化非常显著，用量大于0.5%后，对表面电荷和CTR的影响很小。以上变化说明，淀粉的吸附量有一定的限度，过量添加淀粉，会使阳离子在白水系统中积累下来。 4.2〓添加两性淀粉可以有效地提高纸页强度，尤其是撕裂指数得到显著改善。两性淀粉对新闻纸纸料的增强效果受淀粉用量的影响，淀粉用量过大，强度反而下降。 4.3〓纸页强度与体系电荷之间有一定的关系，湿部化学通过对成形的影响而影响纸页强度，体系电荷对撕裂指数的影响要大于裂断长，CTR越接近于1，撕裂指数越大。 4.4〓系统中的可溶性电荷，对造纸过程和成纸质量均有负面影响，它无效地消耗造纸助剂，并影响纸页的成形和强度。 参考文献 ［1］谢来苏等.造纸用两性助剂［C］.中国造纸学会第九届学术年会论文集［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］姚献平，郑丽萍.淀粉衍生物及其在造纸中的应用技术［M］，北京:轻工业出版社,1999