阳离子施胶剂研究现状

      在造纸技术中，内施胶是指在纸张成型前，将化学药剂添加到纸浆中，以赋予纸张 耐水性能的过程。其中，能帮助纸张克服纤维固有润湿性的化学药剂称为内施胶剂。目前， 广泛使用的造纸内施胶剂包括松香系列施胶剂和反应型施胶剂（AKD 和 ASA）。其中，AKD 和 ASA 存在施胶时间长，乳液稳定性差，胶料流失造成污染，纸面打滑，成本较高等问 题，且两者只适用于纯净的纸浆，在用废纸回收浆造纸时并不适用，其施胶度也不像松香 系列施胶剂那样容易控制；AKD 与纤维反应较慢，且易出现堆滑、卷叠及粘搭等问题， ASA 容易水解和沉淀，需要用阳离子淀粉作为乳液稳定剂。当前我国造纸原料以非木材纤 维为主，松香系列施胶剂仍是我国主要运用的施胶剂，制备高效的松香系列施胶剂仍是今 后的发展方向。

      作为性能优良的造纸施胶剂必须具有以下特点：

      （1） 具有疏水基团，如碳原子数不少于 16 的脂肪碳链；

      （2） 施胶剂在施胶后能很好地分散到纸浆中，如以乳液的形式分散；

      （3） 在抄纸过程中，施胶剂必须始终具有活性结构，不会因水的剪切或加热等外力干扰 失去活性；

      （4） 施胶剂在抄纸过程中必须有效地留着在纤维上，不随白水流失；

      （5） 纸张干燥时，施胶剂需以分子形态很好地定向分布在纸张的外表面，亲水基团朝向 纤维，疏水基团朝向纸张外面；

      （6） 单个施胶剂分子能以共价键或其他的形式，与纸张纤维形成强的结合。

      塔尔油本身含有大量的脂肪酸、松香酸和甾醇等高质物，这些成分在结构上均含有疏 水基团；将塔尔油进行相应改性、分散后能以乳液形式存在；塔尔油的松香酸成分含有大 量三环二萜类结构，比较稳定，环上的羧基具有相当活性；抄纸时，利用硫酸铝作为留着 剂或直接制备具有阳离子性的施胶剂，能很好地留着在纤维表面；干燥时，留着剂与分散 胶形成的水合松香铝与纤维羟基的羟联反应，能使其获得稳定的内取向；利用硫酸铝作为 留着剂时，三价水合铝离子能与松香酸和纤维结合形成络合物，进而有强的结合，若制备 成阳离子施胶剂，则施胶剂能直接与阴离子性的纤维结合，形成强的结合。因此，从理论 上分析，将塔尔油进行系列改性能很好满足上述六个条件，用作制备造纸内施胶剂的原料。

      自从 1807 年伊利（Illig）首先将松香胶和明矾一起用于纸张施胶之后，造纸工业就成 为世界上消耗松香最多的部门之一。使用松香做成的各种纸张施胶剂可防止墨水浸散， 改善强度与平滑度，增加耐磨性，防止过多的吸收润湿水和在印刷时的掉毛。至今为止， 12 松香型施胶剂经历了皂化施胶剂、强化施胶剂、阴离子分散施胶剂和阳离子分散施胶剂等 四个阶段。

      目前，国际上纸张生产正由酸性向中/碱性转变，阳离子施胶剂通过本身所具有的正 电荷，能在抄纸时直接与阴离子性纤维结合，避免或减少硫酸铝的添加，从而实现中/碱 性施胶。阳离子分散胶是 20 世纪 80 年代中期由美国的一家公司开发的，美国赫克力斯公 司、日本荒川化学工业株式会社和奥地利的克瑞姆斯公司相继开发了松香系新型中/碱性 施胶剂。具有代表性的产品有 2 种，一种是美国赫克力斯公司生产的 HI-PHASE-35，另一 种是以日本荒川化学工业株式会社及奥地利克瑞姆斯公司产品为代表的中性松香酯乳液 施胶剂。分散胶的阳离子化途径主要有 3 种方法： 阳离子乳化剂乳化法，自身阳离子化 法和转型法。