壳聚糖及其衍生物在施胶剂中的应用研究进展.pdf
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1、2023 年 第 16 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 498 期 97 壳聚糖及其衍生物在施胶剂中的应用研究进展壳聚糖及其衍生物在施胶剂中的应用研究进展 程振锋1*,梁英1,李巍2(1湖北文理学院,湖北 襄阳 441000;2襄阳市岩翔化工有限公司,湖北 襄阳 441000)摘 要壳聚糖是一种分子内同时含有氨基、乙酰氨基和羟基的天然链状多糖,具有无毒、可生物降解的优点,且与纸张纤维的相容性好,广泛应用于施胶剂的生产中。本文总结了壳聚糖及其衍生物在壳聚糖施胶剂、合成施胶剂以及复合施胶剂中的应用研究进展,着重介绍了壳聚糖及其衍生物对纸张的机械性能、表面强度、抗水性和抗油性等的影响,并对壳
2、聚糖及其衍生物在施胶剂领域中的应用前景进行了展望。关键词壳聚糖;造纸;研究进展;生物施胶剂;合成施胶剂 中图分类号TS727+.5 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)16-0097-02 Research Progress of Chitosan and Its Derivatives in Sizing Agent Cheng Zhenfeng1*,Liang Ying1,Li Wei2(1.College of Food Science and Chemical Engineering,Hubei University of Arts and Science,Xiangy
3、ang 441000;2.Xiangyang Yanxiang Chemical Co.,Ltd.,Xiangyang 441000,China)Abstract:Chitosan is a kind of natural chain polysaccharide which contains amino group,acetyl group and hydroxyl group,and it is widely used in sizing agent because of good compatibility with paper fiber.In the paper,the applic
4、ations of chitosan and its derivatives in sizing agents were summarized,the effects of chitosan and its derivatives on the mechanical property,surface strength,water resistance and oil resistance of paper were emphatically introduced,and the application prospects of chitosan and its derivatives in s
5、izing agent were also discussed.Keywords:chitosan;papermaking;research progress;biological sizing agent;synthetic sizing agent 施胶剂是一种通过施胶工艺进入到纸张纤维中,进而提高纸张的物理强度、耐磨性、耐久性、印刷适性等的造纸助剂,广泛应用于书写纸、包装纸、瓦楞纸等众多纸张的生产中1-5。施胶剂的种类繁多,性质各有不同,按照来源不同可分为合成施胶剂和生物施胶剂。合成施胶剂主要以烷基烯酮二聚体、苯乙烯丙烯酸丁酯共聚物为代表,具有成膜韧性好、印刷油墨清晰、表面强度大、抗水性
6、强的优势,但生产原料大多不能生物降解,对人员健康和环境安全不利。同时,生物施胶剂具有原料来源广、无毒无味、成膜性好和易生物降解等优点,所以备受众多造纸企业的青睐6-7。壳聚糖是一种资源丰富、生产工艺简单的天然高分子物质,是制备生物施胶剂的重要原料。同时,它是一种阳离子型直链多糖,分子链上存在大量氨基,而纸张纤维含有羟基等阴离子,二者易于结合形成化学键,纸张经它处理后印刷质量得到提高,机械性能、耐水性和电绝缘性也得到改善8。目前,围绕壳聚糖及其衍生物在施胶剂中的应用研究与报道较多,但相关研究缺少系统总结,所以本文介绍了壳聚糖及衍生物在施胶剂中的应用研究进展,并对其发展前景进行展望。1 壳聚糖及其
7、衍生物在壳聚糖施胶剂中的应壳聚糖及其衍生物在壳聚糖施胶剂中的应用研究进展用研究进展 壳聚糖是一种成膜性好的天然高分子物质,具有无毒、可生物降解的优点,广泛应用于施胶剂的制备。刘苇9以壳聚糖为原料制备施胶剂并应用于红麻纸,探讨了壳聚糖对增强红麻纸表面性能的影响,并与阳离子淀粉和聚乙烯醇的施胶效果进行了比较,结果显示浆料纤维中加入壳聚糖后,纸张的平滑度明显提高,增强效果也优于阳离子淀粉和聚乙烯醇;陈盛等10采用虾蟹壳为原料制备了可溶性壳聚糖,研究了四种不同黏度壳聚糖溶液对新闻纸、有光纸、单胶纸、牛皮纸及条纹牛皮纸的施胶效果,并测定了这些纸样施胶前后的裂断长、耐折度、白度、耐水度和耐破度等理化性质,
8、实验表明各类纸张的机械强度均有明显提高,尤其是中粘度和高粘度的壳聚糖溶液的施胶效果更优;针对胶版印刷对纸张的表面强度、内部强度以及微孔的较高要求,崔文妍等11从壳聚糖浓度和分子质量研究了壳聚糖作为施胶剂的应用效果,对施胶剂配比的最佳化和印刷适性进行了考察,结果表明高分子量或低分子量壳聚糖均具有提高胶版纸印刷适性的潜力,壳聚糖施胶纸比氧化淀粉或聚乙烯醇施胶纸能更好地适应胶版印刷的要求;王志杰等12利用过氧化氢对壳聚糖进行氧化降解,获得了一系列不同黏均分子量的壳聚糖,并将它们单独使用或与氧化淀粉混合应用于纸张施胶,研究了施胶对纸张性能的影响,结果表明壳聚糖施胶剂可以增强纸张的表面强度,但黏均分子量
9、的降低不利于纸张表面强度的增强;吕勇等13通过壳聚糖与乙酸酐反应制备了不同脱乙酰度的壳聚糖,并将其涂布于手抄纸上,测试了涂布纸的力学性能和抗油性,结果表明壳聚糖在纸张表面形成的膜层能够阻止油滴的渗透,纸张的力学性能和抗油性均随涂布量的增加而增大。2 壳聚糖及其衍生物在其它施胶剂中的应用壳聚糖及其衍生物在其它施胶剂中的应用研究进展研究进展 壳聚糖施胶剂是一类环保型施胶剂,能够显著增强纸张的机械性能、表面强度和抗水性,在提高纸张印刷性方面也显示出明显优势,然而价格高、颜色黄限制了它的广泛使用,所以将壳聚糖及其衍生物添加到其它施胶剂中制备复合施胶剂可以达到更好的施胶效果。2.1 壳聚糖及其衍生物在生
10、物施胶剂中的应用研究进展 刘永顺等14利用壳聚糖中氨基与淀粉糊中的阴离子基团的相互作用,将改性壳聚糖与淀粉均匀混合后在纸张表面进行施胶,结果表明它们在干燥过程中进行了交联胶化,能够在纸张表面形成一层韧性强、抗水性显著的薄膜,使得纸张的印刷适性得到了改善,同时也可以避免出现纸张的掉毛问题;崔文妍等11先用氢氧化钠溶液对虾甲壳质进行脱乙酰作用制备了高分子质量和低分子质量壳聚糖,然后将它们分别溶于醋酸溶液中配成壳聚糖溶液,最后将壳聚糖溶液与氧化淀粉混合得到用作胶版印刷纸的施胶剂,实验结果显示少量壳聚糖就可有效提高氧化淀粉的施胶效果;周刚等15先采用高碘酸钠改性壳收稿日期 2023-03-20 基金项
11、目 湖北省科技厅科技计划项目(2021BLB179);湖北文理学院企校联合开发项目(HX2022059)作者简介 程振锋(1977-),男,河南平顶山人,副教授,博士,主要研究方向为造纸助剂的研制。*为通讯作者。广 东 化 工 2023 年 第 16 期 98 第 50 卷 总第 498 期 聚糖制备双醛壳聚糖,然后将双醛壳聚糖与阳离子淀粉进行复配制备施胶剂,最后将施胶剂应用在手抄纸上测试涂布纸的抗油性,结果表明纸张的表面静电作用及成膜性能都得到了提高,从而阻止了油滴在纸张中的渗透,使得纸张的抗油性得到明显增强;崔媛等16先以丁二酸酐为酰化剂制备 N-琥珀酰化壳聚糖,然后将 N-琥珀酰化壳聚糖
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