[发明专利]一种适用于高电解质环境的纸张强度增强方法

说明书

本发明涉及一种应用低阳离子取代度木聚糖于高电解质造纸湿部以增强纸张强度的方法。为了解决环境污染问题，纸机白水封闭循环越来越厉害，电解质不断积累，含量越来越高，导致造纸湿部系统成分的复杂化，其结果就是明显降低了离子型化学品，比如阴离子淀粉和阳离子淀粉的应用效果。本发明采用微波辐射辅助合成低阳离子取代度(0.05～0.1.66)的木聚糖应用于高电解质造纸湿部以增强纸张强度，取代度在0.05‑0.06的样品其增强效果(撕裂指数和抗张指数)比未改性的对照样好，也比更高取代度的阳离子木聚糖的效果要好。

技术领域

本发明涉及一种应用低阳离子取代度木聚糖于高电解质造纸湿部以增强纸张强度的方法，属于造纸领域。

背景技术

为了解决环境污染问题，纸机白水封闭循环越来越厉害，电解质不断积累，含量越来越高，导致造纸湿部系统成分的复杂化，其结果就是明显降低了离子型化学品，比如阴离子淀粉和阳离子淀粉的应用效果。亟待开发新的造纸助剂以适应高电解质环境的需求。

半纤维素是继纤维素之后的植物界中第二丰富的生物聚合物，在大多数植物材料中约占四分之一至三分之一，其量根据植物物种不同而略有变化。例如，甘蔗渣中是由超过25-34％的半纤维素构成，小麦秸秆中为32-38％，玉米穗中为36-38％。半纤维素木聚糖结合在纤维素微纤维的表面，将纤维相互连接起来，这些纤维构成了致密的细胞相互连接的网络。

半纤维素是植物细胞壁的主要组分之一，是由非葡萄糖单元组成的一类多糖的总称，占细胞壁总重的 20～35％。半纤维素与纤维素尤其是木质素紧密联系在一起的非纤维素多糖物质，半纤维素中基本的糖单元有D-木糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄糖醛酸、4-O-甲基-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸和少量的L-海藻糖及各种O-甲基化的中性糖。它们是低分子量的支化聚合物，聚合度为80-200，通式是(C₅H₈O₄)n和(C₆H₁₀O₅)n，分别称为戊聚糖和己糖。半纤维素也被称为是由几种不同类型的单糖构成异质多聚体，这些单糖是五碳糖利六碳糖，包括木糖，甘露聚糖，阿拉伯糖和半乳糖。单糖之间分别以共价键、氢键、醚键和酯键连接，与伸展蛋白、其他结构蛋白、壁酶、纤维素和果胶等一起构成细胞壁的组成成分，使细胞壁具有一定的强度和弹性，从而以稳定的化学结构存在。半纤维素主要以木聚糖，甘露聚糖，混合连接的β-葡聚糖和木葡聚糖四种基本形式存在于细胞壁中。半纤维素多为支链结构，由于在侧链类型、分布、位置和在大分子主链中配糖键连接分布的不同导致其结构方面的变化。半纤维素在细胞壁中形成的种类很多，结构复杂，且化学结构随植物种类不同呈现较大差异。根据多糖分子中糖基组成的种类，可将半纤维素分为均多糖和杂多糖。均多糖只由一种糖基组成，比如只含有木聚糖、甘露糖或半乳糖等，而杂多糖是由两种以上的糖基组成，如阿拉伯半乳糖和葡萄糖甘露糖等。在自然界中，半纤维素主要以杂多糖的形式存在。部分支链较多、分子最较小的半纤维素能够溶于热水。几乎所有半纤维素都能很好的溶解在碱液和二甲基亚砜(DMSO)中。木聚糖类多糖是植物细胞次生壁中半纤维素的主要组成部分，大约占阔叶木和草本植物中生物质的20％-30％，在一些单子叶植物中甚至可以达到50％。

虽然半纤维素广泛分布于植物中，但是由于其结构的复杂性限制了它们在工业中的应用。半纤维素独特的化学结构，比如侧链分枝、无定形组成的几种不同类型的单糖(杂多糖)和不同类型的官能团(例如羟基、乙酰基、羧基、甲氧基等)，使得半纤维素在化学行为上具有多样性，是进行化学改性的理想对象。