壳聚糖在造纸工业中的应用

发布时间：2018-02-09 09:59:59

壳聚糖具有以下特性低至中等分子量具有容易亲合的官能团或低阳电荷线型结构的聚合物有良好的成膜性无毒性,是天然化合物。这些特性使壳聚糖作为一种良好的造纸助剂成为可能。

1、施胶剂

壳聚糖作为施胶剂,较松香施胶剂具有较高的干、湿强度、耐破度和撕裂度,有较好的书写和印刷性能,并可在碱性介质中施胶。壳聚糖也可和松香、淀粉、酪蛋白、动物胶、明胶以及多元醇-多元酸树脂制成复合施胶剂使用。壳聚糖作为施胶剂使纸张有更高的拉毛强度、更好的平滑性及适印性,同时对改善纸张的伸缩率、撕裂度与裂断长均有良好的作用。这可能是因为壳聚糖既可以与纤维素中的梭基形成较强的氢键结合,还可以与醛基作用生成西佛碱结构,因而提高了纸张的强度。壳聚糖本身还是一种防腐剂,用作纸张的表面施胶剂,还起到良好的防蛀、防霉作用。

2、纸张增强剂

增强剂可以降低纸张尤其是印刷用纸张的使用量。理想的增强剂是分子链上具有许多正电荷中心和氢键中心,能和纤维上的负电荷结合生成离子键,也可以和纤维上非离子表面生成氢键增强剂还得是线性聚合物,分子量大,对纤维有足够的粘合强度,在纤维间有架桥的能力,官能团能充分接近纤维表面,具有良好的成膜能力。壳聚糖能够满足这些要求,故壳聚糖用于纸张增强剂具有很好的增强效果。

3、助留助滤剂

壳聚糖在酸性介质中呈阳离子性,其相对分子量很大,可使细小纤维和填料发生絮聚而且壳聚糖是长链高分子,可在填料和纤维之间起到架桥作用,吸附若干个粒子,从而达到高的留着率。随着壳聚糖用量的增加和相对分子质量的增加,助留助滤效果会显著提高。

4、防水剂

壳聚糖醋酸溶液浸渍纸张,再用乙酐将壳聚糖转变为再生甲壳素,获得的纸张具有高度抗水、抗油及抗其它溶剂的性能。壳聚糖还容易与戊二醛发生反应,先用壳聚糖处理纸张,再用戊二醛与纸张上的壳聚糖进行反应,可抄造特种纸张。

5、表面改性电容器纸

研究发现水解的甲壳素与纤维素可以提高纸的绝缘性。复印纸产生的静电会严重降低图像复印的质量,在复印纸表面涂上壳聚糖,纸张的抗静电性增强万倍以上,可以大幅度提高复印质量。先用壳聚糖醋酸溶液进行表面处理再进行压光,可提高电容器纸的电阻率。用氰乙基壳聚糖对纸张表面进行改性,可提高纸张的抗水性倍,提高击穿强度倍,显著提高电阻率和耐破度。

6、作为造纸废液的絮凝剂

壳聚糖是线性高分子,分子链上分布着大量的轻基和氨基,它们可与金属离子发生鳌合作用,所以可以凝聚溶液中带负电荷的染料、蛋白质、卤素等物质,也能有效地捕集或吸附溶液中的重金属离子,是一种良好的无毒的阳离子絮凝剂,而且生物降解性好,不会产生二次污染。

7、打浆度改进剂

传统的改进剂有聚乙烯亚按、聚丙烯酞胺的霍夫曼反应物和聚丙烯酞胺的甘露糖醇反应物。但在封闭的白水系统中,白水中积累了大量的细小纤维、无机盐类和阴离子型有机物,打浆度改进剂的效果受到影响。加入壳聚糖作为打浆度改进剂的纸浆所抄造的成纸页含水率较低,具有优良的效果

8、其他

壳聚糖的乙酸溶液可以用来修复古代手稿、制造一次性纸质快餐饭盒、防油食品包装纸,还可用于制备可生物降解的纸张和造纸等工业废水处理等方面。将甲壳质溶解在碱液中,然后在30-50℃下用一氯醋酸钠醚化,再用盐酸中和干燥,制得浅黄色梭甲基纤维素一甲壳质粉,可用作包装纸和织物的上胶剂。壳聚糖可以和海藻酸钠为壁材制备纸应用在无碳复印纸的微囊。将壳聚糖和纤维等复合制成薄膜,无毒、可生物降解,广泛用于食品包装纸、农用地膜等,不会造成环境污染,是世纪的“绿色产品”。另外,纸张中的酸也是引起纸张损毁的主要原因之一,将轻丙基壳聚糖简称应用于纸质文物的加固保护材料,一方面可以保护纤维素的弱键,一定程度上提高了纸张耐干热老化的性能,另一方面由于轻丙基壳聚糖属于天然高分子的衍生物,即使若干年后老化降解,其降解产物是小分子糖类物质,也不会对纸张纤维产生损害,可进行二次保护。