肛门长肉球什么原因:淀粉氧化度对于瓦楞原纸表面施胶性能的影响

淀粉氧化度对于瓦楞原纸表面施胶性能的影响
白春妮，韩 卿
(陕西科技大学制浆与造纸工程学院，陕西西安710021)
摘要：以玉米淀粉为原料，制备了不同羧基含量的氧化淀粉，并通过实验比较了不同羧基含
量的氧化淀粉的表面施胶性能．结果表明，与高羧基含量的氧化淀粉相比，用羧基含量适中的
氧化淀粉进行表面施胶不仅能提高纸张的抗张强度和环压强度，而且生产成本较低，表现出了
更好的表面施胶性能．
关键词：氧化淀粉；瓦楞原纸；表面施胶；环压指数；抗张指数
中图分类号：TS753．9；TS761．7 文献标识码：A
0 引言
国内生产瓦楞原纸的主要原料是废纸，由于废纸经多次利用后机械强度较差，造成瓦楞原纸的物理强
度比较差，而提高其物理强度有效且成本低廉的方法就是表面施胶ll_5]．目前，我国针对瓦楞原纸施胶的表
面施胶剂多以氧化淀粉为主，但是对氧化淀粉的氧化度对于瓦楞原纸纸张强度的影响尚未见研究报道．本
文以玉米淀粉为原料制备了不同氧化度的氧化淀粉，研究了反应条件对其氧化度的影响以及不同氧化程
度的氧化淀粉作为表面施胶剂对纸张强度的影响．
1 实验
1．1 原辅材料
瓦楞原纸：取自西安市某造纸企业，采用国内废纸制造，定量100 g／m2，水分7 ．
玉米原淀粉：市售，干度===88．O ，pH一6．0，细度(100目)一99．6 ，灰分一0．5 9／6，蛋白质含量：
0．4 ，用NDJ一1型粘度计测得其粘度为800 mPa·s(6．0 糊化液，95℃)．
双氧水(体积分数30％)、硫酸铜、氢氧化钠、盐酸、无水亚硫酸钠，均为分析纯．
1．2 主要设备
J-KZ3000型摆锤式抗张仪，四川长江造纸仪器有限公司制造；83型自控温度电动上光机，上海贤华
有限公司制造；K303MULTI COATER涂布机，RK Print Coat Instruments Ltd．制造；DC-KY3000A型
电脑测控压缩仪，四川长江造纸仪器有限公司制造．
1．3 氧化淀粉的制备
将玉米原淀粉配制成质量分数为409／6的淀粉乳液，用质量分数为4 的NaOH调节pH值，转入三口
烧瓶中，搅拌，水浴控温，同时加入一定量0．4 的CuS04溶液，并缓慢滴加一定量的双氧水，恒温反应4
h后用3 盐酸中和，同时加入1O 亚硫酸钠水溶液终止反应，然后用水洗涤、抽滤、烘干、粉碎即得氧化
淀粉．
1．4 羧基含量的测定
采用醋酸钙与氧化淀粉中的羧基进行离子交换，再用碱滴定阳离子交换所放出的醋酸r6]．
收稿日期：2OO8一l1—26
作者简介：白春妮(1981一)，女，陕西省西安市人，在读硕士生，研究方向：造纸化学品
第1期 白春妮等：淀粉氧化度对于瓦楞原纸表面施胶性能的影响 ：
氧化淀粉的羧基质量分数按下式计算：
羧基质量分数／ (d．b)==：5XMX( l／ml—V2／m2)X0．045X100
式中：M为NaOH标准溶液的摩尔浓度，mol／L；V 为滴定样品时所耗用的NaOH标准溶液体积，
mL；m 、m 分别为氧化淀粉及原淀粉的干基质量，g；0．045为与1 mL 1．000 mol／L NaOH标准溶液所相
当的羧基的克数；5为简化后的系数(250／50)．
1．5 表面施胶实验
将氧化淀粉配制成质量分数为5 的淀粉乳液，
转入三口烧瓶中，水浴加热，中速搅拌，升温至所需温
度后保温15 min．糊化结束后，调节到所需的施胶液
浓度，然后用涂布机对瓦楞原纸进行表面施胶，在110
℃下于上光机中烘干，并按照国家标准方法检测纸张
的质量指标．
2 结果与讨论
2．1 氧化淀粉制备的影响因素
在一系列单因素试验的基础上，考察双氧水用量、
pH值、催化剂用量、反应温度4个因素对制备的影
响，取4个水平(如表1所示)，按L (4 )正交试验表
进行试验，以羧基质量分数作为产品的评价指标．
依据表1所列的工艺参数进行试验，并以羧基含
量来考察试验产品的氧化程度，结果见表2．
正交试验极差分析结果显示，各因素对于淀粉羧
基含量的影响依次为，双氧水用量>pH值>反应温
度>催化剂用量．
在几组试验中，当pH值为7．0，双氧水用量为绝
于淀粉的12 ，催化剂CuSO4用量为0．02 时氧化
淀粉羧基含量达到最高值0．725 9，6．
通过指标因素分析结果可以看出，在试验中，双氧
水用量是影响反应的最主要因素．随着双氧水用量的
增加，氧化淀粉中羧基含量呈线性上升．加大氧化剂用
量可以明显加深氧化程度，因为增加氧化剂的用量会
提高氧化反应效率，使淀粉分子链上更多的羟基被氧
化成羧基，从而提高了氧化淀粉的羧基含量．
pH值也是决定氧化淀粉羧基含量的一个重要因
素．在酸性条件下，氧化淀粉的羧基含量低；在中性条
件下，氧化淀粉的羧基含量最高，说明Cu +对H 02
表1 L， (4 )正交试验因素水平表
注：双氧水用量和催化剂用量为相对于绝干淀粉的质量
分数．
的催化能力在中性条件下最强，在碱性条件下次之．从理论上讲，H 0 在酸性时氧化能力最强，反应易于
发生，但在酸性条件下，淀粉分子之间的氢键被加强，增加了反应阻力，使氧化反应效率降低．pH呈中性
时，淀粉分子之间的氢键较弱，而且Cu。+使淀粉团粒结构受到破坏，羟基被活化，从而使反应效率上升．
pH值进一步提高至碱性时尽管破坏了氢键，使反应阻力减弱，但Cu抖生成氢氧化物沉淀，使Cu +受到束
缚，其催化效果下降，从而导致反应效率下降[7]．
催化剂用量对于淀粉的氧化反应也有一定影响．随着催化剂的用量增加，羧基含量增加，说明铜离子
一耙及姒一剂趱 一号量～一 C∞。； m堋 ∞％。 4u吼纵 m哪的 稍。 4∞ 08n 。 4∞ H。 nu∞。咖螂 4n M∞ 坫。哪 cu∞。； 一～
。80 · 陕西科技大学学报 第27卷
对双氧水氧化淀粉具有明显的催化作用，这主要是催化剂的加入破环了淀粉的团粒结构，使氧化剂与淀粉
分子接触机会增加，改善了氧化效果，从而使羧基含量增加．但催化剂用量增加到一定程度(超过0．02
)后，继续加大催化剂用量，羧基含量则开始呈下降趋势，这是由于铜离子对淀粉具有一定的络合作用，核
心离子被束缚，催化效果下降而引起的[8]．
温度越高，分子相对运动速度越快，分子之间碰撞几率越大，反应速度也随之加快，羧基含量增加．氧
化反应本身是放热反应，温度过高也会加速副反应的进行，导致产品糊化和淀粉分子降解加剧，从而使产
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Z
＼
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出
随
品质量受到影响，反而降低了反应效率．所以，适当升温能够
提高反应效率．在适宜的温度条件下，采用较少的氧化剂用量
即可获得较高羧基含量的氧化淀粉．
2．2 淀粉氧化程度对瓦楞原纸表面施胶效果的影响
以表2试验条件下所得到的产品为原料进行表面施胶试
验，纸张的施胶量为6．O ，施胶后纸张环压指数的变化趋势
如图1所示．
从图1可以看出，随着羧基含量的增加，纸张的抗张指数
图1 不同羧基含量的氧化淀粉施胶 和环压指数呈先上升后下降的态势
． 在羧基含量由0．097 9／6增
后纸张物理指标的变化 加到0
． 478％的过程中，环压指数由4．95 N．m ．g一·增加到
5．87 N·1TI·g～ ，而抗张指数由27．6 N·m·g 上升到了34．3 N·1TI·g～ ，二者分别上涨了18．6 ，
24．2％；当羧基含量进一步增加到0．725 时环压指数由5．87 N·l"n·g 下降到了5．02 N·m·g_。，下
降了16．9 ；而抗张指数由34．3 N·m·g 下降到了26．7 N·m·g_。，下降了28．5 ．分析原因可能是
由于氧化作用使淀粉颗粒的链状结构发生了降解，越小的颗粒在表面施胶时就越容易从纸张表面渗透到
纸张内部，而渗透到纸张内部的氧化淀粉可以增加纤维间的氢键结合，使氢键结合面积增大，当纸张受到
拉力时，纤维通过氢键作用将力转移到网络结构上，由于网络结构具有一定的延展性而不至于断裂，直观
表现为纸张的抗张强度增大；当纸张受到外部压力时，通过内部氢键使得力量转移到位于纤维网络中的结
合点上，而结合点的弹性支持网络不至于压溃[g]，因此纸张的环压强度随着氢键的增多而增大．随着氧化
反应的进一步加深，淀粉结晶区域被打破，促使随后的反应在结晶区域内发生，造成淀粉颗粒的链状结构
降解严重，分子链断裂程度加大，分子高度降解而产生碎片，这对淀粉在纸张表面的成膜性能产生了不利
影响甚至不能成膜，当纸张受到外力时其抗张强度和环压强度均有所下降．
2．3 最佳工艺条件
综合氧化淀粉的正交试验结果以及氧化淀粉作为表面施胶剂在瓦楞原纸表面施胶后纸张的物理强度
结果，得出氧化淀粉作为表面施胶剂的最佳氧化工艺条件，如表3所示．
表3 氧化淀粉最佳氧化工艺条件
3 结论
(1)当双氧水用量为7 ，pH为7，温度为55℃且不添加催化剂时，可制得羧基含量为0．478％的氧
化淀粉，其具有良好的表面施胶性能．
(2)表面施胶实验表明，在胶液浓度均为5 的施胶条件下，羧基含量适中的氧化淀粉比高羧基含量
的氧化淀粉具有更好的表面施胶性能．
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EFFECT OF THE STARCH S OXIDATION DEGREE ON THE
CoRRUGATED M EDIUM SURFACE SIZING
BAI Chun-ni．HAN Qing
(School of Pulp and Papermaking Engineering，Shaanxi University of Science& Technology，Xi an 710021，
China)
Abstract：The oxidant starch was prepared by the reaction of corn starch with peroxide．The
influencing factors of oxidant dosage，pH value，temperature，catalyst dosage were studied
taking corn starch as material。peroxide as oxidant and method as orthogonal experiments．
Further，the oxidized starch with different oxidation degree as surface sizing agent applied to
corrugated medium，analyzes the effect of starch S oxidation degree on ring crush and ten—