淀粉在造纸中的作用

一、淀粉的化学改性及其在造纸中的应用

淀粉的化学改性是通过各种化学试剂处理原始淀粉，使其结构发生变化，从而得到造纸所需的各种性能的改性淀粉。化学改性淀粉主要可以分为两大类：一类是使联-接枝改性淀粉基胶黏剂；另一类是阳离子和疏水基团改性的淀粉。

1. 使联-接枝改性淀粉基胶黏剂

这种改性淀粉在造纸中的主要应用是作为胶黏剂。改性后的胶黏剂具有较高的胶合强度、耐水时间和存储期。例如，Gudrun Petzold等人用阳离子和疏水基团改性的淀粉去除了纸循环中产生的负电荷物质，即胶粘物。通过加热一般报纸，利用聚电解质滴定、浊度测量和碳含量的确定争论不同类型的淀粉和负电荷物质之间的相互作用。结果表明，具有相同阳离子电荷的淀粉之间，那些具有较高疏水基团的改性淀粉去除胶粘物的效果最好。

2. 阳离子和疏水基团改性的淀粉

这种改性淀粉主要用于造纸过程中的表面施胶。表面施胶是将施胶剂施加到纸的表面，并在纸面附着形成一层近乎连续的膜的方法。通过施胶辊将改性淀粉涂布在纸张表面，一部分改性淀粉施胶剂会渗透到纸张的内部，使之在纸表面形成一层薄膜，从而提高纸张的印刷性能。例如，张玉娟等人先利用α-淀粉酶切断玉米原淀粉大分子，然后用2,2,6,6-四哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化体系进行氧化。在该体系下，淀粉分子的伯醇羟基氧化成羧基，提高了改性淀粉胶液的稳定性、成膜性和韧性。将该改性淀粉用于表面施胶，施胶量为4g/m2时，纸张抗张强度和表面强度比未施胶的原纸增加了51.6%和334%。

二、淀粉的物理改性及其在造纸中的应用

淀粉的物理改性主要是通过物理方法对原淀粉进行处理，使其性能发生变化，从而满足造纸的需求。物理改性淀粉主要应用于生产预糊化淀粉。预糊化淀粉具有冷水溶性，可以在不需要加热的情况下变稠和胶凝，因而在造纸过程中具有广泛的应用。

1. 预糊化淀粉的制备及其应用

预糊化淀粉的制备方法包括挤压、滚筒干燥、喷雾干燥糊精化等。这些方法可以使淀粉在常温下溶解于水，从而使其具有冷水溶性。在造纸过程中，预糊化淀粉主要用于浆内施胶和表面施胶。例如，王耀等人争论了利用液体淀粉酶玉米淀粉替代过硫酸铵将其应用于箱纸板表面施胶中。该工艺的优点是能依据生产需要的不同，调整淀粉酶用量使改性淀粉达到所需要的黏度，不仅提高了纸的物理指标，也降低了生产成本。

三、淀粉的酶法改性及其在造纸中的应用

淀粉的酶法改性主要是通过酶的作用对原淀粉进行处理，使其性能发生变化，从而满足造纸的需求。酶法改性淀粉主要用于生产糊精，糊精具有冷水溶性，因而在造纸过程中具有广泛的应用。

1. 糊精的制备及其应用

糊精的制备方法主要是通过酶的作用将淀粉降解成较小的分子。这些较小的分子具有冷水溶性，因而在造纸过程中具有广泛的应用。例如，Xu Jianfeng等人制备了以阳离子淀粉作为乳化剂和分散剂，苯乙烯、丙烯酸丁酯与丙烯酸为主要原料，松香作为功能性单体的表面施胶剂。当用于施胶时，纸的抗水性能有明显的改善，与未用松香改性的施胶剂施胶的纸相比，卡伯值下降了46.8%。

四、淀粉在造纸中的综合应用

淀粉在造纸中的应用不仅仅局限于表面施胶和浆内施胶，还包括作为湿部添加剂、助留剂、助滤剂等。淀粉作为一种重要的湿部添加剂，起到絮凝和助留把握、纸张黏结和支持施胶的作用。例如，杜伟民将不溶于水的非离子型淀粉浆和阳离子交联型聚丙酰(PAM)混合(该混合物称为DSA)作为湿部添加剂添加到纸板中，其中10%接受DSA技术的纸浆。结果表明，这种方法不仅提高了瓦楞纸原纸的环压强度和抗张强度，还减轻了纸机白水处理的负荷，削减了污染。

五、淀粉在造纸中的发展前景

随着科技的进步和环保要求的不断提高，淀粉在造纸中的应用前景非常广阔。未来的研究方向主要包括以下几个方面：

1. 开发新型改性淀粉，提高其性能和应用范围。

2. 研究淀粉在造纸过程中的作用机制，优化生产工艺，提高生产效率。

3. 探索淀粉在环保方面的应用，如减少造纸过程中的污染物排放，提高纸张的回收利用率等。

总之，淀粉作为一种天然高分子材料，因其独特的理化性质，在造纸工业中具有广泛的应用前景。通过不断的研究和探索，我们可以充分利用淀粉的各种性能，提高纸张的质量和生产效率，推动造纸工业的可持续发展。