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                造紙助劑公司
                新型環保造紙助劑——甲殼素與殼聚糖
                發布時間︰ 2020-08-07      閱讀次數︰1748

                 蝦殼和蟹殼是水產工業生產的固體廢棄物。隨著我國海產及人工養殖蝦、蟹業的發展,這些廢棄物數量越來越大,並造成了嚴重的環境污染。

                      另一方面,它們又是一類寶貴的生物資源。從1811年法國人發現甲殼素以來,從這類廢棄物中提取的甲殼素、其脫乙 產物殼聚糖以及各種改性殼聚糖等已廣泛地應用于食品工業的保鮮劑、沉降劑,紡織印染工業的染料增深劑、水處理絮凝劑,冶金工業的貴金屬離子回收助劑,日化工業的添加劑以及應用于農業、造紙和化學工業等。

                      1 甲殼素

                      甲殼素是地球上含量僅次于縴維素的天然高分子化合物,它廣泛存在于類細胞壁、昆 蟲和甲殼類動物的硬殼中。估計自然界每年生物合成的甲殼素將近 100億噸。另外,甲殼素還是地球上數量最大的含氮有機化合物。

                      甲殼素與縴維素的化學結構非常相似分子鏈為線形直鏈。不同點在于甲殼素 c2 上有一個乙 胺基( ch3conh-)。甲殼素脫去乙 基便得到殼聚糖,三者結構比較如下。

                      甲殼素為白色或灰白色無定型、半透明固體,不溶于水、稀酸、稀堿及一般的有機溶劑,可溶于濃無機酸,但同時主鏈會發生降解生成 α- 氨基葡萄糖。甲殼素中並非所有結構單元都帶 n——乙 基。元素分析表明,天然甲殼素分子約有 12.5的氨基沒有 n—乙 化,甲殼素的難溶性使其應用大受限制,因而近些年的研究開發主要集中在殼聚糖及其改性上。

                      殼聚糖

                      甲殼素一般在 100-180攝氏度,40%——60% 的氫氧化鈉溶液中非均相脫去乙 基便轉化成殼聚糖。工業上把脫乙 度大于70%,含氮量為7.0%~8.7%的殼聚糖視為合格產品。它為白色無定型、透明的、略有珍珠光澤的固體,不溶于水和堿溶液,其化學結構見上面的結構式。殼聚糖是目前自然界中唯一發現的堿性糖類天然高分子。其最重要的性質便是可溶于大多數稀酸並生成鹽。但它在稀酸中也會發生水解,使其粘度降低。殼聚糖有很好的吸附性、成膜性、通透性、成縴性、吸濕性和保濕性。

                      2 殼聚糖改性

                      為了改善殼聚糖的多種性能,可利用化學或物理改性的方法來改變其結構,以滿足某些特殊需要,目前國內外在此領域做了大量的研究,並發表了相當數量的論文。殼聚糖改性現在主要集中在以下幾方面︰羥乙基化、羧甲基化、氰乙基化、季銨鹽陽離子化、與乙烯類單體進行接枝共聚、在醛和酸酐作用下進行自身交聯以及重新進行乙 基化保護甲殼素等。

                      研究表明,甲殼素和殼聚糖可以做到任何縴維素做到的事情並能做得更好,且殼聚糖的酸溶性質與造紙中的抄紙酸性介質相似,是一種有待研究很有前景的新型造紙助劑。

                     從理論講,殼聚糖是一種直鏈型高分子聚合物,分子結構中有多個羥基和氨基。這些基團可充分與縴維素表面接觸,具備形成氫鍵能力,而且分子量大,有足夠的縴維間架橋能力,同時它在酸性條件下作為一種天然陽離子聚合物,具有許多正電荷中心和氫鍵中心,可以與縴維素的負電荷結合成離子鍵,因此殼聚糖是一種很好的增強劑,它既可增加紙頁的干強度,也可以作為紙頁的濕強劑。

                      實驗研究發現,當與漿料混合後,甲殼素和殼聚糖可以同時提高新聞紙和其它類型紙的干強度與濕強度。它們還可以提高紙盒、紙袋、尿片紙的濕強度並提高打漿效率。

                      由于殼聚糖顯著提高紙的強度,造紙公司就可以用一些質量較差、價格便宜的縴維代替好的縴維,同時保證不降低成紙的質量,從而降低成本。實驗發現殼聚糖可以減少達 $"%的打漿過程,在輕度打漿的硫酸鹽漿中加入 #%的殼聚糖便可以使漿料強度達到經高度打漿的水平。殼聚糖由于相對分子量大而且有更大的正電荷密度,可以同時發揮凝聚和附聚作用,助留效果好。殼聚糖加強了縴維間的連接,減少了印刷過程中的“拉毛”現象,使紙頁有一平滑的表面並提高其適印性。

                      另外殼聚糖還可以通過特殊加工制得多孔性殼聚糖體。它具有較低的密度和較大的比表面積,可廣泛用做工業中的絕緣體、吸附劑、離子交換樹脂和載體等。

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