明膠在造紙中的應用情況 

 

　　1、絮凝劑 

 

　　紙漿纖維帶負電荷，紙漿中纖維顆粒的電荷和大分子間的相互作用，直接決定紙漿的絮聚性能，而紙漿的絮聚性又直接影響紙漿的留著率和濾水性。壹般情況下，紙漿無論所帶靜電爲正還是負，斥力之間的作用都會使之穩定性增加而不發生沈降，當所帶靜電爲零時，紙漿不穩定性增加，則容易沈降，而沈降速率的大小直接關系到紙頁的勻度。明膠是兩性聚電解質，介質不同，分子帶不同的電性。利用明膠的這壹特點，可以改善紙漿的絮聚性，調節紙漿的沈降速率。 

 

　　另外，明膠是壹種強有力的保護膠體，但在濃度極低時，它卻表現出相反的作用，即能起著從分散介質中分離出絮狀沈澱的凝結作用。所以，就這壹性能而言，明膠還是壹種絮凝劑。 

 

　　由于明膠的分子質量稍低，難以産生絮凝作用，但是用少量甲醛交聯後，分子質量明顯增大，具有絮凝能力，屬于陰離子型。用于廢水處理，具有生物可降解性。其價格便宜，可進壹步接上季按型陽離子基團，明膠分子鏈上還保留著部分梭基等陰離子，因此成了陰陽兩性電解質，擴大了絮凝的範圍t9l。在廢水處理中，明膠對除去樹脂酸和脂肪酸等有很好的效果，比常用的陽離子絮凝劑要好。 

 

　　首先加人足夠t的陰離子明膠使其與樹脂酸、脂肪酸混合，然後加人足夠量的陽離子聚合物，如聚胺、聚丙烯酞胺、丙烯酞胺共聚物、聚烯丙基二甲胺抓化物等，使聚合物與脂肪酸及樹脂酸發生絮凝，即達到除去樹脂酸和脂肪酸的目的。 

 

　　 在造紙工藝中，明膠和斯維恩膠液被廣泛當作輔助物保持劑來使用。斯維恩膠由1%明膠和0.1%松香膠料組成，並加人明礬調節pH值至4.5，用戊抓酚鈉或甲醛作爲防腐劑。在作爲輔助物保持劑使用效果上，明膠比斯維恩膠和某些合成聚丙烯酞胺具有較好的經濟效果。雖然高質量的聚丙烯酞胺比明膠更爲有效，但其成本卻比勃盧斯值1809的明膠幾乎貴3倍。 

 

　　2、施膠劑

 

　　 明膠是施膠劑的壹種。明膠適用于手工制造的紙和幾乎所有高質量的紙張，尤其是全用破布或木漿或兩者結合制成的紙。在這些紙張的制造中，單用明膠或用明膠和澱粉的混合物作爲施膠劑皆可。手工制紙通常用含明礬(3%壹5%)的7%壹ro%的明膠液來施膠。用破布、木材以及西班牙草爲原料制造高質量紙時，施膠液的配方爲:明膠4%壹8%、明礬3%壹5%和甲醛0.1%-0.75%。這樣明膠在幹燥時能得以堅膜。壹般紙張在浸塗法施膠幹燥後，其施膠量約爲5%(以紙質量計。生産塗布紙，壹般選用低級膠，但塗制特殊塗層紙必須使用較高級別的明膠。照相紙的塗布必須使用符合照相規格的明膠。曬圖城的生産除要求25%壹100%的破布漿外，用于施膠的明膠還要求不含化學雜質。 

 

　　施膠對紙的耐久性有很大影響。Barmw[”]曾經指出，紙的穩定性受纖維純度、明礬用量、碳酸鹽用量及漿的pH值等因素的影響。他提出明膠對紙的耐久性來說是壹種很可行的施膠劑。尤其經過明膠和經脯氨酸的複合物施膠過的紙在合適儲存條件下，能夠經過上千年不腐爛。

 

　　3、膠粘劑 

 

　　明膠作爲膠粘劑，其對纖維的粘合並不亞于合成樹脂，其優越性在于適用期長，但其耐水性較差。爲提高其耐水性，通常在明膠粘合劑中加多聚甲醛硬化交聯劑，可降低明膠的水溶性，在沒有改變膠原的生物降解的前提下，使得明膠分子鏈間形成交聯鍵，使粘度提高，加強了凝固的結構，提高了明膠機械性能。明膠作爲枯合劑，可用于砂布、砂紙的制造，此外也可用于生産膠帶紙中。 

 

　　明膠與幹酪素都是蛋白質類，其分子結構同屬氨基酸，但前者比後者價格便宜很多，而且在我國的産盆很大，因此具有代替幹酪素做塗料膠粘劑的可能性。楊甯等對明膠做膠粘劑在塗布紙中的應用做了大t研究，發現明膠經過壹定的化學處理在鑄塗紙中應用效果很好。通過在保定宏藝紙業有限公司實驗得出利用明膠的化學處理用于鑄塗紙的生産，與該廠原來的生産及産品相比，車速提高l倍，光澤度由30%提高到39%，而生産成本基本不變。 

 

　　4、表面活性劑 

 

　　表面活性劑的分子由性質完全相反的兩部分組成，即親水性和僧水性的兩種基團，兩種基團的比例HLB值的大小決定表面活性劑的親水性和僧水性的強弱。HLB值愈大，則親水性愈強，僧水性愈弱[7]。 

 

　　明膠分子結構中既有氛基，又有放基，在不同的介質中呈現出雙親性;各種氛基酸的氛基各不相同，在結構上有不對稱性，故在壹定程度上也有表面活性;因爲明膠具有生物可降解性，無毒，無汙染，因此無論從結構上還是從性能上考慮，都符合表面活性劑的發展要求。早期就有人研究用膠原蛋白、明膠作爲廢報紙回用的脫墨劑。通過和其他聚合物複配使用，對廢紙漿的白度有明顯的提高。例如使用3%NaZSO，、0.5%T即(三聚磷酸鈉)、1%脂肪酸鹽和0.2%明膠(相對分子質量爲10000，等電點爲5)，脫墨後，廢紙漿的白度達到60%。 

 

　　5、增強劑 

 

　　紙張中纖維之間的輕基以氫鍵結合，這種氫鍵結合構成了紙張的物理強度。然而氫鍵結合不僅鍵能比較低，而且很容易被水分子破壞。如果能讓纖維之間除了以氫鍵結合外，再引人成鍵鍵能高的高分子化合物，使之以離子鍵、共價鍵等結合，就能顯著提高紙張的強度。 

 

　　明膠作爲壹種助劑加人漿中可用于紙的增強。因爲明膠是由a壹氨基酸通過膚鍵構成的多膚鏈，明膠每個膚鏈又具有許多酸性或堿性的側基及明膠每個膚鏈的兩端有。壹般基和a壹氨基，這些基團都有接受或給予質子的能力。而纖維上有大量的經基和少量梭基等基團，使明膠與纖維能夠以離子鍵和共價鍵結合，這些鍵的形成使得成紙纖維間的結合力增大，鍵能升高，從而使紙張的物理強度得以提高。明膠的加人不僅提高了紙的強度，對紙的吸水性、透氣性、緊度都有影響。 

 

　　壹般隨著明膠用量的增加，紙張的主要強度指標都有壹個先升後降的變化過程，說明明膠用量對它們的影響存在最佳值，此時，紙張的強度最大。由此可見，適量加人明膠，能夠增加纖維間的結合力。這是因爲纖維間的結合力取決于纖維間的比強度和纖維的潤脹性能或塑性。纖維的潤脹性能或塑性表明了纖維間的可貼合性，它決定纖維間的相對結合面積。由于適量的明膠在纖維間可起到潤滑作用，使纖維間的可貼合性增加而提高纖維間的結合力，因而可使紙張的強度得以提高。 

 

　　 由此可見，明膠帶有大量的梭基和氨基及少量的輕基，作爲紙張增強劑是很有發展前景。如果使明膠本身接枝更多的梭基或接枝更多的氮基，使其等電點轉移，這樣可使其應用範圍更爲廣泛，其增強效果更爲明顯。 

 

　　展望 

 

　　明膠屬于壹種蛋白質類物質，具有很好的生物相容性和可降解性，將其作爲造紙助劑應用有著非常好的前景。但是由于其本身的壹些缺點，限制了其在這造紙中的應用。如果對明膠進行壹些適當的處理，克服其作爲造紙助劑應用的缺點，明膠在造紙中的應用將更爲廣泛。