全 文 ：用也是成功的一个关键因素。在纸机改造过程中，江河
与包括华南理工大学、杭州机电设计研究院、辽阳造纸
机械厂、山东省轻工业设计院等多家单位合作，也间接的
使用了这些单位的人力资源，群策群力，自然事半功倍。
同样，河南沁阳一机与焦作崇义轻机两家企业也引进了
多名原“维西”和西安造纸机械厂的退休工人，这些人
在生产中的经验有效地带动了企业的发展。
人性化管理。如何更好的使用和管理人才，往往是
引进和留住人才的重要因素。山东昌华作为国内造纸机
械行业的排头兵，近几年在员工人性化管理上下足了功
夫。良好的工作环境、体贴的后勤保障以及有效的奖惩
办法，让员工在企业中都有了可发挥的舞台，企业也随
之蒸蒸日上。两年前，年轻的宋晓海外求学归来，担起了
崇义轻工总经理的重任。上任之后，他采用了先进的人员
管理手段，逐步降低员工的平均年龄，一大批有为的年
轻人进入了企业；与此同时，在安置老员工上，他也做到
了合理、合情，在绝对保障老员工生活水平的同时将他们
合理安置。在崇义，经常能够看到很多50多岁的退休老员
工走在企业的各个厂房，他们一边看看，一边又义务指导
着年轻人的工作。
留住人、引进人、用好人，企业的竞争力自然就提升
了。
6的开放与交流，才能实现共赢
过去，造纸机械企业相对都很封闭，彼此很少交流，
一方面害怕企业的核心技术外泄，另一方面想走出去却
没有好的机会和平台。而现在，随着市场的不断开放，这
种闭门造车的思路已经严重阻碍了企业和行业的发展，
同时，也有越来越多的企业家认识到了这一点，他们开
始接受同行企业之间的交流，欢迎同行到自己企业中参
观。因为大家都知道，真正的核心产品不是一次两次参
观就能学习到的，而好的思路、建议则只需要一次交流
就可以获得。
近几年，山东轻工机械协会多次组织会员代表去省
外企业参观考察，中华纸业杂志社也多次组织国内代表
团赴国外参加展会和考察，都取得了非常好的效果，对
企业对行业的发展都起到了积极的作用。过去说，同行
是冤家；但现在同行是朋友，外面的世界很精彩，企业只
有走出去，多参观多学习多交流，才能实现真正的共赢，
中国造纸机械行业才能发展得更好！
[收稿日期:2009-07-18]
田春华，硕士研究生；主要研究方向为造纸化学品的开发与应用。
摘 要：以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMA)作
阳离子醚化剂，采用乙醇溶剂法，在碱性条件下制备了
高粘度阳离子皂荚多糖胶，并进行了造纸助留助滤的性
能研究。通过正交试验获得了阳离子皂荚多糖胶合成的
优化工艺：皂荚多糖胶20g、CHPTMA醚化剂12g、氢氧化
钾5.6g、反应时间2h、反应温度75℃，阳离子皂荚多糖胶
的取代度大于0.1。阳离子皂荚多糖胶用作助留助滤剂，
适宜取代度0.06左右，且与阳离子淀粉以1∶1混合，共混
物用量以相对绝干浆1.0%时使用效果较佳。
关键词：皂荚多糖胶；阳离子化改性；麦草浆；助留助滤
剂
Abstract: The cationic Gleditisia sinensis polysaccharide
gum (GSPM) was prepared by using solvent method and
3-chlorine-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride
as cationic reagent. The performance study of retention
drainage aid for papermaking was carried out. The research
evaluated the cationic Gleditisia sinensis polysaccharide
gum as microparticle retention aid in papermaking. Or-
thogonal experiments indicated that the best conditions of
cationic modification were Gleditsia polysaccharide gum
20g, etherifying agent 12g, potassium hydroxide 5.6g, reac-
tion time 2h, and reaction temperature 75℃, degree of substi-
tution of cationic Gleditsia polysaccharide gum bigger than
0.01. Cationic Gleditsia polysaccharide gum with 0.06 degree
of substitution added to the same quality cationic starch was
qualified to be retention drainage aid. The effect was better
when the dosage (based on dry pulp) of the mixture was 1.0%.
Key words: Gleditsia polysaccharide gum; cationic modifica-
tion; wheat straw pulp; retention drainage aid
中图分类号:TS727+.5
文献标志码:A
文章编号:1007-9211(2009)18-0042-05
行业
发展 DEvElopmEnT8
2009
第30卷第18期 2009年9月42
□基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目（2006BAD06B05），国家大学生创新性实验计划项目（GCS07026）。
通讯作者：朱莉伟，高级实验师，zhulw1969@yahoo.com.cn。
阳离子皂荚多糖胶的合成
及其助留助滤研究
⊙ 田春华 冯清华 林青含 朱莉伟 蒋建新（北京林业大学化学工程系，北京 100083）
A study on cationic modification of gleditisia
sinensis polysaccharide gum and its application
as retention drainage aid
⊙ TIAN Chun-hua, FENG Qing-hua, LIN Qing-han, ZHU Li-wei, JIANG Jian-xin (Department of Chemical Engi-
neering, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)
半乳甘露聚糖类天然高分子化合物，具有无毒、易
水化以及与其他多糖的协同增效性等优点，且可在较低
浓度下形成高粘度的水溶液[1]。作为增稠剂、稳定剂、
胶凝剂、絮凝剂广泛应用于食品、医药、石油钻采等行
业。在造纸行业中，多糖胶主要用作增强剂、助留助滤
剂，是一种天然环保型助剂。国内外研究最多的为瓜尔
胶，许多产品已应用于造纸实践中[2,3]。Derek Abson[2]
等人研究发现，阳离子瓜尔胶对细小纤维和填料的助留
助滤效果优于阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺等传统助
剂。阳离子瓜尔胶、阳离子淀粉按一定比例预先混合糊
化后使用，阳离子淀粉的增强功能及阳离子瓜尔胶的助
留助滤效果都能得到有效地发挥，而且与不经预先混合
而分别使用两种助剂相比，其强度可提高20%左右[3]。
L a r s s o n[4]等研究认为，将改性的瓜尔胶（阳离子或中
性）与胶体硅酸按适当比例混合后是一种良好的造纸增
强剂，同时也显著提高助留助滤效果。
皂荚多糖胶与瓜尔胶具有相似的化学结构，皂荚
多糖主链由β-（1→4）-苷键连接的D-吡喃甘露糖组
成，D-半乳糖以侧式通过α-（1→6）-苷键连接到主
链甘露糖分子上，半乳糖与甘露糖比值为1∶2.5。我国
皂荚多糖胶资源丰富，且皂荚多糖胶的表观粘度、自然
抗生物降解能力和稳定性都优于进口的瓜尔胶[5,6]。因
此开展季铵型阳离子皂荚多糖胶改性与应用研究具有
现实意义。
将皂荚多糖胶与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵在乙
醇溶剂和碱催化条件下反应制备季铵型阳离子多糖胶，
反应原理如下[7]。
CH2CHCH2N
+(CH3)3Cl
-
+ OH
-
Cl OH
OH
-
honeylocust-O-CH2CHCH2N
+(CH3)3Cl
-
OH
CH2CHCH2N
+(CH3)3Cl
-
+ H2O + Cl
-
O
CH2CHCH2N
+(CH3)3Cl
-
+ honeylocust-OH
O


通过正交试验优化，考察了醚化剂、氢氧化钾、反
应温度及反应时间等因素对产物取代度的影响，确定了
最优反应条件，并研究了改性阳离子皂荚多糖胶在麦草
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浆中的助留助滤性能。
1的实验部分
1.1的原料
皂荚多糖胶（自制）；3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵
与阳离子淀粉为化学纯级，其他化学药品为分析纯级；
国产麦草浆，经荷兰式打浆机打浆后打浆度为65°SR。
1.2的阳离子皂荚多糖胶的制备
在装有搅拌器的250m l三颈烧瓶中加入皂荚多糖
胶20g，接回流冷凝装置。称取12g醚化剂溶于70m l
80%乙醇溶液加入胶粉中，开始搅拌。称取5.6gKOH溶
于30m l80%乙醇溶液装入恒压漏斗中，向三颈烧瓶内
滴加2/3该溶液，10min滴完。水浴升温至60℃，搅拌，
反应5.5h后，滴入剩余的该溶液，继续反应0.5h后抽
滤。用160m l80%乙醇溶液洗涤两次，再用80m l90%乙
醇溶液洗涤一次，抽滤，60℃干燥、研磨，过100目样品
筛，制得阳离子皂荚多糖胶。在单因素试验基础上进行
了正交优化工艺试验（表1）。
1.3的阳离子皂荚多糖胶取代度测定计算
用凯氏定氮法[8]测定样品中氮的质量分数，并按下
列公式计算取代度
DS=(11.57×N%)/(100-10.89×N%)
式中：N%—样品中增加氮的百分含量；11.57—瓜
尔胶粉中糖基的分子量与氮的分子量之比；10.89—阳
离子取代基团分子量与氮的分子量之比。
1.4的多糖胶红外光谱分析
将皂荚多糖胶、阳离子皂荚多糖胶分别研磨，KBr
制片后通过TENSOR 27进行红外光谱测定，测定范围
4000～400cm-1。
1.5的抄片实验
1.5.1的打浆度测定
配料按顺序配成0.2%浓度在肖氏打浆度仪上测定[9]。
1.5.2的抄片
在标准纤维疏解机上疏解浆料后，加入15%滑石
粉，调pH值后加入阳离子皂荚多糖胶与阳离子淀粉的
共混物，用ZQJ1-B-II型纸样抄取器（陕西科技大学机
械厂，直径200mm）按照QB/T3703-1999进行[9]抄片干
燥成形。
1.6的纸张电镜分析
纸张样品真空干燥，温度40℃，时间6h，干燥后样
品粘台，真空喷金，通过电镜[JSM-6360LV型扫描电子
显微镜，日本电子(J e o l)公司]观察纸张中纤维、共混物
及填料的结合情况，拍照。
2的结果与讨论
2.1的阳离子皂荚多糖胶改性工艺优化
影响季铵型阳离子皂荚多糖胶取代度的因素有反
应介质、反应温度、反应时间、醚化剂用量、碱加入量
等。由于实验已确定了反应介质，故这里考察反应温度、
反应时间、醚化剂用量、碱加入量对取代度的影响，采
用L9(4
3)正交优化试验，结果见表1。
随着KＯＨ用量的增加，反应时间的延长，产品取代
度提高，反应效率也提高；随着醚化剂用量的增加，醚
化剂与多糖分子的接触机会加大，因而产物取代度提
高；提高反应温度，有利于多糖颗粒的膨胀和提高离子
及反应试剂的流动性，使碱催化剂和醚化剂更快渗透到
多糖胶颗粒中，从而提高反应效率。从表1中可以发现醚
化剂及碱用量对阳离子多糖胶取代度的影响最大，其次
是反应时间，反应温度的影响最小。在胶粉用量的条件
下，阳离子皂荚多糖胶的最优化反应条件为：皂荚多糖
胶20g、CHPTMA醚化剂12g、氢氧化钾5.6g、反应时
间2h、反应温度75℃，阳离子皂荚多糖胶的取代度大于
0.1。
2.2的多糖胶红外光谱表征
皂荚多糖胶及阳离子改性产品（取代度0.057）
的红外光谱分析表明（见图1），样品在3430 c m-1、
表1 皂荚多糖胶阳离子改性正交试验
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ/3
Ⅱ/3
Ⅲ/3
极差
温度
℃
45
45
45
60
60
60
75
75
75
0.200
0.229
0.240
0.067
0.076
0.080
0.013
时间
h
2
4
6
2
4
6
2
4
6
0.252
0.230
0.187
0.084
0.077
0.062
0.022
醚化剂用量
g
8
10
12
10
12
8
12
8
10
0.188
0.191
0.289
0.063
0.064
0.096
0.033
4.5
5.0
5.6
5.6
4.5
5.0
5.0
5.6
4.5
0.178
0.218
0.273
0.059
0.073
0.091
0.032
碱用量
g
取代度
0.050
0.057
0.094
0.092
0.086
0.051
0.110
0.088
0.042
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维的留着率不断增大，但纸张强度下降较严重，因此应
用时应控制中等取代度（0.06左右）阳离子皂荚多糖胶
和适当增大阳离子淀粉的比例。
图2 阳离子皂荚多糖胶及阳离子淀粉对麦草浆打浆度的影响
40
45
50
55
60
65
70
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
加入量 %
打
浆
度
°
S
R
1∶0
1∶1
1∶4
1∶10
图1 皂荚多糖胶与阳离子皂荚多糖胶红外光谱图
4000 3000 2000 1000 0
皂荚多糖胶
阳离子皂荚多糖胶

波数 cm-1
2920cm-1、1640cm-1、1380cm-1、1080cm-1、870cm-1、
810c m-1附近均有吸收峰，说明具有多糖类的一般特
征，810c m-1及870c m-1处分别是α-型和β-型糖苷键
构型的特征峰，1000～700c m-1范围内的吸收峰是甘露
糖结构的特征峰。红外光谱不同之处，阳离子皂荚多糖
胶在1380 cm-1处有吸收峰，此处为季铵基团上C-N键
的伸缩振动峰，从而证明阳离子皂荚多糖胶中有季铵盐
基团。
2 . 3的阳离子皂荚多糖胶与阳离子淀粉共混物对助留助
滤的影响
2.3.1的助剂共混比例及用量对助滤性能的影响
图2表示了阳离子皂荚多糖胶（取代度0.057）与阳
离子淀粉不同比例及加入量对麦草浆打浆度的影响。
阳离子皂荚多糖胶加入量为0.4%时，打浆度从65°SR下
降到48°SR，加入量继续增加打浆度下降不明显；对于
阳离子皂荚多糖胶与阳离子淀粉之比为1∶1，加入量为
1.2%时打浆度从65°SR下降到49°SR；阳离子皂荚多糖
胶与阳离子淀粉之比为1∶4时，加入量为1.2%时，打浆
度下降到52°SR。
随着阳离子皂荚多糖胶比例增大及共混物加入量
增大，打浆度呈不断下降趋势，即助滤效果不断增加。
但共混物加入量超过一定量后，打浆度降低的幅度变
小。这是因为一定的纤维表面积只能吸附一定量的共
混物，当吸附量接近饱和后，纤维本身可提供的吸附点
减少，此时再加入共混物，其被纤维吸附留着的比例下
降，因而对滤水改善的幅度也减少。随着阳离子淀粉比
例的增加，打浆度下降变得不明显，纯阳离子皂荚多糖
胶的助滤性能最佳，这说明阳离子皂荚多糖胶的助滤性
能明显优于阳离子淀粉。
2.3.2的阳离子皂荚多糖胶取代度对纸浆滤水性能的影响
不同取代度皂荚多糖胶与阳离子淀粉以1∶1共混，
以相当于绝干浆1.0%的用量用作助剂对麦草浆滤水性
的影响见图3。从图3可以看出，随着阳离子皂荚多糖胶
取代度增大，打浆度不断下降。但当取代度超过0.1，打
浆度下降趋势不再明显。带正电荷的助滤剂与纸浆纤维
和填料发生电中和作用，使极性降低，水分子难以在纤
维和填料表面浸湿及定向排列。取代度越大，说明助剂
所带阳电荷越多，与粒子表面的接触点越多，伸向溶液
中的链越短，因而粒子间的架桥能力减弱。皂荚多糖胶
的分子量处于中等，因此其助留机理以“补丁”机理为
主。由表2看出，随着取代度的不断增大，填料和细小纤
图3 阳离子皂荚多糖胶取代度对麦草浆打浆度的影响
40
45
50
55
60
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
皂荚多糖胶取代度
打
浆
度
°
S
R
表2 阳离子皂荚多糖胶取代度对助留效果等影响
0.1117
0.08794
0.06189
0.03495
0.01524
取代度
73.25
73.57
72.88
71.97
70.38
定量
g/m2
0.547
0.511
0.505
0.503
0.541
紧度
g/cm3
4
6
9
10
10
耐折度
次
1.26
1.41
1.67
1.72
1.82
撕裂指数
mN·m2/g
16.883
16.821
16.943
16.417
15.794
灰分含量
%
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2.3.3的纸张扫描电镜
图4是未加助剂的纸张扫描电镜，图5是加入1.0%
阳离子皂荚多糖胶（取代度0.057）的纸张扫描电镜，图
6是加入1.0%（相对绝干浆）共混助剂（阳离子皂荚多糖
胶与阳离子淀粉比为1∶1）的纸张扫描电镜图。可以看出
未加助剂阳离子皂荚多糖胶或与阳离子淀粉共混物的纸
张中填料留着率低，纤维间结合点少，纸页结构疏松，在
加入纯阳离子皂荚多糖胶的纸页中的填料留着明显多于
加入共混物的纸页，但纤维与填料的结合在加有阳离子
淀粉的纸页更紧密。上述结果表明阳离子皂荚多糖胶的
助留效果优于阳离子淀粉，而在增强纤维间和纤维与填
料结合力方面，阳离子淀粉有着更明显的优越性。因此
综合考虑纸张中填料留着和纤维间结合力，应用时应将
阳离子皂荚多糖胶和阳离子淀粉以一定比例混合使用，
以充分发挥它们在助留和增强方面的协同作用。
3的结论
(1）通过正交优化试验获得了阳离子皂荚多糖胶
合成的优化工艺：皂荚多糖胶20g、CHP TMA醚化剂
12g、氢氧化钾5.6g、反应时间2h、反应温度75℃，阳离
子皂荚多糖胶的取代度大于0.1。从极差分析中可以看
出，各个因素对产物取代度的影响顺序为：醚化剂用量
＞氢氧化钾用量＞反应时间＞反应温度。红外光谱分析
表明阳离子皂荚多糖胶存在季铵盐基团。
(2）随着阳离子皂荚多糖胶比例增大及共混物加
入量增大，打浆度呈不断下降趋势，即助滤效果不断
增加。但共混物加入量超过一定量后，打浆度降低的
幅度变小。随着阳离子淀粉比例的增加，打浆度下降
变得不明显，阳离子皂荚多糖胶的助滤性能明显优于
阳离子淀粉。
(3）随着阳离子皂荚多糖胶取代度增大，打浆度不
断下降。但当取代度超过0.1，打浆度下降趋势不再明
显。随着取代度的不断增大，填料和细小纤维的留着率
不断增大，但纸张强度下降较严重，因此应用时应控制
中等取代度（0.06左右）阳离子皂荚多糖胶和合适的阳
离子淀粉添加比例。
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图6 加15%填料及1.0%共混助剂纸张
电镜图
图5 加15%填料及1.0%阳离子皂荚多
糖胶纸张电镜图
图4 加15%填料纸张电镜图
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