【集萃網(wǎng)觀察】種子膠包括瓜爾膠、刺槐豆膠、羅望子膠等,除了用于紡織印花以外,還用于食品、造紙和某些工業(yè)生產(chǎn),如石油鉆井。在這些種子膠中,產(chǎn)量最高應(yīng)用最廣的是瓜爾膠。近年來,全世界瓜爾膠的產(chǎn)量維持在約十六萬噸左右。法國羅地亞公司在印度的子公司年產(chǎn)量約為二萬五千噸。此外,羅地亞在瑞士的子公司也生產(chǎn)瓜爾膠產(chǎn)品。這兩個子公司的瓜爾膠用于紡織印花糊料的品牌分別為HTEX和MEYPRO—GUM。
瓜爾膠源于植物的種子。世界上約75—80%的此類植物生長于印度西北部,其余多數(shù)生長于巴基斯坦與印度接壤處。盡管此類植物在印度已有幾千年的栽培史,但收成的好壞受天氣影響較大。原來瓜爾膠主要用于牲畜飼料,少量亦用于人類食品,F(xiàn)在主要用于各種工業(yè)生產(chǎn)。
一、瓜爾膠的加工過程
瓜爾膠是高分子量的多糖類聚合物,是瓜爾豆的主要成分。瓜爾豆主要有三部分組成:種子殼14—17%,胚胎43—47%,胚乳35—42%。瓜爾膠由胚乳加工而來。
紡織印花糊料所用種子膠包括瓜爾膠,主要經(jīng)過兩個加工過程。一是種子胚乳與外殼和胚胎的分離;二是通過化學(xué)改性以適合于不同的印花工藝,特別是不同的染料。
1 瓜爾膠的分離
瓜爾膠從料倉經(jīng)過篩網(wǎng),去除雜質(zhì),再經(jīng)過碾磨機(jī),去除胚胎部分(這部分含有大量的蛋白質(zhì),可作牲畜的飼料,也可作人類食品),剩余部分經(jīng)過加熱(約在105℃下加熱5至8分鐘),再經(jīng)過剝離設(shè)備去除外殼,而所得胚乳再經(jīng)碾磨、過篩,最后胚乳純度達(dá)到90—98%。粉碎后的胚乳純度以及顆粒粒徑的大小決定了瓜爾膠的一些質(zhì)量。低純度且顆粒大增加塞網(wǎng)的可能性。羅地亞生產(chǎn)的用于絲綢印花的瓜爾膠純度在98%以上,顆粒粒徑<5.3μ。
2 瓜爾膠的性質(zhì)與化學(xué)改性
。1)瓜爾膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)是帶有支鏈的聚合物,在由甘露糖經(jīng)過β—1,4苷鍵相連而成的骨架上帶有半乳糖支鏈。在瓜爾膠中,甘露糖與半乳糖之比約2:1。它的主鏈與纖維素結(jié)構(gòu)相比非常相似。不過瓜爾膠上主鏈羥基的位置是順式,而纖維素是反式。這意味著瓜爾膠的羥基之間的作用力比纖維素的羥基要大。這樣的結(jié)構(gòu)決定了它在水中的性質(zhì)介于球型膠(支鏈淀粉)和線型膠(纖維素)之間,賦予它特殊的性質(zhì)和用于。與刺槐豆膠相比,瓜爾膠水溶性比較好,這是由于瓜爾膠的側(cè)鏈比刺槐豆膠多,側(cè)鏈分子間不易締合,所以在冷水中容易溶解,在熱水中更易溶解。以羅地亞公司的瓜爾膠為例,在改性前粘度特性為1%的固含量,完全溶解后粘度為3500—5000cps(25℃,Brookfied,20rpm)。此外也有高粘度7500cps的瓜爾膠和100到1000cps的瓜爾膠。
(2)瓜爾膠的衍生物
瓜爾膠的改性有兩種工藝,一種是半干法工藝,另一種懸浮法工藝。前者的原料可以是碎粒狀和粉末狀的瓜爾膠,后者只能用粉末狀的。這些改性的辦法大致有:
聚合度降解——酶解、氧化、熱解、水解都可以,以控制鏈的長短來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粘度和流變性能;
分散法——硼酸鈉和乙二醛;
醚化反應(yīng)——羧甲基,陽離子法;
酯化反應(yīng)——磷酸法。
不同的改性方式對于瓜爾膠使用有重要影響。比如有報道說在進(jìn)行氧化降解時加入甲酸改性的瓜爾膠,可用于棉的還原染料和滌綸的分散染料印花,有很高的得色率。如加入碳酸鈉,可用作棉的直接染料印花;而加入過硫酸銨,然后羧甲基化,則可用于棉的活性染料印花,得色量很高。
一般講羧甲基在瓜爾膠上的取代度大時,改性的瓜爾膠不會與活性染料起反應(yīng),因此可用于活性染料印花。例如Meypro——Gum R 600的取代度為1.7,它可作活性染料的印花糊料。