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　　印花技術(shù)的不斷發(fā)展，對印花色漿，特別是印花糊料提出了更高的要求。僅使用海藻酸鈉和淀粉糊料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高質(zhì)量的印花要求。并且近年來，由于海洋污染，導(dǎo)致海藻產(chǎn)量下降，海藻酸鈉資源緊張，價格日趨上漲，而中國近年的“三農(nóng)問題”、退耕還林等政策使得農(nóng)作物價格上漲，直接影響到了淀粉的價格。這兩種糊料價格的大幅上漲，使印花成本不斷提高，直接影響生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益。因此，尋找海藻酸鈉和淀粉的理想替代品，不但可以改善印花性能，也可以降低生產(chǎn)成本。

　　2 瓜爾膠的研究和應(yīng)用范圍

　　2.1 瓜爾膠的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

　　瓜爾膠（Guar gum）是從廣泛種植于印巴次大陸的一種豆科植物——瓜爾豆中提取的一種高純化多糖，就分子結(jié)構(gòu)來說，它是一種非離子多糖，屬半乳甘露聚糖，是目前已知的水溶性最好的天然高分子化合物之一。瓜爾膠最大的特點就是它與纖維素的結(jié)構(gòu)非常相似，這種相似性使它對纖維素有很強(qiáng)的親和性，稱為直接性。其主要成分為半乳甘露聚糖，結(jié)構(gòu)是由D-甘露糖通過β一1，4.糖苷鍵鏈接形成主鏈，在某些甘露糖上D一半乳糖通過a一1，6一糖苷鍵鏈接

　　形成側(cè)鏈而構(gòu)成多分支的聚糖，通常半乳糖與甘露糖的摩爾比為1：2，由于瓜爾膠溶解速度慢，水不溶物含量高，粘度不易控制，因此需要對它進(jìn)行化學(xué)改性，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

　　2.2 瓜爾膠的改性

　　盡管瓜爾膠具有很好的水溶性和增稠性，但是原粉瓜爾膠往往具有下述缺點：

　　-不能快速溶漲和水合，溶解速度慢;

　　-水不溶物含量高;

　　-粘度不易控制;

　　-易被微生物分解而不能長期保存。

　　這些缺點使瓜爾膠的應(yīng)用受到很大限制，因此需要改變其理化特性，使其可廣泛應(yīng)用。改性主要分為4 類：

　　-官能團(tuán)衍生改性。這類方法是基于瓜爾膠的糖單元上平均有3 個羥基，這3 個羥基在一定條件下可發(fā)生醚化、酯化或氧化反應(yīng)， 生成醚、酯等衍生物。

　　-接枝聚合改性。該方法是基于一定條件下，一些引發(fā)劑可使瓜爾膠或乙烯基類單體產(chǎn)生自由基，從而進(jìn)行聚合反應(yīng)， 如：丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈等接枝。

　　-酶法改性。該方法是利用酶降解而改變瓜爾膠的性質(zhì)。

　　-金屬交聯(lián)法改性。主要利用瓜爾膠的交聯(lián)性。瓜爾膠主鏈上的鄰位順式羥基可以與硼及一些過渡金屬離子， 如鈦、鋯等作用而形成凍膠。此外，還有使用多種方法相結(jié)合進(jìn)行改性的，如羥丙基瓜爾膠與丙烯酰胺接枝等。

　　2 . 3 瓜爾膠的應(yīng)用范圍

　　近年來隨著各國對環(huán)境污染問題的日益關(guān)注和重視，人們逐漸把注意力集中到無毒、環(huán)境友好、價格便宜并且可以再生的天然高分子材料上，瓜爾膠即是其中的一種。獨特的結(jié)構(gòu)特征和性能決定了瓜爾膠易于被化學(xué)改性，從而可以制備各種功能材料，這使得對它的研究在美國、英國、印度等國都是熱門課題。然而， 中國對瓜爾膠的研究相對較少， 報道不多， 主要用于食品行業(yè)， 尚未見作為活性染料印花糊料的應(yīng)用研究報道。

　　因能提高食品粘度或與食品形成凝膠，瓜爾膠可用作食品添加劑， 使食品獲得所需的形狀和硬、軟、粘稠等各種口感， 利用酶提高了M /G 值的瓜爾膠可望取代槐豆膠等M /G 值較高的天然多糖膠。羥甲基瓜爾膠可用作紡織工業(yè)中紗線上漿、織物上漿和印染的高級原料。由羥丙基瓜爾膠制成的壓裂液具有低傷害性， 可減少壓裂液殘渣對地層及導(dǎo)流裂縫的傷害。瓜爾膠還用做許多藥物的載體， 用酶控制瓜爾膠的擴(kuò)散系數(shù)， 可達(dá)到對藥物的控制釋放。較之無機(jī)絮凝劑， 由瓜爾膠及其衍生物制成的絮凝劑效率要高得多。因能有效增稠硝酸鹽溶液，瓜爾膠及其衍生物已成為塑膠炸藥的基本成分�？傊�， 由于其獨特的性能， 瓜爾膠及其衍生物目前已作為增稠劑、穩(wěn)定劑、起泡劑、絮凝劑等而廠泛用于食品、紡織、醫(yī)藥、石油、造紙、炸藥、化妝品等領(lǐng)域， 是除纖維素外用量最大的天然高分子材料。

　　3 瓜爾膠及其衍生物在紡織品印花中的應(yīng)用

　　在紡織工業(yè)中印花糊料要求具有印花性能好、印花刀疵較少，滲透性好、印花塊面勻染性好， 成糊率高、固含量較低、易洗滌性好，抱水性良好， 用于疏水性纖維織物的印花也不至于滲化，對各類染料的相容性較好，可與其他糊料混合使用等特點。由于瓜爾膠具有以上性能所以可用于紡織印花糊料。

　　瓜爾膠糊料與印花行業(yè)常用的海藻酸鈉糊料相比有以下特點：

　　-海藻酸鈉溶液和瓜爾膠溶液均有較高的粘度，其粘度與濃度均成正比關(guān)系。在相同條件下， 瓜爾膠溶液粘度低于海藻酸鈉溶液粘度， 更接近圓網(wǎng)印花對糊料粘度的要求。一海藻酸鈉溶液遇強(qiáng)酸，羧基離解受到抑制， 會發(fā)生膠凝， 其溶液在p H 值5 . 8 ～ 1 1 范圍內(nèi)較為穩(wěn)定。而瓜爾膠是一種非離子型膠體， 具有很強(qiáng)的耐酸堿性，在p H 值3 . 5 ～ 1 0 范圍內(nèi)其粘度變化不大。在中酸性條件下，瓜爾膠溶液表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。

　　-海藻酸鈉溶液和瓜爾膠溶液粘度會隨著時間的延長而逐漸變低， 儲存時間不宜過長， 否則會變質(zhì)。

　　-瓜爾膠印花糊料的印花得色量K /S 值與海藻酸鈉印花糊料的印花得色量K /S 值相近， 且摩擦、皂洗、汗?jié)n色牢度均較好，說明瓜爾膠可以部分代替海藻酸鈉作為印花糊料。瓜爾膠價格較低，可以節(jié)約生產(chǎn)成本。

　　盡管瓜爾膠具有很好的水溶性和增稠性，但是原粉瓜爾膠往往具有下述缺點：

　　-不能快速溶脹和水合， 溶解速度慢;

　　-水不溶物含量高;

　　-粘度不易控制;

　　-易被微生物分解而不能長期保存;

　　-由于其分子鏈上有大量的羥基， 因此不適用于纖維素織物的印花，需改性后屏蔽其分子結(jié)構(gòu)中的羥基。

　　這些缺點使瓜爾膠的應(yīng)用受到很大限制。因此需要改變其理化特性，使其可廣泛應(yīng)用。近年來國外研究者采用改性瓜爾膠作為活性印花料，控制取代度在2 . 0 左右， 可獲得性能優(yōu)異的糊料— — 羧甲基瓜爾膠。

　　現(xiàn)今主要用于印花糊料的瓜爾膠衍生物主要有：

　　-羥甲基化衍生物。

　　瓜爾膠以一氯醋酸作為醚化劑，即可制得羥甲基化衍生物。瑞士的Meypro Gum AC 系列和CRnew系列多為羥甲基瓜爾膠。

　　羥甲基瓜爾膠是一種陰荷性原糊，其印花性能雖大為改善，但化學(xué)穩(wěn)定性還較差，遇cu2+、

　　Sn2+、cr3+、Al3+等離子還要發(fā)生凝凍，因此使用還受到一定的限制。

　　-羥乙基化衍生物。

　　羥乙基化瓜爾膠是由瓜爾膠與氯乙醇在堿性溶液中反應(yīng)而得，也可以用環(huán)氧乙烷進(jìn)行醚化。

　　在醚化反應(yīng)中，伯羥基比較活躍，實際所控制的反應(yīng)工藝參數(shù)是以伯羥基進(jìn)行烷基化所需要活化能為準(zhǔn)，盡可能防止其副反應(yīng)的產(chǎn)生。因此，常由于醚化方法的不同，醚化取代度也不相同。目前，商品化供應(yīng)的醚化度大致在0.5～1.0，個別品種在1.5～2.0之間。

　　羥乙基化醚化度的不同，不僅影響其溶解性能，更重要的是影響應(yīng)用性能：即粘度、流變性、曳絲性以及耐化學(xué)藥劑的穩(wěn)定性等。不同牌號的羥乙基化瓜爾膠的粘度，制糊時的含量均不相同。

　　由于羥乙基不易電離，可視為非離子型糊料，對其他糊料相容性良好，對各類染料的相容性也較好。但取代度不高的產(chǎn)品，對活性染料仍有反應(yīng)性，還不能用于活性染料的印花糊料。且對金屬離子尚有一定的敏感性，如遇銅、鉻、鋁等鹽類會結(jié)成凝凍;但若事先將重金屬離子保護(hù)后或用氫氧化銨絡(luò)合后加入，可避免凝凍現(xiàn)象。

　　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)行氧化降解加入甲酸改性

　　的瓜爾膠，用于棉的還原染料和滌綸的分散染料印花時有很高的得色率。如加入碳酸鈉，可用作棉的直接染料印花;而加入過硫酸銨，然后羥甲基化，則可用于棉的活性染料印花，得色量很高。一般當(dāng)羧甲基在瓜爾膠上的取代度較大時，改性的瓜爾膠不會與活性染料反應(yīng)，因此可用于活性染料印花。例如Meypro GumR 600的取代度為1.7，可作活性染料的印花糊料。

　　總體上看，瓜爾膠的印花性能不夠完善，因而除在紡織用紗上漿方面應(yīng)用外，作為印花原糊很少使用。目前作為印花用的原糊主要為其醚化衍生物，最常用為羥乙基化瓜爾膠。

　　4 瓜爾膠在纖維素纖維織物印花領(lǐng)域的研究前景

　　印花是紡織行業(yè)的一個重要分支，是一種局部染色，但不同于染色;印制效果與被印織物、印花方法和印花色漿有密切的關(guān)系，其中印花色漿中的糊料起著重要作用。

　　印花糊料是指加在印花色漿中能起到增稠作用的高分子化合物。中國的印花行業(yè)，棉織物和麻織物的印花多采用活性染料，與其相適用的印花糊料多選用海藻酸鈉和改性淀粉兩種糊料，而瓜爾膠糊料的應(yīng)用卻始終未能大面積推廣，其原因是多方面的，其中最主要的就是以往的瓜爾膠糊料與海藻酸鈉和淀粉糊料在性能、資源分布以及成本上的差別。

　　海藻酸鈉是由海藻中的褐藻為原料，是制碘工業(yè)的主要副產(chǎn)品，經(jīng)過化學(xué)處理，先提取褐藻酸，然后以堿中和而得。海洋中擁有豐富的褐藻資源，因此海藻酸鈉原料成本低廉，并且作為糊料具有印花易著色、得色量高、色澤鮮艷及印花后織物手感柔軟等特點，一直是棉、麻織物活性染料印花中最常用的糊料。

　　淀粉是天然的多糖類碳水化合物，具有多羥基醛或多羥基酮的結(jié)構(gòu)，存在于某些植物的種子、果實或塊莖中，小麥和玉米等農(nóng)作物就可以提供大量的淀粉。印花過程中，淀粉及其改性淀粉具有糊液流變性好、粘度低而穩(wěn)定、可塑性好和成膜透明且比較強(qiáng)韌等特點，在印花領(lǐng)域被大量應(yīng)用。但由于淀粉中含有大量的羥基，使得其結(jié)構(gòu)與纖維素類似，極易與活性染料發(fā)生反應(yīng)，在纖維素纖維織物的活性染料印花過程中，淀粉糊料與染料發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移到織物上的染料減少，最終影響印花效果，因此，在纖維素纖維織物的活性染料印花中多采用改性后的淀粉。

　　由瓜爾膠及其衍生物制成的印花糊料較傳統(tǒng)的印花糊料具有以下優(yōu)勢：

　　-有良好的流變性，屬于假塑性流體，不易在刮刀口上粘結(jié)，印花性能好、印花刀疵較少。

　　-滲透性好、印花表面勻染性好。

　　-成糊率高、固含量較低、洗滌性好。

　　-保水性良好，用于疏水性纖

　　維織物的印花也不至于滲化。

　　-耐酸、耐堿、耐電解質(zhì)。

　　-對各類染料的相容性較好，可與其他糊料混合使用。

　　然而瓜爾膠及其衍生物制成的糊料在印花領(lǐng)域的工藝實踐還不夠完善，特別是在纖維素纖維織物的活性染料印花過程中存在著很大的應(yīng)用難題，原因在于瓜爾膠的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，使其結(jié)構(gòu)與纖維素極其相似，而活性染料用于纖維素纖維織物印染就是由于其可與纖維素中的羥基很好地結(jié)合，而瓜爾膠的引入將會大大影響活性染料的印花效果，導(dǎo)致纖維素纖維織物印花得色量差，固色牢度低，印花水洗后織物手感不夠柔軟等缺點，加之市場價格偏高，原料來源不充裕，最終導(dǎo)致瓜爾膠糊料一直未能被廣泛推廣使用。

　　然而隨著印花技術(shù)的不斷發(fā)展，對印花色漿，特別是印花糊料提出了更高的要求，僅使用海藻酸鈉和淀粉糊料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高質(zhì)量的印花要求。并且近年來，由于海洋污染，導(dǎo)致海藻產(chǎn)量下降，海藻酸鈉資源緊張，價格日趨上漲，而中國近年的“三農(nóng)問題”和退耕還林等政策使得農(nóng)作物價格上漲，直接影響到了淀粉的價格。這兩種糊料價格的大幅上漲，使印花成本不斷提高，直接影響生產(chǎn)廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，尋找海藻酸鈉和淀粉的理想替代品，不僅可改善印花性能，也可降低生產(chǎn)成本。

　　在這種環(huán)境的迫切需求下，瓜爾膠由于其相對其他糊料的優(yōu)良性能，以及在海藻酸鈉和淀粉價格上漲后，相比較粘度增稠效果的使用量減少，成本降低，可滿足印花廠家的要求，如能解決以前使用過程中的實際問題，將其推廣并部分替代海藻酸鈉和淀粉，則可大大降低廠家的印花成本，使印花產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)新的氣象。

　　5 結(jié)語

　　近年來，對瓜爾膠的研究取得了豐碩的成果。特別是隨著聚合物儀器分析水平的發(fā)展，使瓜爾膠的研究有了更為有力的手段，為瓜爾膠的應(yīng)用開辟了更廣闊的途徑。但對瓜爾膠的研究是一個涉及到化學(xué)、物理、分析儀器、生物化學(xué)、醫(yī)藥化學(xué)、材料化學(xué)與工程等多學(xué)科具有創(chuàng)造性和開拓性的研究領(lǐng)域，需要各領(lǐng)域的專業(yè)人員共同努力，深入研究以期開發(fā)出性能更優(yōu)異的新型瓜爾膠功能材料。而中國對半乳甘露糖膠的研究起步較晚，目前在紡織印花工業(yè)中的應(yīng)用還不完善。因此，對瓜爾膠的研究和開發(fā)利用也將會對中國的半乳甘露糖膠的開發(fā)利用起到積極的推動作用。

來源：印染在線