印花技术的不断发展，对印花色浆，特别是印花糊料提出了更高的要求。仅使用海藻酸钠和淀粉糊料已远远不能满足高质量的印花要求。并且近年来，由于海洋污染，导致海藻产量下降，海藻酸钠资源紧张，价格日趋上涨，而中国近年的“三农问题”、退耕还林等政策使得农作物价格上涨，直接影响到了淀粉的价格。这两种糊料价格的大幅上涨，使印花成本不断提高，直接影响生产厂家的经济效益。因此，寻找海藻酸钠和淀粉的理想替代品，不但可以改善印花性能，也可以降低生产成本。

　　2 瓜尔胶的研究和应用范围

　　2.1 瓜尔胶的结构与性质

　　瓜尔胶（Guar gum）是从广泛种植于印巴次大陆的一种豆科植物——瓜尔豆中提取的一种高纯化多糖，就分子结构来说，它是一种非离子多糖，属半乳甘露聚糖，是目前已知的水溶性最好的天然高分子化合物之一。瓜尔胶最大的特点就是它与纤维素的结构非常相似，这种相似性使它对纤维素有很强的亲和性，称为直接性。其主要成分为半乳甘露聚糖，结构是由D-甘露糖通过β一1，4.糖苷键链接形成主链，在某些甘露糖上D一半乳糖通过a一1，6一糖苷键链接

　　形成侧链而构成多分支的聚糖，通常半乳糖与甘露糖的摩尔比为1：2，由于瓜尔胶溶解速度慢，水不溶物含量高，粘度不易控制，因此需要对它进行化学改性，扩大其应用领域。

　　2.2 瓜尔胶的改性

　　尽管瓜尔胶具有很好的水溶性和增稠性，但是原粉瓜尔胶往往具有下述缺点：

　　-不能快速溶涨和水合，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长期保存。

　　这些缺点使瓜尔胶的应用受到很大限制，因此需要改变其理化特性，使其可广泛应用。改性主要分为4 类：

　　-官能团衍生改性。这类方法是基于瓜尔胶的糖单元上平均有3 个羟基，这3 个羟基在一定条件下可发生醚化、酯化或氧化反应， 生成醚、酯等衍生物。

　　-接枝聚合改性。该方法是基于一定条件下，一些引发剂可使瓜尔胶或乙烯基类单体产生自由基，从而进行聚合反应， 如：丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈等接枝。

　　-酶法改性。该方法是利用酶降解而改变瓜尔胶的性质。

　　-金属交联法改性。主要利用瓜尔胶的交联性。瓜尔胶主链上的邻位顺式羟基可以与硼及一些过渡金属离子， 如钛、锆等作用而形成冻胶。此外，还有使用多种方法相结合进行改性的，如羟丙基瓜尔胶与丙烯酰胺接枝等。

　　2 . 3 瓜尔胶的应用范围

　　近年来随着各国对环境污染问题的日益关注和重视，人们逐渐把注意力集中到无毒、环境友好、价格便宜并且可以再生的天然高分子材料上，瓜尔胶即是其中的一种。独特的结构特征和性能决定了瓜尔胶易于被化学改性，从而可以制备各种功能材料，这使得对它的研究在美国、英国、印度等国都是热门课题。然而， 中国对瓜尔胶的研究相对较少， 报道不多， 主要用于食品行业， 尚未见作为活性染料印花糊料的应用研究报道。

　　因能提高食品粘度或与食品形成凝胶，瓜尔胶可用作食品添加剂， 使食品获得所需的形状和硬、软、粘稠等各种口感， 利用酶提高了M /G 值的瓜尔胶可望取代槐豆胶等M /G 值较高的天然多糖胶。羟甲基瓜尔胶可用作纺织工业中纱线上浆、织物上浆和印染的高级原料。由羟丙基瓜尔胶制成的压裂液具有低伤害性， 可减少压裂液残渣对地层及导流裂缝的伤害。瓜尔胶还用做许多药物的载体， 用酶控制瓜尔胶的扩散系数， 可达到对药物的控制释放。较之无机絮凝剂， 由瓜尔胶及其衍生物制成的絮凝剂效率要高得多。因能有效增稠硝酸盐溶液，瓜尔胶及其衍生物已成为塑胶炸药的基本成分。总之， 由于其独特的性能， 瓜尔胶及其衍生物目前已作为增稠剂、稳定剂、起泡剂、絮凝剂等而厂泛用于食品、纺织、医药、石油、造纸、炸药、化妆品等领域， 是除纤维素外用量最大的天然高分子材料。

　　3 瓜尔胶及其衍生物在纺织品印花中的应用

　　在纺织工业中印花糊料要求具有印花性能好、印花刀疵较少，渗透性好、印花块面匀染性好， 成糊率高、固含量较低、易洗涤性好，抱水性良好， 用于疏水性纤维织物的印花也不至于渗化，对各类染料的相容性较好，可与其他糊料混合使用等特点。由于瓜尔胶具有以上性能所以可用于纺织印花糊料。

　　瓜尔胶糊料与印花行业常用的海藻酸钠糊料相比有以下特点：

　　-海藻酸钠溶液和瓜尔胶溶液均有较高的粘度，其粘度与浓度均成正比关系。在相同条件下， 瓜尔胶溶液粘度低于海藻酸钠溶液粘度， 更接近圆网印花对糊料粘度的要求。一海藻酸钠溶液遇强酸，羧基离解受到抑制， 会发生胶凝， 其溶液在p H 值5 . 8 ～ 1 1 范围内较为稳定。而瓜尔胶是一种非离子型胶体， 具有很强的耐酸碱性，在p H 值3 . 5 ～ 1 0 范围内其粘度变化不大。在中酸性条件下，瓜尔胶溶液表现出很好的稳定性。

　　-海藻酸钠溶液和瓜尔胶溶液粘度会随着时间的延长而逐渐变低， 储存时间不宜过长， 否则会变质。

　　-瓜尔胶印花糊料的印花得色量K /S 值与海藻酸钠印花糊料的印花得色量K /S 值相近， 且摩擦、皂洗、汗渍色牢度均较好，说明瓜尔胶可以部分代替海藻酸钠作为印花糊料。瓜尔胶价格较低，可以节约生产成本。

　　尽管瓜尔胶具有很好的水溶性和增稠性，但是原粉瓜尔胶往往具有下述缺点：

　　-不能快速溶胀和水合， 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长期保存;

　　-由于其分子链上有大量的羟基， 因此不适用于纤维素织物的印花，需改性后屏蔽其分子结构中的羟基。

　　这些缺点使瓜尔胶的应用受到很大限制。因此需要改变其理化特性，使其可广泛应用。近年来国外研究者采用改性瓜尔胶作为活性印花料，控制取代度在2 . 0 左右， 可获得性能优异的糊料— — 羧甲基瓜尔胶。

　　现今主要用于印花糊料的瓜尔胶衍生物主要有：

　　-羟甲基化衍生物。

　　瓜尔胶以一氯醋酸作为醚化剂，即可制得羟甲基化衍生物。瑞士的Meypro Gum AC 系列和CRnew系列多为羟甲基瓜尔胶。

　　羟甲基瓜尔胶是一种阴荷性原糊，其印花性能虽大为改善，但化学稳定性还较差，遇cu2+、

　　Sn2+、cr3+、Al3+等离子还要发生凝冻，因此使用还受到一定的限制。

　　-羟乙基化衍生物。

　　羟乙基化瓜尔胶是由瓜尔胶与氯乙醇在碱性溶液中反应而得，也可以用环氧乙烷进行醚化。

　　在醚化反应中，伯羟基比较活跃，实际所控制的反应工艺参数是以伯羟基进行烷基化所需要活化能为准，尽可能防止其副反应的产生。因此，常由于醚化方法的不同，醚化取代度也不相同。目前，商品化供应的醚化度大致在0.5～1.0，个别品种在1.5～2.0之间。

　　羟乙基化醚化度的不同，不仅影响其溶解性能，更重要的是影响应用性能：即粘度、流变性、曳丝性以及耐化学药剂的稳定性等。不同牌号的羟乙基化瓜尔胶的粘度，制糊时的含量均不相同。

　　由于羟乙基不易电离，可视为非离子型糊料，对其他糊料相容性良好，对各类染料的相容性也较好。但取代度不高的产品，对活性染料仍有反应性，还不能用于活性染料的印花糊料。且对金属离子尚有一定的敏感性，如遇铜、铬、铝等盐类会结成凝冻;但若事先将重金属离子保护后或用氢氧化铵络合后加入，可避免凝冻现象。

　　不同的改性方式对于瓜尔胶使用有重要影响。比如有报道说，在进行氧化降解加入甲酸改性

　　的瓜尔胶，用于棉的还原染料和涤纶的分散染料印花时有很高的得色率。如加入碳酸钠，可用作棉的直接染料印花;而加入过硫酸铵，然后羟甲基化，则可用于棉的活性染料印花，得色量很高。一般当羧甲基在瓜尔胶上的取代度较大时，改性的瓜尔胶不会与活性染料反应，因此可用于活性染料印花。例如Meypro GumR 600的取代度为1.7，可作活性染料的印花糊料。

　　总体上看，瓜尔胶的印花性能不够完善，因而除在纺织用纱上浆方面应用外，作为印花原糊很少使用。目前作为印花用的原糊主要为其醚化衍生物，最常用为羟乙基化瓜尔胶。

　　4 瓜尔胶在纤维素纤维织物印花领域的研究前景

　　印花是纺织行业的一个重要分支，是一种局部染色，但不同于染色;印制效果与被印织物、印花方法和印花色浆有密切的关系，其中印花色浆中的糊料起着重要作用。

　　印花糊料是指加在印花色浆中能起到增稠作用的高分子化合物。中国的印花行业，棉织物和麻织物的印花多采用活性染料，与其相适用的印花糊料多选用海藻酸钠和改性淀粉两种糊料，而瓜尔胶糊料的应用却始终未能大面积推广，其原因是多方面的，其中最主要的就是以往的瓜尔胶糊料与海藻酸钠和淀粉糊料在性能、资源分布以及成本上的差别。

　　海藻酸钠是由海藻中的褐藻为原料，是制碘工业的主要副产品，经过化学处理，先提取褐藻酸，然后以碱中和而得。海洋中拥有丰富的褐藻资源，因此海藻酸钠原料成本低廉，并且作为糊料具有印花易着色、得色量高、色泽鲜艳及印花后织物手感柔软等特点，一直是棉、麻织物活性染料印花中最常用的糊料。

　　淀粉是天然的多糖类碳水化合物，具有多羟基醛或多羟基酮的结构，存在于某些植物的种子、果实或块茎中，小麦和玉米等农作物就可以提供大量的淀粉。印花过程中，淀粉及其改性淀粉具有糊液流变性好、粘度低而稳定、可塑性好和成膜透明且比较强韧等特点，在印花领域被大量应用。但由于淀粉中含有大量的羟基，使得其结构与纤维素类似，极易与活性染料发生反应，在纤维素纤维织物的活性染料印花过程中，淀粉糊料与染料发生反应，导致转移到织物上的染料减少，最终影响印花效果，因此，在纤维素纤维织物的活性染料印花中多采用改性后的淀粉。

　　由瓜尔胶及其衍生物制成的印花糊料较传统的印花糊料具有以下优势：

　　-有良好的流变性，属于假塑性流体，不易在刮刀口上粘结，印花性能好、印花刀疵较少。

　　-渗透性好、印花表面匀染性好。

　　-成糊率高、固含量较低、洗涤性好。

　　-保水性良好，用于疏水性纤

　　维织物的印花也不至于渗化。

　　-耐酸、耐碱、耐电解质。

　　-对各类染料的相容性较好，可与其他糊料混合使用。

　　然而瓜尔胶及其衍生物制成的糊料在印花领域的工艺实践还不够完善，特别是在纤维素纤维织物的活性染料印花过程中存在着很大的应用难题，原因在于瓜尔胶的分子结构中含有大量的羟基，使其结构与纤维素极其相似，而活性染料用于纤维素纤维织物印染就是由于其可与纤维素中的羟基很好地结合，而瓜尔胶的引入将会大大影响活性染料的印花效果，导致纤维素纤维织物印花得色量差，固色牢度低，印花水洗后织物手感不够柔软等缺点，加之市场价格偏高，原料来源不充裕，最终导致瓜尔胶糊料一直未能被广泛推广使用。

　　然而随着印花技术的不断发展，对印花色浆，特别是印花糊料提出了更高的要求，仅使用海藻酸钠和淀粉糊料已远远不能满足高质量的印花要求。并且近年来，由于海洋污染，导致海藻产量下降，海藻酸钠资源紧张，价格日趋上涨，而中国近年的“三农问题”和退耕还林等政策使得农作物价格上涨，直接影响到了淀粉的价格。这两种糊料价格的大幅上涨，使印花成本不断提高，直接影响生产厂的经济效益。因此，寻找海藻酸钠和淀粉的理想替代品，不仅可改善印花性能，也可降低生产成本。

　　在这种环境的迫切需求下，瓜尔胶由于其相对其他糊料的优良性能，以及在海藻酸钠和淀粉价格上涨后，相比较粘度增稠效果的使用量减少，成本降低，可满足印花厂家的要求，如能解决以前使用过程中的实际问题，将其推广并部分替代海藻酸钠和淀粉，则可大大降低厂家的印花成本，使印花产业出现新的气象。

　　5 结语

　　近年来，对瓜尔胶的研究取得了丰硕的成果。特别是随着聚合物仪器分析水平的发展，使瓜尔胶的研究有了更为有力的手段，为瓜尔胶的应用开辟了更广阔的途径。但对瓜尔胶的研究是一个涉及到化学、物理、分析仪器、生物化学、医药化学、材料化学与工程等多学科具有创造性和开拓性的研究领域，需要各领域的专业人员共同努力，深入研究以期开发出性能更优异的新型瓜尔胶功能材料。而中国对半乳甘露糖胶的研究起步较晚，目前在纺织印花工业中的应用还不完善。因此，对瓜尔胶的研究和开发利用也将会对中国的半乳甘露糖胶的开发利用起到积极的推动作用。

来源：印染在线

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