【集萃网观察】种子胶包括瓜尔胶、刺槐豆胶、罗望子胶等,除了用于纺织印花以外,还用于食品、造纸和某些工业生产,如石油钻井。在这些种子胶中,产量最高应用最广的是瓜尔胶。近年来,全世界瓜尔胶的产量维持在约十六万吨左右。法国罗地亚公司在印度的子公司年产量约为二万五千吨。此外,罗地亚在瑞士的子公司也生产瓜尔胶产品。这两个子公司的瓜尔胶用于纺织印花糊料的品牌分别为HTEX和MEYPRO—GUM。
瓜尔胶源于植物的种子。世界上约75—80%的此类植物生长于印度西北部,其余多数生长于巴基斯坦与印度接壤处。尽管此类植物在印度已有几千年的栽培史,但收成的好坏受天气影响较大。原来瓜尔胶主要用于牲畜饲料,少量亦用于人类食品。现在主要用于各种工业生产。
一、瓜尔胶的加工过程
瓜尔胶是高分子量的多糖类聚合物,是瓜尔豆的主要成分。瓜尔豆主要有三部分组成:种子壳14—17%,胚胎43—47%,胚乳35—42%。瓜尔胶由胚乳加工而来。
纺织印花糊料所用种子胶包括瓜尔胶,主要经过两个加工过程。一是种子胚乳与外壳和胚胎的分离;二是通过化学改性以适合于不同的印花工艺,特别是不同的染料。
1 瓜尔胶的分离
瓜尔胶从料仓经过筛网,去除杂质,再经过碾磨机,去除胚胎部分(这部分含有大量的蛋白质,可作牲畜的饲料,也可作人类食品),剩余部分经过加热(约在105℃下加热5至8分钟),再经过剥离设备去除外壳,而所得胚乳再经碾磨、过筛,最后胚乳纯度达到90—98%。粉碎后的胚乳纯度以及颗粒粒径的大小决定了瓜尔胶的一些质量。低纯度且颗粒大增加塞网的可能性。罗地亚生产的用于丝绸印花的瓜尔胶纯度在98%以上,颗粒粒径<5.3μ。
2 瓜尔胶的性质与化学改性
(1)瓜尔胶的化学结构是带有支链的聚合物,在由甘露糖经过β—1,4苷键相连而成的骨架上带有半乳糖支链。在瓜尔胶中,甘露糖与半乳糖之比约2:1。它的主链与纤维素结构相比非常相似。不过瓜尔胶上主链羟基的位置是顺式,而纤维素是反式。这意味着瓜尔胶的羟基之间的作用力比纤维素的羟基要大。这样的结构决定了它在水中的性质介于球型胶(支链淀粉)和线型胶(纤维素)之间,赋予它特殊的性质和用于。与刺槐豆胶相比,瓜尔胶水溶性比较好,这是由于瓜尔胶的侧链比刺槐豆胶多,侧链分子间不易缔合,所以在冷水中容易溶解,在热水中更易溶解。以罗地亚公司的瓜尔胶为例,在改性前粘度特性为1%的固含量,完全溶解后粘度为3500—5000cps(25℃,Brookfied,20rpm)。此外也有高粘度7500cps的瓜尔胶和100到1000cps的瓜尔胶。
(2)瓜尔胶的衍生物
瓜尔胶的改性有两种工艺,一种是半干法工艺,另一种悬浮法工艺。前者的原料可以是碎粒状和粉末状的瓜尔胶,后者只能用粉末状的。这些改性的办法大致有:
聚合度降解——酶解、氧化、热解、水解都可以,以控制链的长短来调节产品的粘度和流变性能;
分散法——硼酸钠和乙二醛;
醚化反应——羧甲基,阳离子法;
酯化反应——磷酸法。
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时加入甲酸改性的瓜尔胶,可用于棉的还原染料和涤纶的分散染料印花,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,然后羧甲基化,则可用于棉的活性染料印花,得色量很高。
一般讲羧甲基在瓜尔胶上的取代度大时,改性的瓜尔胶不会与活性染料起反应,因此可用于活性染料印花。例如Meypro——Gum R 600的取代度为1.7,它可作活性染料的印花糊料。