隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，紙及紙制品的需求發生了明顯的改變，特種紙、加工紙、高檔紙供不應求，國家花費大量的外匯進口這類產品。為了改變這種狀況，行之有效的方案之一是研制、開發相應的造紙化學品。當前廣泛使用的造紙濕部助劑主要有合成高分子和天然高分子，前者雖然具有許多優勢，如成本低、性能獨特等，但基本上均為石油下游產品，而現存的石油資源短則數十年、長則一百年左右將會枯竭；而且這類合成高聚物絕大多數都不能生物降解，有的甚至有毒性，對生物、生態有不利的影響。顯然，科學的發展觀直接影響新型造紙助劑的開發領域。天然高聚物以其可再生、無毒、生物相容、環境友好、來源豐富，性能優良等特性，日趨受到人們的青睞，正逐步取代合成聚合物。 　　工業上常使用的天然高聚物主要有淀粉及其改性物、纖維素及其改性物、瓜爾膠及其改性物、蛋白質及改性物，但普遍存在著用量大、效果欠佳等不足，如淀粉作內部添加劑在紙張上留著性能差、易產生沉積等。而分子結構與纖維素極其相似、易改性的殼聚糖則早已被造紙化學品研究人員中的有識之士所關注。 　　近年來，國內外對甲殼素及其衍生物在造紙業中的開發利用的研究非常活躍；其中，日本的研究最廣泛，包括紙張施膠、增強、助留助濾、整飾和造紙廢水處理，以及以殼聚糖為主要組分抄造特種紙等，申請了大量的專利，并有許多成熟的工業產品問世。我國近期也有一些機構從事該項研究工作，主要集中在增強、助留助濾、特種紙上，發展勢頭良好。 　　為使讀者了解這一方面的新近研究和發展方向，本文在總結前人工作的同時，結合筆者近期研究的結果，就殼聚糖及其衍生物在造紙工業上的各類應用及作用機理作一綜述。 　　1 殼聚糖及其衍生物在造紙工業中的應用 　　殼聚糖及其衍生物能與纖維素強烈作用，是一種性能優良的造紙助劑，迄今發表的大量有關的研究報道及專利文獻，幾乎涉及到造紙工業的各個工序。 　　1.1 表面施膠劑或輔助施膠劑 　　草類纖維抄造出的紙張品質一般較差，殼聚糖強度高，成膜性好，與纖維素間的作用大，因而殼聚糖作草漿纖維紙張的表面施膠劑更有實際意義，可大幅度改善紙張性能。0.1~1g/m2殼聚糖涂布于成紙表面上，能提高紙張的表面強度、柔軟性及印刷性能。加入N一烷基殼聚糖纖維于硫酸鹽漿中，抄造出的紙張有高的撕裂度、耐折度。與松香膠相比較，殼聚糖作表面施膠劑時，有更高的干濕強度、耐破度、撕裂度，印刷性能、耐水性能及電絕緣性能。新聞紙、印刷紙、地圖紙用、（氰乙基殼聚糖）=1％表面處理，在不影響光澤度的前提下，能提高裂斷長、耐破度、耐折度等，而且適合于多種漿料所抄紙張，可作為半化學漿、亞硫酸鹽漿、硫酸鹽漿、棉纖維、亞麻纖維紙張的表面施膠劑。 　　殼聚糖與淀粉或聚乙烯醇共混，也可作為表面復合施膠劑使用，質量比為1：9~9：1，以10％的比例作紙張表面施膠劑，紙張的撕裂度和斷裂長可提高0.75~1倍；殼聚糖／氧化淀粉共混，對雙面膠版紙、銅版紙、曬圖紙、靜電復印紙表面施膠，可明顯提高紙張的力學性能、印刷適性、染色鮮艷性。 　　殼聚糖及其衍生物也可用于漿內施膠劑的增效。用烷基二烯酮(AKD）施膠時，在漿料中加入w［殼聚糖（醋酸或鹽酸溶液）］=0.1％~0.4%，與環氧氯丙烷聚酰胺樹脂（PAE）比較，能有效提高AKD的留著率、填料的留著率及施膠度。這是由于加入到漿料中，殼聚糖陽離子被吸附到陽性AKD乳膠的陰離子部位，使AKD乳粒帶上了正電荷，可與帶負電荷的纖維吸附，從而提高了AKD的留著率。 　　用w（AKD）=0.05％或w［烯基唬珀酸酐（ASA）］=0.01％施膠時，加入（殼聚糖）=0.5%,w(羧甲基纖維素）=1％或w(羧乙基纖維素）=1％時，均可提高膠料的留著率，施膠度都可達到38s。 　　1.2 紙張增強劑 　　理想的增強劑通常應具備一定的條件：（1）線型水溶性聚合物，相對分子質量大，成膜能力強，對纖維有足夠粘合強度；（2）與纖維素有好的相容性，不破壞纖維素分子間的氫鍵；(3)功能基團能充分接觸紙纖維，且能通過離子鍵或氫鍵與之牢固結合；（4）無毒、可生物降解的天然產物。殼聚糖能滿足上述條件，因而是理想的紙張增強劑。 　　殼聚糖作為紙張增強劑的作用機理有著大量的文獻資料，目前一般認為它能從三個方面提高紙張的機械強度，即干強度，濕強度及初始濕強度。 　　1.2.1 干強劑 　　殼聚糖加入到漿料中，首先被帶負電的纖維素的表面吸附，成紙時填充于纖維之間，這種填充作用必將增大纖維間的結合面積，同時分子上的眾多基團與纖維表面上的基團彼此間形成相應的化學鍵（氫鍵、離子鍵），在干燥過程中，水分的蒸發為殼聚糖一纖維素分子間的化學作用提供了更多的機會，即可形成更多的氫鍵，從而提高紙張的強度。 　　w（殼聚糖）= 0.5％與w（陽離子淀粉）=0.05％和w（環氧氯丙烷聚酰胺）=0.0l％復配，作闊葉木漿增強劑，成紙裂斷長達4. 0 km,Allan等研究表明，生產印刷紙的紙張強度與殼聚糖顆粒的大小成反比，與脫乙酰度成正比；對于打漿度高或低的漿料，抗張強度都有明顯地提高，其干增強效果比某些常用助劑，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺要更好些。將w（殼聚糖）=0.5％~2％噴灑到成形的濕紙頁上，抗強度和耐破度得到提高，撕裂因子稍有下降。實驗還發現，添加劑的添加方式對紙頁強度也有影響，通過噴霧方法將殼聚糖噴灑于紙頁上，效果最好（量少、經濟、方便）；用堿液使溶解的殼聚糖沉淀于纖維上，抄造出的紙頁的強度次之；讓溶解的殼聚糖吸附于纖維表面后抄造出的紙頁，其強度增大的幅度最些用三聚磷酸鈉、乳酸和殼聚糖處理植物纖維紙，紙的抗水性能大大提高。 　　殼聚糖與其他試劑的共聚物往往具有更好的復合增強效果，Slagel等將丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸與殼聚糖共聚后加入到漿料中，替代殼聚糖，在同等條件下抄制手抄片，其耐破強度和抗張強度分別比空白紙頁提高54.4％和22,1 %，而單純的殼聚糖僅提高12. 1％和18.5％。殼聚糖與陽離子淀粉接枝共聚，能有效地提高紙的物理強度，并促進填料的留著，最佳用量為w（共聚物）＝1.0%；與空白紙相比，斷裂長提高了77.8%，耐破度提高了44.7%，其增強效果優于陽離子淀粉和殼聚糖。 　　Laleg等研究表明：在pH =5時，w（殼聚糖）=2％可使裂斷長提高了8.4%，抗張能量吸收提高24.5%，撕裂指數提高7.7%,戳穿指數提高23%；當pH =10時，上述參數分別提高68% ,234％，53％，及106％。 　　1.2.2 濕強劑 　　殼聚糖也能增加濕強度。由于漿料經漂白等氧化作用后，纖維素、半纖維素分子上含有一定的醛基，這些醛基在一般的紙抄造過程中就能與殼聚糖上的氨基作用，生成Shiff堿，從而提高了成紙的濕強度。此外，殼聚糖在堿性條件下沉積于漿料表面上時，能大幅度提高濕強度，如當濕度為60%,pH=10，殼聚糖用量為2g/100 g纖維時，其濕強度提高4倍多。pH =5時，濕強也能增加3倍以上。殼聚糖鹽(0.1 g/100g纖維）與環氧聚酰胺樹脂（0.2 g/100 g纖維）的混合溶液加入到漂白化學漿中，抄造出的紙張有高的干、濕強度。 　　1.2.3 初始濕強劑 　　Allan等最早發現，將殼聚糖噴灑在從未干燥過的紙片上時，濕紙幅強度明顯提高；Laleg等也發現，w（殼聚糖）＝1％加入到40％固含量的磨石磨木漿濕紙幅上，當pH=5，7.5及9時，濕紙幅的撕裂長分別提高50%，60%，及100%。這與許多增強劑不同，普通的增強劑通常不增加濕紙強度，有的甚至會降低這一參數。因此，殼聚糖既可提高成紙的物理機械性能，又能改善紙機設備運行效率，特別適合堿性造紙體系。 　　1.3 助留助濾劑 　　季銨化的殼聚糖和酸性溶液中的殼聚糖都是聚陽離子高分子化合物，可通過電荷中和作用，幾乎完全吸附于漿料中的纖維、細小纖維、溶解性的半纖維素及親脂抽出物等膠體狀物的表面之上，與溶解性的碳水物，如β-、γ-纖維素間生成聚電解質復合物；與無機填料存在靜電中和、橋聯、鑲嵌及氫鍵作用，并使之絮凝，因而可提高漿料中的細小纖維、填料以及各種助劑的留著率。 　　Seika研究聚氧乙烯在脫墨新聞紙漿中的留著時發現，殼聚糖比傳統的酚醛樹脂效果好、使用量少。Allen等在比較殼聚糖、線型聚氧化乙烯（PEO)、陽離子聚丙烯酰胺(PAM) ,支化的聚乙烯胺、膠體SiO2及支化聚酚樹脂的助留助濾性能時發現，與酚醛樹脂相結合的PEO具有最好的助留助濾性能，其次就是殼聚糖。Allen等在研究熱磨機械漿（TMP)新聞紙生產的留著及封閉水循環體系時發現，與陰離子PAM和非離子PEO相比，殼聚糖對封閉水循環體系不利，主要是由于封閉循環造成體系電荷累積。如改用兩性電解質的殼聚糖衍生物，即可解決此問題。Jason等也發現殼聚糖對TMP的助留作用還會受到助留程序的影響。 　　殼聚糖也能引起機械漿的絮凝，增大漿的游離度，提高留著率，降低白水的濃度，改善抄紙的濾水性能。在pH=7.5時，使用w（殼聚糖）＝1％能使磨石磨木漿（SGW）加拿大標準游離度從80mL提高到227mL，動態流水儀留著率從75％提高到87%。作者近期發現，殼聚糖季銨鹽更易絮凝細小纖維，更易與溶解性和膠體狀的碳水化合物復合：這些現象均導致漿料的留著、濾水性能提高，如打漿度下降近30%，對填料的留著率也大幅度提高，其最佳絮凝濃度僅為陽離子淀粉的5％~10%。 　　1.4 殼聚糖用于造紙廢水處理 　　殼聚糖用于黑液處理，與HE ( Hexamethlene diamine epichlorohycdrin) ,聚乙烯亞胺（PEI)、PAM等化學試劑比較，殼聚糖效果最好，TOC除去率達70%，黑液顏色除去率達90%，明顯高于HE,PEI,PAM，分離的木素可綜合利用。Zhang,Tong等使用酶和絮凝劑處理漂白廢水時，發現殼聚糖比硫酸鋁對AOX,TOC和顏色的除去率要高得多。 　　1.5 紙張整理劑 　　用殼聚糖對