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淀粉改性是对原淀粉进行物理、化学或酶法处理,以改善原淀粉的分子结构和性质,增强某些机能或形成新的物化特性,阳离子淀粉是化学醚化改性方式中改性淀粉的一种。高取代度阳离子淀粉(HCS)因其特有的高电荷性,使得它对造纸湿部中填料、纤维等阴离子物质的吸附作用很强,可以提高细小纤维和填料的留着率、改善纸张的强度；把它应用于涂层中,能使带负电荷性的颜料与颜料、颜料与纤维牢固结合,从而改善墨水的固色性。首先,课题研究了以NaOH为碱催化剂,3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)为阳离子化试剂,利用半干法工艺制备不同取代度的HCS。通过详细考察碱催化剂用量、阳离子醚化剂用量、反应温度、反应时间、反应体系含水量等影响反应效率和取代度的因素,研究得出：含水量为30%、CTA／AGU(醚化剂与淀粉葡萄糖单元的摩尔比)为1.0、NaOH／CTA(NaOH与醚化剂摩尔比)为1.2、反应温度为65℃、反应时间为4h时,制得的高取代度阳离子淀粉取代度和反应效率最高；然后用正交实验方法,优化得出制备最高取代度阳离子淀粉的较佳工艺条件为：含水量25%,CTA／AGU=1.0,NaOH／CTA=1.4,反应温度60℃,反应时间5h；最后综合分析得出了制备不同HCS的制备工艺。其次,将制得的HCS应用于高得率纸浆中,考察了不同取代度的阳离子淀粉及其用量对纸浆助留助滤及增强效果的影响、不同浆料pH值、浆料与HCS不同的作用时间对HCS使用效果的影响,对比了聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)、低取代度阳离子淀粉以及HCS的应用效果。研究得出：最高取代度为0.64的HCS对纸张耐折度和抗张强度的应用效果最好,最佳用量为0.6%-0.8%；pH约为7.2、阳离子淀粉与浆料的作用时间在5-10min时,取代度为0.64的HCS对纸浆的应用效果最好；对比三种助剂后发现,取代度为0.64的HCS对纸张的应用效果最好,其抗张强度值远远超过了使用低取代度阳离子淀粉和PDMDAAC的值。最后,采用了正交实验对涂料配方进行优化设计,将HCS应用于优化后的涂料配方中,考察其对涂料流变性及成纸的打印效果的影响。研究发现：固色剂阳离子淀粉的用量对涂料液黏度的影响较大,以加入2%～4%为宜,随着阳离子淀粉取代度的增大,涂料液黏度也相应增大,但成纸白度有所降低；取代度大于0.4的阳离子淀粉的成纸色密度值明显高于取代度小于0.4的阳离子淀粉；将取代度0.849的阳离子淀粉与另外一种常用的阳离子添加剂PDMDAAC作了应用对比,发现自制的HCS在某些方面已经优于PDMDAAC,对图像的打印密度取得了满意的效果。最后再用正交实验优化得出了将HCS作为固色剂应用于纸张涂料中制得的涂料的最佳配方,即PVA 40%,HCS 3%,PCC：SiO2=70：30,CMC 1%,分散剂0.6%,消泡剂0.05%～0.1%。