表面施胶剂都属于水溶性高分子（也叫水溶性聚合物）。现在的胶料常用两种表面施胶剂混合复配。常用表面施胶剂简介如下。
1. 天然水溶性高分子
以植物和动物为原料，经物理或物化过程提取而得。主要有：淀粉类，海藻类（藻蛋白酸钠），植物胶（阿拉伯胶），动物胶（明胶，骨胶，皮胶，干酪素），微生物胶（胍胶，黄原胶）。
（1）原淀粉
原淀粉是常用施胶剂，价格低廉，资源丰富，种类很多，主要来自玉米、马铃薯、小麦、木薯等。淀粉是由葡萄糖组成的多糖高分子化合物，有直链状和枝叉状两种分子，分别称为直链淀粉和支链淀粉，这与纤维素不同，纤维素只有直链分子。自然界中还没有发现完全由直链淀粉组成的淀粉。直链是导致淀粉凝沉（老化）的原因。聚合度高的直链淀粉（如马铃薯淀粉和木薯淀粉），凝沉性弱，黏结力高，并且薯类淀粉糊化温度低、凝沉性弱，糊化液淀粉丝长、黏稠、清澈透明。因此，如用原淀粉作为表面施胶剂，薯类淀粉优于玉米、小麦淀粉。
（2）动物胶
动物胶是用动物的骨头、皮或筋提炼出来的一种蛋白质。上等的皮胶、骨胶色泽浅、透明，又称明胶。明胶的主要成分为氨基酸组成相同而分子质量分布很宽的多肽分子混合物。明胶不溶于有机溶剂，不溶于冷水，在冷水中吸水膨胀至自身的5～10倍，易溶于温水，冷却形成凝胶。各种动物胶都适合用于表面施胶，以皮胶为最佳。但是动物胶价格昂贵，仅限用于高级纸张的表面处理，且多与淀粉等价格低廉的胶料混合使用。
动物胶大多用于机外槽式施胶，如用于机内施胶则应特别注意干燥速率不能太快，否则可能会由于纸张发生收缩而导致纸面出现龟裂现象。
（3）干酪素
又称酪蛋白、酪蛋白酸钠、酪朊、乳酪素、奶酪素，是奶液遇酸后所生成的一种蛋白聚合体。干酪素约占牛奶中蛋白总量的80 %，约占其质量的3%，也是奶酪的主要成分。干燥的干酪素是一种无味、白色或淡黄色的无定型的粉末。干酪素微溶于水，溶于碱液及酸液中。干酪素能吸收水分，浸于水中，则迅速膨胀。干酪素价格贵，仅用于高级纸张的表面处理。
（4）瓜尔胶
为大分子天然亲水胶体，主要由半乳糖和甘露糖聚合而成，属于天然半乳甘露聚糖，能溶于冷水或热水，遇水后形成胶状物质。瓜尔胶具有大的氢键结合面积，当与纤维结合时，形成的氢键结合距离短，结合力大。
为赋予瓜尔胶更好的使用性能，通常对瓜尔胶原粉进行化学改性。瓜尔胶的改性主要有两个方向：一是在分子链上引入阳离子基团，从而获得一定的正电性。这种带正电的改性瓜尔胶便可以与带负电的纤维、填料粒子相互作用从而提高原有的助留、助滤、增强和表面施胶效果。另一改性方向便是设法增加瓜尔胶分子链的长度，增大其分子质量，从而增强其架桥连接能力。阳离子瓜尔胶在冷水中可溶，这与阳离子淀粉相比是一个很大优势。许多淀粉分子形成螺旋状结构，而瓜尔胶分子则形成直链结构。所以瓜尔胶的活性基团比阳离子淀粉更容易与纤维接近，从而少量的阳离子瓜尔胶便可能达到较多量阳离子淀粉才能达到的使用效果。因此，现在很多造纸企业用淀粉或改性淀粉进行表面施胶时添加少量瓜尔胶或阳离子瓜尔胶复配作为表面施胶剂。
（5）黄原胶
黄原胶是一种糖类（葡萄糖、蔗糖、乳糖）经由野油菜黄单孢菌发酵产生的复合多糖体，通常是经由玉米淀粉所制造，广泛用于食品行业，不常用作表面施胶剂。
2. 半合成水溶性高分子
由天然物质化学改性而得，主要有两大类：改性纤维素类（如羧甲基纤维素CMC，甲基纤维素，乙基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素等）和改性淀粉类（如氧化淀粉，阴离子淀粉，阳离子淀粉，羧甲基淀粉，聚合淀粉等）。改性淀粉和CMC是常用施胶剂。
（1）改性淀粉（淀粉衍生物）
原淀粉黏度高、流动性差、容易产生凝沉现象，因此需要对原淀粉进行改性。淀粉改性的目的主要是降低凝沉性，使其在较高的浓度下具有较低的黏度，并保持良好黏合力和成膜性。
改性淀粉也叫淀粉衍生物、变性淀粉。天然淀粉的许多性质可以通过降解、酯化、醚化、交联等方法进行改性，制成各种各样的淀粉衍生物。但天然淀粉间的相对差异或多或少地会保留在相应的改性淀粉中，如玉米淀粉与马铃薯淀粉制成的阳离子淀粉，在同一取代度下，后者对造纸的增强、助留、助滤性能和作为表面施胶剂的性能明显地优于前者。
淀粉改性方法有很多，包括：物理改性：如预糊化淀粉、电子辐射处理淀粉、热降解淀粉等。化学变性：如酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉。生物变性：如酶转化淀粉。
下面简述几种常用的改性淀粉：
①氧化淀粉
A. 氧化淀粉是最普通的变性淀粉之一，其特点是它与原淀粉比较颜色洁白，糊化容易，糊液黏度低且稳定性高，透明性和成膜性好，胶黏力强，且价格便宜。
B. 采用不同的氧化工艺、氧化剂和原淀粉可以制成性能各异、牌号不同的氧化淀粉。如采用高碘酸氧化可制得对纸张既有增干强又有增湿强作用的双醛淀粉。而采用双氧水、过醋酸、高锰酸钾、过硫酸及次氯酸钠等氧化剂，则可制得价格比较低的普通型氧化淀粉。目前多数生产厂采用次氯酸钠作为氧化剂。淀粉经氧化作用引起解聚，结果产生低黏度分散体并引进羰基和羧基，使其链淀粉的凝沉趋向减少而糊液黏度稳定性增加。(www.xing528.com)
C. 在造纸工业上，氧化淀粉主要用作涂布胶黏剂和表面施胶剂。氧化淀粉可以单独使用，也可与PVA、CMC或胶乳等化工原料配合进行表面施胶，增加成膜性，提高纸张表面的平滑度和强度，减少掉毛掉粉，提高纸页的适印性，改善纸页外观。
D. 氧化淀粉带有碳基和羧基，电性呈阴性，故使用氧化淀粉的纸，损纸回用时，淀粉在纸浆中的留着率低，还会使纸浆负电位增加，从而影响填料和细小纤维的留着，并增加白水浓度。因此在高档纸的表面施胶中，氧化淀粉已逐步为阳离子淀粉及其他本身留着率高的淀粉所代替。
②阳离子淀粉
A. 阳离子淀粉是淀粉和阳离子试剂反应制得的，其实用性的关键在于它的阳电荷对阴电荷物质的亲和性。阳离子淀粉分为4类：叔胺烷基醚，季胺烷基醚，伯胺或仲胺烷基醚和杂类（如亚胺烷基醚）。季胺淀粉醚阳离子性较强，且在广泛的pH范围内均可使用。尤其是随着中性造纸的发展，季胺淀粉醚有了迅速发展，其中特别是由带环氧基的阳离子醚化剂制备的阳离子淀粉，由于其工艺简单，成本较低，发展更为普遍和迅速。
B. 造纸上所用的阳离子淀粉，其取代度一般为0.01～0.07。与原淀粉比较，胶化温度下降，黏度、糊液清澈透明性和稳定性都有改善。取代度达0.07的产品，冷水几乎可溶。
C. 阳离子淀粉在造纸业主要用作湿部添加的助留、助滤和增强剂，还能用作表面施胶剂和涂布胶黏剂。阳离子淀粉由于本身带有阳电荷，可直接和带阴电荷的纤维和填料作用，起助留、助滤和增强的效果。阳离子淀粉能降低造纸成本，减少三废污染，且在比较广泛的pH范围均能适用，因此是目前所有变性淀粉系列中使用范围最广，使用量最大的一种变性淀粉。
③阴离子淀粉。阴离子淀粉通常指磷酸酯淀粉，是淀粉与磷酸盐反应制得的，即使很低的取代度也能明显地改变原淀粉的性质。在造纸上所用的磷酸酯淀粉一般为磷酸单酯淀粉，取代度约为0.01。磷酸酯淀粉常用作酸性抄纸的湿部添加剂和涂布胶黏剂。
④羟烷基淀粉
A. 羟烷基淀粉是一种醚化淀粉，实用的主要是羟乙基淀粉和羟丙基淀粉。是淀粉在碱催化下与环氧乙烷或环氧丙烷反应制得的。属于非离子淀粉，取代醚键的稳定性高，在水解、氧化、糊精化、交联等化学反应过程中，醚键不会断裂，取代基不会脱落，并受电解质和pH影响小，能在较宽pH下应用。
B. 随取代度提高，糊化温度降低，并最终溶于冷水。并且糊化容易，糊液透明度高，流动性好，凝沉性弱，糊的成膜性好、膜透明、柔韧平滑、耐折性好，膜没有微孔，抗油脂性好。
C. 羟烷基淀粉是理想的表面施胶剂和涂布胶黏剂。能有效改善纸张表面强度如耐磨性、手感、平滑度、掉毛掉粉，并能抑止印刷油墨渗透，使纸张油墨鲜艳、均匀、墨膜平滑。作涂布黏合剂，可使涂料保水性、成膜性和黏合强度变好。也可用于纸袋、纸盒、标签、信封、瓦楞原纸等的黏合剂。
D. 由于是非离子型，与纤维结合不如阳离子或阴离子型淀粉，因此不大适合用于浆内施胶。
⑤羧甲基淀粉。羧甲基淀粉是在碱性条件下与一氯醋酸或其钠盐醚化反应制得的，为阴离子高分子电解质，化学结构、性质和应用与CMC相当。
（2）改性纤维素（纤维素衍生物）
改性纤维素也称纤维素衍生物或纤维素醚，是以天然纤维素为原料，纤维素分子链上的羟基在碱性条件下与醚化剂反应进行醚化而制得的半合成类高分子聚合物。其性质、种类和溶解性取决于取代基的种类、数量和分布。造纸业最常用的纤维素醚是羧甲基纤维素（CMC），其次是甲基纤维素（MC）和羟乙基纤维素（HEC）。造纸业常用的改性纤维素都是水溶性的，可以用于表面施胶、内部施胶和涂布纸涂料。用于表面施胶，可以提高纸张施胶效果、表面强度和物理性能。
羧甲基纤维素简称CMC，有酸型和盐型两种。其中酸型不溶于水，我们常用的产品为盐型，有良好的水溶性，完整的名称为羧甲基纤维素钠（Na-CMC）。
CMC具有增稠、黏结、成膜、保水、分散稳定性和保护胶体等特性，商品CMC有不同黏度、取代度和纯度等规格。取代度不同，CMC溶解度不同。CMC水溶性取代度（DS）较低，DS在0.2～0.6就可溶于水，一般商品DS在0.7～1.2。聚合度是CMC的一个重要指标，它表示纤维链的长度，常用黏度来表示。一般黏度分为高黏度（＞0.2Pa.s）、中黏度（0.3～0.6Pa.s）和低黏度（0.025～0.05Pa·s）三种。低黏度的增强效果较好，价格也最便宜。CMC用作表面施胶剂时，浓度为0.25%，pH7～8。CMC 能与很多施胶剂混合复配使用，如PVA、淀粉、合成类的水溶性高聚物如羧基丁苯胶乳、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酰胺等，进一步改善纸页的施胶、增强或涂布效果。
（3）合成水溶性高分子
有聚合类树脂和缩合类树脂两大类。常用于造纸业的聚合类树脂主要有聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，聚氧化乙烯等。缩合类树脂主要有水溶性的环氧乙烯、氨基树脂（三聚氰胺甲醛树脂，脲醛树脂）、聚氨酯树脂等。
①聚乙烯醇
A. 聚乙烯醇简称PVA，是白色、粉末状树脂，由聚醋酸乙烯水解得到。它对多孔、亲水的表面有很强的黏合力和成膜性，对颜料或其他固体颗粒也有很好的黏合力，可形成透明、柔韧和有黏着力的涂膜，其连续的膜对气体有高度的不透气性（除了氨气和水蒸气）。造纸业常用17-99型PVA，有良好的抗水和抗有机溶剂性。PVA用作表面施胶剂和涂料胶粘剂，是常用水溶性高分子中黏合能力最强的。
B. 用PVA作表面施胶剂可以大大提高纸张的耐油、耐有机溶剂性、撕裂强度、耐折强度等性能。作表面施胶剂，PVA可以单独使用，也可以和氧化淀粉配合使用，加入淀粉可以大大降低生产成本。特别是在生产优质纸时，常常将PVA和氧化淀粉合用。这种合用可使施胶剂具有触变性能，因而减少了施胶剂向纸张内部的渗透，并使纸张具有更大的压缩性和印刷时的网点再现性。
②其他合成水溶性高分子。目前造纸业的表面施胶剂大都是复配的混合胶料，如聚乙烯醇与淀粉复配、氧化淀粉与羧基丁苯胶乳复配等，合成类水溶性高分子越来越得到重视。常用于复配的合成类水溶性高分子主要有羧基丁苯胶乳、丙烯酸胶乳、聚醋酸乙烯胶乳、三聚氰胺甲醛树脂、聚氧化乙烯、苯乙烯-马来酸酐聚合物（SMA），聚氨酯水分散液等。这些合成类的聚合物均为水溶性的或水分散的水包油乳液。
表面施胶就是在纸页表面均匀施涂适当胶料的工艺过程。表面施胶的方法有很多，主要有辊式表面施胶（水平辊式表面施胶、垂直辊式表面施胶、倾斜辊式表面施胶、传递辊式表面施胶），槽式表面施胶，刮刀表面施胶，计量施胶压榨（Metering size press，MSP）设备如Filmpress薄膜压榨设备和Wrap-Sizer缠绕辊式薄膜转移施涂器，以及其他表面施胶法（烘缸表面施胶、压光机表面施胶、压辊表面施胶）等。现将常用的几种方法和施胶机结构简介如下。机内进行的表面施胶机一般安装在最后一组烘缸前。
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