蓝花楹纤维特性与制浆工艺的研究

来源 :山东轻工业学院 齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woainiyuying
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为适应造纸工业发展对原料的需求,利用光学显微镜和超薄冷冻切片对南美洲厄瓜多尔产蓝花楹的组织结构、细胞形态和化学组分等进行研究,探讨了其树龄对制浆等特性影响,同时利用红外光谱和核磁共振波谱对蓝花楹木素结构等进行分析,最后研究了蓝花楹磺化化学机械法(SCMP)和硫酸盐法(KP)的制浆性能,并优化出最适合蓝花楹制浆的工艺条件。 本论文首先对蓝花楹基本密度及纤维长度对制浆性能的影响进行了探讨。研究发现,蓝花楹的基本密度较小,而且随着树龄的增大,蓝花楹木材的基本密度明显提高,但是10年生蓝花楹的基本密度也只有0.343g/cm<3>,与桉木(0.618g/cm<3>)相比,蓝花楹的木材密度还是很低的。随着树龄的增大,蓝花楹纤维的长度增大,所以成纸的强度会随之增大。但同时由于蓝花楹纤维的粗度也在不断增大,纤维细胞壁不断增厚,故其纤维相应变得挺硬,这就使得在成纸过程中纤维间的结合面积变小,从而使其成纸时纤维间结合强度有所降低。综合考虑纤维长度和纤维粗度等原因,6年生蓝花楹的成纸强度可能最大。 蓝花楹化学组分分析发现,蓝花楹综纤维素含量为79﹪左右,稍高于蓝桉;蓝花楹木素含量在32﹪左右,远远高于一般阔叶木的木素含量,而且Klason木素的含量均随树龄的增加而增大,但幅度不是很大;1﹪NaOH可溶成分含量要高于澳大利亚产蓝桉,而且随着树龄的增大其含量变化不是很大;苯醇抽出物含量也明显高于蓝桉,这在一定程度上说明蓝花楹抽出物含量要高于蓝桉;蓝花楹聚戊糖含量在15﹪左右,且4年生蓝花楹的聚戊糖含量明显高于6年生和10年生蓝花楹聚戊糖含量。 组织结构和细胞形态观察发现,蓝花楹木纤维两端尖削,中间部位粗大,细胞壁薄、腔大。导管含量较少,木射线薄壁细胞较多,这会使在制浆过程中比较易于药液浸透,节省化学药品和蒸煮时间。 蓝花楹SCMP法制浆性能的初步研究表明,从育林成本和成纸强度等方面来看,6年生蓝花楹是最适合应用于制浆造纸工业的,而且6年生蓝花楹在Na<,2>SO<,3>用量8﹪,NaOH用量3﹪的条件下可以得到裂断长3.81km,白度45.9﹪ISO的SCMP浆。而对蓝花楹SCMP进行抄造纸板发现其强度已经超过国家A级标准,完全可以用作抄造箱板纸。通过对蓝花楹SCMP浆进行两段H<,2>O<,2>漂白发现,在H<,2>O<,2>用量6﹪的条件下,蓝花楹SCMP浆料的白度只有65﹪ISO,说明蓝花楹SCMP是比较难于漂白的。 对6年生蓝花楹进行KP法制浆研究发现,相对于蓝桉来说,蓝花楹KP法制浆要消耗较多的碱才可以得到较优的蓝花楹KP。在硫化度25﹪、活性碱用量18﹪、保温80min的条件下可以得到卡伯值16.8、细浆得率46.9﹪、纸张裂断长7.62km的蓝花楹KP浆。 通过对蓝花楹进行碱性硝基苯氧化发现,蓝花楹木素为S、G型木素,而且其S/G比仅为0.801,比一般的阔叶木要低很多,这说明蓝花楹中缩合型木素较多,反映其比较难于制浆漂白。在对木素中甲氧基含量的测定发现,其校正后的Klason木素含量为21.75﹪,总木素含量为26.80﹪,与标准方法测得的木素含量有一定的差别,说明蓝花楹木素中含有较多的鞣花酸类的多酚类物质,从而使得其在制浆过程中要消耗较多的碱。 通过对蓝花楹MWL 的红外光谱和核磁共振波谱分析结果表明,蓝花楹MWL是典型的G、S型木素,而且MWL中含有部分取代酚酸。蓝花楹LCC含有大量的碳水化合物,且其主要由阿拉伯糖、β-木糖、α-木糖、α,β-木糖和4-O-甲基.葡萄糖醛酸组成,这些化合物非常容易发生降解。 蓝花楹用于造纸工业还需解决由于木素缩合程度高、鞣花酸类物质含量较高而引起的纸浆得率较低,不易漂白等问题。
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