思茅松高沸点有机溶剂法制浆性能的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoniuge
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随着我国造纸工业的迅速发展,产量不断增加,原料短缺和环境污染已经成为影响我国造纸工业发展的主要问题。本论文针对目前国内外制浆状况,以云南云景林纸公司提供的思茅松木片作为研究对象,制定并优化思茅松高沸点有机溶剂法制浆工艺,并进一步研究蒸煮脱木质素反应历程和纤维分离点,以及蒸煮脱木质素动力学;对比研究硫酸盐浆与二乙醇胺浆的可漂性和打浆性能。研究表明,思茅松二乙醇胺制浆的最佳工艺条件为:溶液浓度70%;最高温度200℃,保温5h,液比1:6,助剂蒽醌,用量0.75%。在确定思茅松二乙醇胺制浆工艺后研究其脱木质素反应动力学和蒸煮脱木质素历程:通过阿伦尼乌斯理论计算出蒸煮活化能,根据检测木质素含量和碳水化合物含量的变化规律归纳出脱木质素历程,根据蒸煮过程纸浆得率和筛渣量变化规律,得出了思茅松蒸煮纤维分离点。并且分离出黑液中的木质素,提取浆中残余木质素,借助红外(IR)、1H-NMR和13C-NMR分析两种木质素结构,总结出蒸煮历程中木质素结构的变化。研究结果表明,思茅松二乙醇胺法制浆蒸煮反应是一级反应,反应活化能Ea值为101.09kJ/mol.木质素脱除大体分为3个阶段:(1)初始脱木质素阶段:发生在温度升至170℃之前,在此期间脱除了原料中约30%的木质素(2)大量脱木质素阶段:从170℃到200℃保温60分钟,脱除木质素率近90%。(3)残余脱木质素阶段:从200℃保温60分钟开始至蒸煮完成,木质素进一步脱除,木质素脱除率为97%。且蒸煮中200℃保温30分钟处为蒸煮纤维分离点,此时粗浆得率为63.8%,筛渣率在2.3%左右。而在蒸煮历程中,木质素中的β-0-4结构较少断裂,愈创木基木质素结构单元大量脱出,且其脂肪族侧链很少发生断裂,以苯环上的取代基的断裂为主。溶出木质素中甲氧基含量较少,在保温90min后大量C5取代缩合。然后,研究了思茅松的ECF和TCF可漂性,结果表明TCF的漂白能力弱于ECF,但漂白稳定性稍好于ECF,思茅松二乙醇胺浆与硫酸盐浆相比,白度提升稍慢,但经OD0ED1漂程,白度可达到83%ISO;终漂黏度比硫酸盐浆高大约150mL·g-1,为748.2mL·g-1.接着运用PFI对思茅松漂白浆进行打浆,运用FQA纤维分析仪对浆料的纤维形态进行检测,并结合莱卡光学显微镜和扫描电镜对纤维进行观察,发现打浆度小于40°SR,纤维长度下降较明显,细小纤维含量增加较多,分丝帚化和细纤维化现象较少,说明切断作用导致细小纤维含量增加;打浆度超过40°SR,纤维分丝帚化和细纤维化程度增加,细小纤维含量增加缓慢,长度有一定下降。结合不同打浆度的纸浆手抄片物理性能检测从而对思茅松两组纸张的打浆性能有进一步的认识,可知思茅松浆打浆度超过60°SR,手抄片的耐破度和裂断长开始下降,而在30°SR-40°SR附近撕裂度开始下降,可见需要根据要求抄造的纸种特性来调节打浆度,一般要求在30°SR-60°SR范围内。且在打浆度20°SR-70°AR区间,思茅松二乙醇胺漂白浆在撕裂指数上小于硫酸盐漂白浆,裂断长和耐破指数略高于硫酸盐漂白浆。
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