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1、 碱性和碱氧化预处理对鹅耳枥木硫酸盐纸浆性能的影响摘要：用稀释了的氢氧化钠、过氧化氢、过氧乙酸系列对一组可比较的鹅耳枥木进行预处理。在硫酸盐法蒸煮条件完全相同的情况下，所有的预处理提高了鹅耳木的消化率。经过预处理的纸浆与未经处理的纸浆有很大的不同。预处理降低了纸浆得率，明显减少了他们的卡伯值，降低了聚合度，对增加其亮度有很大帮助。对纸浆进行一级过氧化氢漂白，与没经过处理的木材相比，经过预处理的木材纸浆有更高的亮度。从未经处理和经过预处理的未经提炼的纸浆漂白可以看出，纸浆纤维的分布及长度和宽度都有所不同。然而，出人意料的是，经过预处理的纸浆漂白需要较高的能源消耗。在纸浆与水接触的初始阶段，预处理
2、对其有促进作用。但明显降低了他们不断膨胀的最终值。预处理还改进了漂白浆和成品的浆裂断长和撕裂度。从改善纸浆性能的角度来看，最有效的预处理是氢氧化钠/过氧乙酸和氢氧化钠/活性的-HO 系列。关键词：鹅耳枥木 预处理，硫酸盐纸浆 卡伯值 相互作用 纤维分布 机械强度光学性质 紫外/可见光和 ATR 红外光谱1 简介如果考虑到原材料、能源、水、化学品和技术的成本的必然消耗，化学浆生产的价格昂贵。如何改进纸浆的生产经济涉及到制浆方法和技术。另一种选择可能是在加工之前对木片进行预处理，目的是减少相关的纸浆生产和深加工的费用。相对与生物的，木材前的机械和化学处理提供了一个持续时间较短的优势，在木片性能上有
3、更均匀的效果。在蒸煮前，一个高效的木片浸渍，能得到较低卡伯值和纤维分布较窄、平均纤维含量较高的纸浆，而且能减少漂白剂的用量和得到高质量的纸浆。 预处理的机械原理涉及破裂和木片裂缝的形成，在浸渍时，允许空气中的包含物从他们的毛细管系统中释放。类似的效果由 Rastislav 太阳能提供等。碱处理机械制浆法蒸煮可提高纸浆的特性。例如，用稀释的氢氧化钠对桦树木材进行处理，显著提高了化学机械制浆造纸强度。鹅耳枥木硫酸盐蒸煮用稀释的氢氧化钠预处理和氧化制剂及其组合产生了明显增加白度，并减少了残余木质素含量。 在碱法制浆时或之前，碱对木材的化学和物理性质的影响，许多研究者都已研究过。所获得的数据可能被概括
4、为如下：碱性溶液导致木材极端肿胀，脱乙酰化，增加其可用水和改善其浸渍和消化率。因为糖醛酸和醋酸中和分裂开来的半纤维素，这样在碱性蒸煮中就能减少碱的消耗。本文中，评估了用氢氧化钠预处理后纸浆的基本性能性。并对比过氧化氢，过氧乙酸等方案，对角树木材性质在碱性和碱性/氧化预处理过程中性质变化的研究。2 实验2.1 木材种类 鹅耳枥木的（鹅耳枥属 betulus）模型标本，准备从该树的树干中间部分采取两个 35 厘米长截面，大约 1 米的高度。树的年龄为 85 年至 90 年。各部分制备成 2.5 2.51.0 厘米样品。该尺寸在径向和切向方向，最短的是平行于纹面。2.2 预处理在此之前化学预处理，试
5、样浸泡 48 小时，该浸泡方案 的穿透深度分别增加了一个真空（10 千帕的压力为 10 分钟） ，下面的预处理是：1、 用 2.5%的氢氧化钠处理试样 48 小时；2、 7.5%的过氧化氢处理 72 小时；3、 处理方法同 2，并加入双氰胺（ DCDA）激活剂（0.028g/g 绝干木片）4、 在 55时，用 2.5%的氢氧化钠处理试样 48 小时，7.5% 的过氧化氢处理 72 小时，并加入双氰胺（ DCDA）激活剂（0.028g/g 绝干木片；5、 同样的碱处理后用 8过氧乙酸氧化 72 小时。预处理的情况见表 1，其中 P 表示过氧化氢，聚丙烯酸 -过氧乙酸和DCDA-双氰胺作为活化剂。
6、表 1 预处理序列预处理序号 药品 /时间，h/ 温度，1 NaOH/48/202 NaOH/48/20 + P/72/203 NaOH/48/20 + P/72/20 + DCDA4 NaOH/48/20 + P/24/55 + DCDA5 NaOH/48/20 + PAA/72/202.3 硫酸盐法制浆木片规格：2.5 0.31 厘米的尺寸。用碱量：28.5 硫化度：16.0 液比：1：4.2升温时间：120min保温时间：60min最高温度：170 蒸煮是在旋转的不锈钢高压锅中进行，浸泡前的预热油浴，木片和液体的初始温度是 22。2.4 漂白通过双氰胺（DCDA）激活过氧化氢来进行漂白，
7、漂白溶液的化学成分是：过氧化氢 10%，氢氧化钠 3%，Chelaton 0.7%， DCDA III - - 1.5%。漂白时间和温度：120min 后达到 72，并在此温度下漂白 90min。进一步用 5%醋酸和蒸馏水洗至成中性，最后用丙酮洗涤并干燥至室温。3 结果与讨论对预处理角树木材和相应的硫酸盐纸浆的基本性质的通用数据列于表 2，3 和图 1。鹅耳枥木预处理所引起的质量损失是由所使用的化学药剂而定。在单一的48 h 的氢氧化钠溶液（9.94）预处理的情况下，质量损失较大，这可以归因于半纤维素部分溶解，脱乙酰和木材的木质素的轻微去除。氧化剂是在氢氧化钠处理之后才发挥作用的，并且取决于氧
8、化剂的性质和实验条件。8过氧乙酸应用于第二个步骤，预处理后质量损失能达到 20%。表 2 的数据表明，预处理对纸浆性能有很大的影响。根据过氧化氢用量的不同，试样预处理的粗浆得率减少了 5.2%6.5%。在第二阶段，过氧乙酸的处理纸浆得率相对增加 0.8%。然而，预处理后，未漂浆的得率是显著降低的，相应的就是化学加工纸浆的“低得率”。另一方面，预处理大大减少了筛浆是的粗渣量（见表 2） 。纸浆卡伯值和白度见表 3，鹅耳枥木的化学预处理使未漂浆的卡伯值降低。最有效的是用氢氧化钠/过氧酸处理。其余的处理对纸浆卡伯值的效果几乎等于或适量少于上述顺序（表 3）。 DCDA 催化剂存在的过氧化氢漂白使纸浆
9、有 1.92 3.63的质量损失，更高的损失值对应未经预处理的鹅耳枥木纸浆（见表 3）。与未漂浆相比，经过预处理的漂白纸浆的白度较高（22.730.1），而未经预处理的漂白纸浆增幅 10.4。从漂白浆来看，经过预处理和未经处理的纸浆的白度有很大的不同，对于未漂浆，变化性很低，变异系数介于 0.120.64；而漂白浆的变异系数是从 0.140.90。漂白后，纸浆卡伯值的减少和白度的增加如图 1 所示。根据图 1，与未经预处理的纸浆相比，经过预处理鹅耳枥木浆过氧化氢漂白后，卡伯值大幅度下降，但白度提高。从有效降低卡伯值和增加白度来看，最好的预处理方法是表中的 2 和 5。鹅耳枥木预处理后，其物理和
10、化学性质的改变明显提高了纸浆的性能（表3，图 1）。物理性质的最明显变化是亲水性的增加，可用膨胀性和吸水性表示。碱预处理后，最极端的膨胀本质是限制其轴向渗透。然而，由于吸水性增强，也可能由于高吸收的化学物质溶解在水中，这一现象是不断增长的扩散过程。对预处理可以提高木材的利用率的更完整的解释是浸渍得更快、更彻底。碱性处理的木材在蒸煮过程中脱乙酰作用和半纤维素的溶解作用都明显增强。用纤维测试仪测定漂白浆纤维的尺寸、形状、数量及纤维的分布情况，其检测的基本特征表 4 和图 2 至图 5。如表 4 所示，未经预处理和经过预处理的试样的纸浆不同，与未经预处理的鹅耳木纸浆相比，所有经预处理的鹅耳木纸浆纤维
11、大约短 5.5，窄约15。被测量的纸浆纤维的平均状态指示略微有所不同。与未处理原料的纸浆相比，经过预处理的纸浆的纤维没有规律的纤维很少（只有 1%）。图 2 指出，原木材纸浆纤维宽约为 5 微米，长为 2.03.0 毫米，经过预处理的原料纸浆纤维长度从 2.03.0 毫米，宽度为 3.0 和 7.5 毫米。所测量的纤维中，经过预处理的浆料纤维的平均宽度略有 3 微米的间隔。图 3 给出了每类长纤维在纸浆中的比例。表 2 预处理的最终 pH 值，鹅耳枥木的质量损失、纸浆得率和粗渣率 序号 最终 pH 值 质量损失（% ）粗浆得率（% ）总得率（%）粗渣率（%）0 56.42 56.42 1.29
12、01 12.80 9.94 51.03 45.96 0.0082 9.47 11.18 50.48 44.84 0.0203 9.26 10.96 51.22 45.61 0.0064 8.98 11.92 49.92 43.99 0.0005 2.88 20.20 57.22 45.66 0.005注：1、钠溶液的初始 pH 值为：13.16。由于酸的中和反应，氢氧化钠渗透到草片中，过氧化氢和过氧乙酸等的反应，预处理后 pH 值降低。 2、到预处理后的质量损失，总得率是以最开始的原料绝干量计的。表 3 预处理和未处理的鹅耳枥木漂白浆和未漂浆的卡伯值和白度序号 未漂浆卡伯值未漂浆白度（%ISO
13、）漂白损失（%）漂浆卡伯值漂浆白度（%ISO）0 61.42 19.7 3.63 41.30 30.11 12.84 44.7 2.13 8.81 67.42 13.56 43.2 2.35 7.53 70.33 12.54 45.2 2.26 7.04 72.34 12.51 44.1 2.31 7.05 69.65 9.83 44.8 1.92 4.59 74.9图 1：过氧化氢漂白使经预处理的鹅耳 图 2：纤维的平均宽度，0 原浆，1-5枥木（见表 1 预处理序列 1-5）浆的卡 由表 1 中经预处理的浆料。伯值降低，白度升高。图 3 表明预处理 鹅耳枥木试样后，纸浆纤维在各长度上的比例
14、分布更对称。在 1.2-1.3 毫米区间的纤维长度比例最大。经过预处理和未经预处理的木浆的最大区别也出现在此区间，对于未经预处理的木浆来说，在纤维长度为 1.4 毫米的时候发生转变。在最低点 0.6 毫米和 2.2 毫米之间，纤维分布点也是不对称的。在图中可以看出，最低点出现在未经预处理的纸浆中，而最高点出现在只用氢氧化钠处理的纸浆中。表 4 经过预处理和未经处理的鹅耳枥木纸浆的纤维尺寸，纤维形状和纤维扭结度经过预处理的木材纸浆的扭结数显著增加（60 至 80不等），一个可能的解释就是经过处理的鹅耳枥木木浆比未经处理的木浆更柔软，一般来说，残留量的减少速度与木质素含量有关。纸浆纤维的比例是根据
15、他们的宽度得出的，图 4 就很好的解释了。从纸浆的分布曲线可以看出未经处理的鹅耳枥木浆更不对称，且朝着纤维宽度更广泛、更高的方向转移，另外也可以看出预处理木浆更对称，几乎成一个高斯分布的形状，并指出这些纸浆在所有宽度中一个很窄的纤维分布。-纤维素和 DP 的含量是由纸浆漂白以及纸浆的打浆度 38 SR 确定的。对木材料预处理增加了必要的运转速度来实现给定的游离度（表 5） ，正如表 5所示，预处理的鹅耳枥木导致木浆 DP 减少 15%到 27%，这从一个单一的碱性预处理木料是很难得到的，尤其是在缺少氧时。为了以防万一，在联合氢氧化钠/过氧化氢方案进行过氧化氢预处理，由于氢过氧阴离子的作用，会使
16、纤维素发生解聚，影响了纸浆聚合度。统计学显示纸浆的 1-4-糖苷键由氢负离子产生的，这是由 Mattoh 和莱内特在检测氧气的 a-纤维素老化过程中发现的。图 3：硫酸盐浆纤维在各个长度上的比例 图 4：浆料纤维在各宽度上的比例分布分布图：0未经预处理的木浆，1-5 根 图：0未经预处理的木浆， 1-5根据据表 1 中各预处理方法处理的木浆。 表 1 中各预处理方法处理的木浆。表 5：漂浆、粗浆的聚合度，打浆至 38 SR 的转数和漂浆的 -纤维素含量序号 聚合度 初始打浆度（SR）转数 最终打浆度（SR）-纤维素含量（%）0 1305 13.0 5600 37.5 80.201 978 15.0 9900 38.0 82.622 955 14.0 8200 39.0 82.533 990 14.0 7900 39.0 83.1645986114
