竹浆纤维打浆特性及其化学品辅助打浆研究

摘要

随着我国纸和纸板需求量的增加，木材纤维资源尤其是长纤维资源的缺乏使我国制浆造纸工业面临着严峻的形势，造纸工作者正在努力寻求其它优良的造纸原料来满足造纸业不断发展的要求。而另一方面我国拥有丰富的竹子资源，并且竹浆纤维是一种优于稻浆、麦草浆，介于阔叶木浆和针叶木浆之间的纤维原料，具有可部分替代针叶木浆的能力，有利于资源利用和环境保护的优点，受到人们越来越多的关注。然而实践证明：竹浆纤维在打浆过程中易于被切断，这对原本长度适中的竹浆纤维的成纸性能有不良影响：与此同时，我国能源供应一直比较紧张并且造纸行业的能耗较高，在造纸工业中，打浆/磨浆的能耗一般占整个制浆造纸过程总能耗的15％--18％，所以打浆工艺对吨纸电耗、吨纸成本有着较大的影响。如果添加化学品辅助竹浆纤维打浆，使其在打浆过程中避免过多切断的同时并获得良好的成纸性能；使之能够部分取代针叶木浆的同时并能降低打浆能耗，则将会产生良好的社会和经济效益。 本论文针对竹浆纤维打浆特性、化学品辅助竹浆纤维打浆的效果等进行了一些探讨和研究。 本文的第一部分考察了竹浆纤维在PFI磨作用下的打浆特性：PFI磨转数对竹浆纤维特性(打浆度、保水值、纤维长度)的影响及其成纸性能的影响，同时将竹浆纤维与针叶木纤维的打浆特性作了对比研究。实验表明：与针叶木浆相比较，竹浆易于打浆和在打浆过程中易于被过多切断，因此采取措施避免竹浆纤维在打浆过程中的过多切断意义重大。 本文的第二部分根据前面的优化结果，找出适宜的PFI磨转数，并在此转数下添加淀粉预处理后打浆，考察淀粉用量对竹浆打浆度、保水值、纤维长度和成纸性能的影响，实验表明：在固定PFI磨转数下，添加淀粉辅助打浆，可以在提高成浆打浆度和保水值的同时，避免竹浆纤维在打浆过程中的过多切断，使用0.125％淀粉辅助打浆，可使竹浆纤维重均长度由空白实验的1.28mm提高到1.36mm，并可以提高成纸的物理性能。本文的第三部分讨论在相同PFI转数下，添加瓜尔胶(guar gum)辅助打浆，考察其用量对打浆效果的影响。实验证明：与空白实验相比，添加guar gum打浆可以提高成纸的物理强度，加入0.125％用量的guar gum就可以使抗张指数增多28％。在改善成纸性能的同时，瓜尔胶预处理后打浆能使体系与后续湿部助留助滤化学品相互协同作用，改善体系的滤水和留着。0.125％、0.25％和0.5％guar gum辅助打浆后，滤水时间降低50％以上；当guar gum用量为0.5％时，填料的留着率达到82.0％。本文的第四部分主要研究羧甲基纤维素钠(CMC)辅助竹纤维打浆的效果，研究表明：相同PFI磨转数4500转下，添加CMC辅助打浆，可以在提高成浆打浆度的同时减少打浆能耗。使用0.125％CMC预处理浆料后打浆，可以使打浆度由空白实验的26.7°SR上升到38.5°SR.，打浆能耗也减少4.2％，而打浆后竹浆纤维长度由空白试样的1.28mm增加到1.35mm；就强度性能而言，加入CMC辅助打浆，可提高纸片的抗张指数和耐破指数，0.125％CMC辅助竹纤维打浆，可使抗张指数和耐破指数分别提高45％和30％左右；相同打浆度(45<'0>SR)下，CMC辅助打浆成纸性能与空白实验成纸性能差不多，但可以降低打浆能耗，0.125％和0.5％CMC预处理浆料可以分别降低6.3％和25.9％的打浆能耗；并且与空白实验相比，CMC辅助打浆后浆料能与微粒子助留助滤体系相互协同作用，提高系统的滤水和留着性能：在相同的助留助滤条件下，0.75％和0.25％CMC用量时，体系的滤水时间减少30％左右，在0.125％CMC用量下，填料的留着率达到79.8％。 本文的第五部分通过对打浆后浆料保水值、纤维长度、纤维表面电荷密度的测量和扫描电镜对打浆后纤维形态的分析，初步探讨了瓜尔胶和CMC辅助打浆的机理，解释了瓜尔胶和CMC辅助打浆对成纸性能影响的原因。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1造纸原料现状

1.2竹浆纤维的利用价值

1.2.1竹子资源的分布

1.2.2竹浆的纤维形态及造纸性能

1.2.3竹浆纤维造纸对环境的友好性

1.3打浆概述

1.3.1打浆前后浆料性质的变化

1.3.2竹浆纤维打浆的研究概况

1.3.3国内外打浆进展及研究概况

1.4本论文主要研究目标、内容及意义

1.4.1本论文主要研究目标

1.4.2本论文主要研究内容

1.4.3本论文研究意义

第二章竹浆纤维打浆特性的研究

2.1实验原料

2.2实验药品

2.3实验仪器

2.4实验步骤

2.4.1浆料预处理

2.4.2 PFI磨浆

2.4.3打浆后纤维长度的测量

2.4.4保水值的测量

2.4.5抄片

2.4.6纸张性能的检测

2.4.7助留助滤试验

2.5结果分析与讨论

2.5.1 PFI磨转数对打浆度的影响

2.5.2纤维保水值

2.5.3打浆对纤维长度的影响

2.5.4打浆对浆料成纸性能的影响

2.5.5竹浆纤维打浆显微镜图片分析

2.6竹浆湿部化学特性的探讨

2.6.1竹浆留着特性的研究

2.6.2竹浆滤水特性的研究

2.7本章小结

第三章阳离子淀粉辅助打浆的初步研究

3.1实验原料

3.2实验药品

3.3实验仪器

3.4实验步骤

3.4.1淀粉的糊化

3.4.2打浆

3.4.3纤维长度的测量

3.4.4保水值的测量

3.4.5抄纸

3.4.6纸张性能的测定

3.5结果分析与讨论

3.5.1 AVEBE淀粉用量对竹浆打浆度的影响

3.5.2 AVEBE淀粉用量与对竹浆保水值的影响

3.5.3 AVEBE淀粉用量对纤维长度的影响

3.5.4 AVEBE淀粉用量对成纸特性的影响

3.6本章小结

第四章瓜尔胶辅助打浆的初步研究

4.1实验原料

4.2实验药品

4.3实验仪器

4.4实验步骤

4.4.1打浆

4.4.2纸张性能的测量

4.4.3助留助滤实验

4.5结果与讨论

4.5.1 guar gum加入量对打浆度的影响

4.5.2添加guar gum辅助打浆对成纸性能的影响

4.5.3添加guar gum辅助打浆对纸浆湿部化学特性的影响

4.6本章小结

第五章CMC辅助打浆的初步研究

5.1实验原料

5.2实验药品

5.3实验仪器

5.4固定PFI磨打浆转数下，CMC辅助打浆的初步研究

5.4.1实验步骤

5.4.2结果分析与讨论

5.5固定打浆度下，CMC辅助打浆的初步研究

5.5.1实验步骤

5.5.2结果与讨论

5.6本章小结

第六章化学品辅助打浆机理的初步探讨

6.1实验药品

6.2实验仪器

6.3实验步骤

6.3.1打浆后纤维长度的测量

6.3.2保水值的测量

6.3.3浆料表面电荷的测量

6.4结果与讨论

6.4.1化学品辅助打浆对保水值(WRV)的影响

6.4.2化学品辅助打浆对纤维长度的影响

6.4.5化学品辅助打浆对浆料表面电荷密度的影响

6.4.5电镜图片的分析

6.5本章小结

第七章总结

7.1主要工作

7.2主要结论

7.3本论文的创新之处

7.4对今后工作的设想

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

评定意见