光叶楮杆芯的生物结构和制浆性能的研究

摘要

利用光学显微镜(LM)、超薄冷冻切片技术、离子减薄仪以及透射电子显微镜(TEM)等分析仪器，研究了光叶楮杆芯原料的组织结构、细胞形态及其特征、木质部纤维细胞壁的超微结构，分析了原料的化学组分，探讨了光叶楮杆芯硫酸盐法(KP)、氢氧化钠-蒽醌法(NaOH-AQ)、磺化化学机械法(SCMP)和碱性过氧化氢机械法(APMP)的制浆性能，并对其制浆造纸特性进行了评价。 新的薄膜样品制备方法，能较好的满足透射电镜(TEM)对天然纤维细胞壁超微结构的观察。与传统的复型制样方法相比，这种薄膜样品制备方法能够观察到真实的纤维试样，而且制样过程中无毒，制样时间短，得到的信息较多，费用低。 化学组分分析表明，与三倍体毛白杨等一般的造纸用阔叶材及麦草相比，光叶楮杆芯的冷、热水抽出物，1％NaOH抽出物以及聚戊糖含量很高。 组织结构和细胞形态观察发现，光叶楮木纤维两端尖削，中间部位粗大，细胞壁薄，腔大，长宽比小。光叶楮杆芯具有阔叶木的一些特点，同时又具有半木材纤维原料的特征。 木质部纤维细胞壁超微结构研究发现，初生壁(P层)和次生壁S1层很薄，在较低打浆能耗下就被剥离掉，S2层较厚，S3层极薄以致透明，并与纤维细胞腔紧密相连。P层上微细纤维成网状捧列，次生壁S1层上的微细纤维与纤维轴的夹角很小，几乎平行。次生壁S2层上的微细纤维与纤维轴的夹角较小，并存在三种捧列方式。次生壁S3层上微细纤维成网状排列，与一般造纸用木材和草类原料相似。 光叶楮木质部纤维细胞壁的超微结构特征以及化学组分中聚戊糖含量高，使得其硫酸盐浆料较易打浆，浆料的结合强度较好。 光叶楮杆芯采用硫酸盐法和NaOH-AQ法制浆，与三倍体毛白杨浆料相比，裂断长接近，但撕裂指数和耐折度较低。采用CEH三段漂白，无论硫酸盐浆还是NaOH-AQ浆均具有良好的可漂性，尤其以硫酸盐浆可漂性更好。 光叶楮杆芯SCMP制浆性能的初步研究结果表明，采用H2O2单段漂白，在较低H2O2和NaOH用量下，浆料就能够达到配抄新闻纸的要求。在打浆度52°SR时，纸浆的裂断长和撕裂指数达到最高值。光叶楮杆芯采用二段预处理APMP制浆，在适宜条件下，浆料的得率为79.2％，裂断长达4.42km，撕裂指数3.90mNm2·g-1，白度72.8％ISO，不透明度85.6％，可以用于配抄新闻纸以及某些文化用纸。光叶楮杆芯用于造纸工业还需解决由于细小纤维含量高，非纤维细胞较多而引起的纸浆得率较低，洗涤较困难以及在纸张的抄造过程中，浆料不易滤水，湿纸强度低等问题。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1我国制浆造纸工业速生林建设现状

1.2构树及其造纸史

1.2.1构树简介

1.2.2构树造纸史

1.3光叶楮简介

1.3.1引进及营造利用的成功

1.3.2生长环境

1.3.3生长周期

1.3.4抗病性

1.3.5研究及利用现状

1.3.6综合利用价值

1.4现代显微技术在造纸工业中的应用

1.4.1冷冻制样技术

1.4.2光学显微镜(LM)结合自动曝光仪

1.4.3透射电镜样品制备技术

1.4.4透射电子显微镜(TEM)

1.5磺化化学机械法制浆

1.5.1 SCMP生产流程

1.5.2磺化预处理的主要影响因素

1.6碱性过氧化氢机械法制浆

1.6.1 APMP制浆工艺

1.6.2 APMP制浆工艺特点

1.6.3 APMP制浆机理

1.6.4 APMP制浆主要工艺参数的影响

1.6.5木材和草类原料APMP制浆国内外研究情况

1.7本论文选题依据、必要性、意义及研究内容

第二章光叶楮杆芯原料的分析

2.1试验及分析方法

2.1.1光叶楮杆芯白度、基本密度及化学组分分析试验方法

2.1.2光叶楮杆芯作分析用浆料的准备

2.1.3光叶楮杆芯纤维形态观察、纤维长度、宽度及细小组分含量测定

2.1.4光叶楮杆芯组织结构及细胞种类、形态的观察

2.1.5光叶楮杆芯纤维粗度的测定方法

2.1.6光叶楮木质部纤维细胞壁上微细纤维排列的研究方法

2.2结果及讨论

2.2.1光叶楮杆芯木粉白度、化学组分分析及木质部基本密度测定

2.2.2光叶楮杆芯纤维形态观察、纤维长度、宽度、细小组分含量及纤维粗度测定

2.2.3光叶楮杆芯组织结构及细胞种类、形态的观察

2.2.4光叶楮木质部纤维细胞壁上微细纤维的排列

2.3小结

第三章光叶楮杆芯化学法制浆性能的研究

3.1试验原料与方法

3.1.1试验原料

3.1.2制浆漂白方法

3.1.3其它分析测定方法

3.2结果与讨论

3.2.1光叶楮杆芯硫酸盐法和NaOH-AQ法制浆性能的研究

3.2.2光叶楮杆芯硫酸盐浆和NaOH-AQ浆打浆能耗比较

3.2.3光叶楮杆芯硫酸盐浆和NaOH-AQ浆单段H漂白性能的研究

3.2.4光叶楮杆芯硫酸盐浆和NaOH-AQ浆CEH漂白性能的研究

3.2.5光叶楮杆芯硫酸盐浆和NaOH-AQ浆CEH漂白废液化学需氧量的测定

3.3小结

第四章光叶楮杆芯SCMP制浆性能的研究

4.1试验原料与方法

4.1.1试验原料

4.1.2磺化预处理

4.1.3磨浆

4.1.4磨浆后处理

4.1.5打浆

4.1.6 H2O2漂白

4.1.7抄片

4.1.8测定方法

4.2结果与讨论

4.2.1 Na2SO3用量和pH值对SCMP浆料性能的影响

4.2.2不同Na2SO3用量对单段H2O2漂白性能的影响

4.2.3 SCMP浆料单段H2O2漂白性能的研究

4.2.4 SCMP浆料打浆性能的研究

4.3小结

第五章光叶楮杆芯APMP制浆性能的研究

5.1试验原料与方法

5.1.1试验原料

5.1.2工艺流程

5.1.3工艺条件

5.1.4物理性能指标检测

5.1.5 APMP制浆过程中浆料化学成分测定

5.2结果与讨论

5.2.1光叶楮杆芯与速生杨APMP制浆性能比较

5.2.2光叶楮杆芯APMP制浆的主要影响因素

5.2.3 APMP制浆过程中的化学成分变化

5.3小结

结论

参考文献

本论文的创新之处

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文