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从传统的造纸科学理论发展来看,纸页强度的理论至今尚未完善。虽然已经初步明确纤维表面形态及化学特性对纤维间的氢键结合有重要的影响,但纸页强度理论还无法定量描述纤维表面化学特性与纸页强度之间的关系。具体到本论文来说,能否确定纸页强度与纤维表面形态及化学特性之间的定量关系,并以此指导纸浆纤维的表面定向改性是一个值得研究的学术问题。该学术问题的解决,将能够指导制浆过程对木素脱除的程度,有可能实现根据纸页的物理参数对纸浆纤维进行定向设计和制造,推动制浆造纸科学体系的发展。本论文主要利用表面分析仪器原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR),从化学浆配抄化机浆、化学浆和机械浆纤维等离子处理及等离子接枝丙烯酰胺三个途径研究纤维表面化学特性与纸页强度的关系,确定纤维表面形态与化学特性的参数,通过多元线性回归,建立纤维表面化学特性参数与纸页抗张强度和内部结合强度的构效关系。论文首先使用AFM和XPS分析研究杨木化机浆(CTMP)、漂白针叶木硫酸盐浆(SBKP)和漂白阔叶木硫酸盐浆(HBKP)的纤维表面形态和表面化学特性,并使用CTMP配抄SBKP和HBKP,研究不同配比下混合纤维表面化学特性的变化规律。研究结果表明CTMP纤维表面覆盖有颗粒状木素和抽出物,颗粒的直径介于50~109 nm;原料种类及制浆工艺对纤维表面的化学特性存在显著的影响,CTMP、SBKP和HBKP纤维表面木素的含量分别为48.72%、5.18%和13.14%;打浆影响纤维表面的化学特性,随纸浆打浆度的提高,纤维表面木素含量降低,混合纤维表面木素含量与浆料的配比存在线性关系。除纤维表面化学组成外,纸页相对结合面积和纤维形态因子也会影响纸页的强度,本论文使用光散射系数法和氮吸附法分析纸页的相对结合面积,利用FS-300纤维分析仪测试纤维的形态因子。通过多元回归分析,建立纸页抗张强度和内部结合强度与纤维表面化学特性的定量关系,重点考察纤维表面化学特性对纸页强度的影响。研究表明在本实验条件下,纤维的表面化学特性对纸页的抗张指数和内部结合强度存在显著的影响。纤维表面木素含量增加1%,纸页的抗张指数和内部结合强度将分别降低约0.5 N.m /g和0.67 J/m~2。纸页的零距抗张强度与纤维表面木素含量和纸页相对结合面积不存在相关性,随着纤维表面木素含量的增加,纸页的相对结合面积减少。为验证上述结论,本论文采用等离子对CTMP和SBKP纤维进行等离子改性和等离子接枝丙烯酰胺。研究结果表明纤维表面木素含量增加1%,纸页的抗张指数下降0.22N.m/g。等离子处理能够在纤维表面产生-OH和-COOH,改变纤维表面的亲水性,提高纸页的抗张指数。同时在纤维表面产生C-C键和-CONH-结构,与纤维形成交联网络,提高纸页的湿强度。等离子处理纸页时,随纸页的松厚度增加,纸页的抗张指数和湿强指数显著提高。