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本论文从制浆造纸角度对加拿大一枝黄花(Solidago Canadensis L.)的生物特性、化学成分分析、纤维形态的测定、制浆和造纸性能等进行全方面的研究。通过本项目的研究,预计可达到以下目的:为工业化生产和利用提供一种技术储备和理论依据;为我国造纸业挖掘和发现新的原材料,可缓解造纸用原材料尤其是木材原料越来越紧缺的局面;为控制和处理加拿大一枝黄花提供一种新的方法。
研究内容和完成的工作:(一)加拿大一枝黄花原料的化学成分分析和加拿大一枝黄花纤维形态的分析。(二)加拿大一枝黄花化学法蒸煮性能的研究,对其烧碱法(AP法)蒸煮、硫酸盐法(KP法)蒸煮和分别添加蒸煮助剂(葸醌,简称AQ)的蒸煮工艺和性能进行了研究。(三)加拿大一枝黄花漂白性能的研究,对其“AP+AQ”和“KP+AQ”浆分别进行了3段(D/CED和D/CEpD)和5段漂白(D/CED<,1>ED<,2>和D/CEpD<,1>EpD<,2>)的漂白工艺的研究。(四)蒸煮前后木素红外图谱的研究。(五)加拿大一枝黄花碱法+葸醌浆的打浆性能和抄纸性能的研究。
获得主要结论:(一)其主要化学组成:灰分2.92﹪,冷水抽出物3.96﹪,热水抽出物10.78﹪,1﹪NaOH抽出物36.42﹪,苯-醇抽出物3.29﹪,克拉森木素18.78﹪,综纤维素80.28﹪,戊聚糖19.34﹪;其纤维形态特征是:纤维长度0.98mm,长宽比86,纤维细胞壁厚3.03μm,壁腔16.86μm,其壁腔比0.36。研究结果表明,加拿大一枝黄花是一种可利用的较好的制浆造纸原料。(二)碱法蒸煮性能:影响加拿大一枝黄花AP法蒸煮的因素:影响浆料得率的大小顺序是保温时间、最高温度和用碱量;影响浆料卡伯值的大小顺序是:最高温度、保温时间和用碱量;影响残碱的大小顺序是:用碱量、保温时间和最高温度。AP法适宜的蒸煮工艺为:用碱量17﹪(以Na<,2>O计),在蒸煮最高温度160℃下保温时间120min,此蒸煮工艺条件下得到蒸煮结果是:得率49.08﹪,卡伯值43.4,残碱8.49g/L(以Na<,2>O计)。KP法适宜蒸煮工艺条件为:用碱量17﹪(以Na<,2>O计),蒸煮最高温度160℃下保温时间90min,硫化度20﹪,此蒸煮工艺条件下得到蒸煮结果是:得率48.36﹪,卡伯值28.8,残碱7.32g/L(以Na<,2>O计)。加拿大一枝黄花碱一葸醌法蒸煮性能:适宜的AP+AQ法蒸煮工艺条件是:用碱量17﹪(以Na<,2>O计),AQ用量0.1﹪,蒸煮最高温度160℃、在最高温度下保温90min液比4∶1蒸煮工艺条件。此蒸煮条件下浆料的得率 47.16﹪,卡伯值23.1,残碱13.98g/L(以Na<,2>O计)。适宜的KP+AQ法蒸煮工艺是:用碱量17﹪(以Na<,2>O计),硫化度20﹪,AQ用量0.1﹪,液比4∶1,蒸煮最高温度160℃、在最高温度下保温时间90min。此工艺条件下浆料的得率48.44﹪,卡伯值21.8,残碱8.74g/L(以Na<,2>O计)。AP+AQ法和KP+AQ法能显著降低浆料硬度,是生产可漂浆适合的蒸煮工艺。在相似的蒸煮条件下, AP+AQ法和KP+AQ(硫化度20﹪)法浆料性能差异不大。(三)漂白性能:D/CEpD漂白较佳工艺条件:总用氯量为10﹪(D/C、D段用氯量比6.5∶3.5),Ep段H<,2>O<,2>用量1.0﹪。漂白浆指标:AP+AQ浆得率89.61﹪,卡伯值1.9,白度79.6﹪ISO,p·c值5.6,粘度718 mL/g;KP+AQ浆得率91.00﹪,卡伯值1.3,白度82.3﹪ISO,p·c值4.7,粘度711 mL/g。D/CEpD<,1>EpD<,2>漂白较佳工艺条件:总用氯量10﹪(D/C、D<,1>和D<,2>段用氯量比为6∶3∶1),Ep段H<,2>O<,2>用量1.5﹪。漂白浆指标为:AP+AQ浆得率88.11﹪,卡伯值1.2,白度83.8﹪ISO,p·c值4.0,粘度710 mL/g;KP+AQ浆得率88.96﹪,卡伯值1.1,白度84.7﹪ISO,p·c值3.9,粘度709 mL/g。(四)纸张物理性能:加拿大一枝黄花D/CEpD漂白浆打浆度在40°SR时,其纸张主要物理指标为:AP+AQ浆撕裂指数12.5mN·m<2>/g,裂断长5100m,耐破指数3.2kP·m<2>/g;KP+AQ浆撕裂指数12.8mN·m<2>/g,裂断长5200m,耐破指数3.2kP·m<2>/g。(五)木素红外光谱普图分析结果表明,在蒸煮中产生了较多的羧酸基团:浆料木素中的甲氧基减少较明显。蒸煮能有效脱除木素。