四种相思树材硫酸盐法制浆性能研究

四种相思树材硫酸盐法制浆性能研究

论文摘要

论文研究了4种相思树木材(大叶相思Acacia auriculiformis Willd、马占相思Acacia mangium Willd ,厚荚相思Acacia crassicarpa ,纹荚相思Acacia aulacocarpa)主要与制浆有关的化学组成、纤维形态及基本密度等材性特征;同时,在材性研究的基础上,研究了它们的硫酸盐法制浆性能,提出了各自的硫酸盐法制浆适宜工艺条件;分别选用传统含氯漂白漂序和ECF漂白方法,对比了它们硫酸盐浆的漂白性能。旨在评价这四种木材硫酸法制浆和漂白纸浆的综合性能,为合理开发利用相思树纤维原料资源提供基础理论支撑。材性研究结果表明:厚荚相思与纹荚相思的抽出物含量较为接近,马占相思和大叶相思的抽出物含量差异不大,但是前两材种抽出物含量显著高于后者;马占相思和大叶相思综纤维素含量相近,但都高于厚荚相思与纹荚相思;它们的纤维形态没有显著的差别,纤维的平均长度在0.90~0.96mm之间,都属于较为优良木材纤维原料;厚荚相思木材的基本密度最大达0.58 g/cm3,其次为纹荚相思0.55 g/cm3,而大叶相思和马占相思材木材的基本密度相近,密度较小分别为0.47 g/cm3和0.48 g/cm3。硫酸盐法制浆性能研究结果显示:用碱量为16%(以Na2O计)蒸煮条件下,马占相思和大叶相思的Y/K(细浆得率/卡伯价)值最大达2.80,蒸煮性能最优,纹荚相思次之,Y/K值为2.52,厚荚相思的Y/K值为2.39,蒸煮性能最差。适宜条件制得的四种浆料经CEH漂白研究表明:总有效氯用量为4.62%时,大叶相思浆白度可达到77.9%ISO,漂白性能最优,马占相思浆与大叶相思浆的漂白性能相近,漂后纸浆的白度为77.5%ISO,纹荚相思漂后纸浆的白度为73.9%ISO,厚荚相思浆的白度为72.8%ISO,漂白性能最差;相近白度(77%ISO)纸浆的打浆性能研究结果显示:打浆度为45oSR,大叶相思漂白浆的抗张强度和耐破强度最优,马占相思和纹荚相思浆的抗张强度和耐破强度居中;厚荚相思浆的抗张强度和耐破强度最差。CEHD四段含氯漂白程序漂白研究显示:相同总有效氯用量为5.12%条件下,大叶相思浆的白度可达84.7%ISO,漂白性能最优;马占相思和纹荚相思浆的漂白性能相近,可分别漂至83.6%ISO和83.4%ISO;厚荚相思浆的白度为81.5%ISO,漂白性能最差;打浆性能研究表明:打浆度为45oSR时,大叶相思浆的抗张强度最优,达79.14N.m/g,马占相思和纹荚相思浆次之,抗张强度分别为75.43 N.m/g和73.25 N.m/g;厚荚相思浆的强度性能相对最差,抗张强度为69.27N.m/g。ECF漂白性能研究结果表明:四种纸浆经强化氧脱木质素(OEP)段处理后,大叶相思浆的残余木质素去除率最大,达50.3 %,马占相思浆和厚荚相思浆次之,纹荚相思浆料残余木质素去除率最小,为46.8 %,残余木质素最难脱出;采用OEPDP漂白程序漂白,ClO2用量为1.5%,H2O2用量1.5%条件下,大叶相思浆的白度可达到87.8%ISO,漂白性能最优,马占相思和纹荚相思次之,纸浆白度可分别达到87.1%ISO和85.9%ISO,厚荚相思浆的白度最低为85.6%ISO;打浆性能研究显示:相同的打浆度为45oSR时,大叶相思浆的强度性能最优,抗张强度可达到80.85N·m/g;其次为马占相思和纹荚相思浆,纸浆抗张强度可分别达到79.10N·m/g和77.14N·m/g;厚荚相思浆的抗张强度最差,纸浆的抗张强度为72.48 N·m/g。不同漂白方式漂白的研究表明:同一相思浆料经不同的漂白方式漂白,漂后浆的聚合度、白度、白度稳定性及强度性能存在较大的差异。采用ECF漂白方式,漂后纸浆的聚合度、白度、白度稳定性及强度性能最优,采用CEHD四段漂次之,采用CEH三段漂,漂得纸浆的聚合度、白度、白度稳定性及强度性能最差。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 相思树原料资源及制浆现状
  • 1.2.1 资源状况
  • 1.2.2 材性特征
  • 1.2.3 制浆现状
  • 1.3 硫酸盐法制浆技术的研究进展
  • 1.3.1 蒸煮技术的进展
  • 1.3.2 漂白技术的研究进展
  • 1.3.2.1 传统含氯漂白工艺
  • 1.3.2.2 无元素氯漂白(ECF)工艺
  • 1.3.2.3 全无氯(TCF)漂白工艺
  • 1.3.3 我国漂白木浆生产现状
  • 1.4 研究的主要内容及目标
  • 1.5 研究目的和意义
  • 1.6 项目来源与经费支持
  • 1.7 研究技术路线
  • 第二章 实验材料和方法
  • 2.1 试验用木材
  • 2.2 试验方法
  • 2.2.1 材性分析
  • 2.2.1 1 试样准备
  • 2.2.1.2 试验方法
  • 2.2.2 硫酸盐法蒸煮实验
  • 2.2.2 1 试样准备
  • 2.2.2.2 实验方法
  • 2.2.2.2 1 蒸煮试验
  • 2.2.2.2 2 筛选
  • 2.2.3 含氯漂白实验
  • 2.2.3.1 材料准备
  • 2.2.3.2 实验方法
  • 2.2.3.2.1 氯化段有效率用量的确定
  • 2.2.3.2.2 CEH 三段漂白
  • 2.2.3.2.3 CEHD 漂白
  • 2.2.4 无元素氯(ECF)漂白实验
  • 2.2.4.1 材料准备
  • 2.2.4 2 实验方法
  • 2.2.4.2.1 强化氧碱脱木素(OP)
  • 2.2.4.2.2 OPDP三段漂白
  • 2.2.5 纸浆性能检测
  • 第三章 四种相思树纸浆材材性特征的比较研究
  • 3.1 材性特征
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 原料的化学组分
  • 3.2.2 原料的纤维形态
  • 3.2.3 木材的基本密度
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 四种相思树硫酸盐法制浆性能的研究
  • 4.1 制浆工艺条件
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 四种相思树制浆性能
  • 4.2.1.1 马占相思
  • 4.2.1.2 厚荚相思
  • 4.2.1.3 大叶相思
  • 4.2.1.4 纹荚相思
  • 4.2.2 四种相思树制浆性能的比较
  • 4.2.2.1 制浆得率的比较
  • 4.2.2.2 细浆得率/卡伯价(Y/K)值的比较
  • 4.2.2.3 筛渣率的比较
  • 4.2.2.4 物理强度性能的比较
  • 4.2.2.5 光学性能的比较
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 相思树硫酸盐浆含氯漂剂漂白性能的研究
  • 5.1 含氯漂剂漂白性能
  • 5.1.1 氯化段有效率用量的确定
  • 5.1.2 CEH 三段漂白性能
  • 5.1.3 CEHD 四段漂白性能
  • 5.2 结果与讨论
  • 5.2.1 氯化段有效率用量的比较
  • 5.2.2 CEH 三段漂白性能比较
  • 5.2.3 CEHD 四段漂白性能比较
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 相思树硫酸盐浆无元素氯(ECF)漂白性能的研究
  • 6.1 ECF 漂白性能
  • 6.1.1 强化氧脱木素(OEP)
  • EPDP 三段漂白'>6.1.2 OEPDP 三段漂白
  • 6.2 结果与讨论
  • 6.2.1 强化氧碱脱木素(OEP)
  • EPDP 漂白性能比较'>6.2.2 OEPDP 漂白性能比较
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 不同漂白方式相思树硫酸盐浆漂白性能的比较
  • 7.1 不同漂白方式漂白性能的比较
  • 7.1.1 纸浆白度的比较
  • 7.1.2 聚合度的比较
  • 7.1.3 白度稳定性的比较
  • 7.1.4 强度性能的比较
  • 7.2 本章小结
  • 第八章 总结论
  • 8.1 主要结论
  • 8.2 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录A
  • 附录B
  • 附录C
  • 在读期间的学术研究
  • 1. 作者简介
  • 2. 攻读硕(博)士学位期间参加的科研项目
  • 3. 攻读学位期间所获得的科研成果
  • 4. 攻读硕(博)士学位期间发表论文情况
  • 致谢
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