改性玉米秸穰细胞及化学成分对纸制品增强作用的影响

论文摘要

本论文首先对玉米秸穰成分进行了具体分析，其主成分及含量分别为苯醇抽出物含量为13.52%，1%NaOH抽出物含量为52.91%，Klason木素含量为10.74%，总木素含量为13.64%，综纤维素含量为57.95%，聚戊糖含量为23.99%，果胶含量为1.35%。和木材相比，玉米秸穰纤维含量较低，纤维长度较短，杂细胞含量较高，不适于直接应用于制浆造纸，但是通过成分分析，玉米秸穰中半纤维等聚糖含量比较高，因此考虑将玉米秸穰改性并用作造纸增强剂。对玉米秸穰中半纤维素进行了分离和提纯，半纤维素分离和提纯的最优条件为液比1：30；pH=7；滤液与乙醇体积比为1：1；KOH浓度为6%；处理温度为80℃；处理时间为12h。在此最有条件下粗半纤维素得率为24.38%；聚戊糖得率为48.81%。然后按照原料特性对玉米秸穰用有机溶剂乙醇法进行改性，改性后的玉米秸穰纤维长度平均在0.42mm左右。改性过程中一系列的分解反应可以使秸穰中的组成成分小分子化，增加了秸穰的流动性和渗透性，更加有利于其渗入到纤维空隙中。当抄纸时加入改性玉米秸穰后，改性玉米秸穰渗入至纸张纤维空隙内部，排除空隙中的原有的空气，能够把纤维束锚定起来，使纤维与纤维之间发生联系，间接增加了纤维之间的接触面积。将这些改性后的玉米秸攘与废纸浆配抄，纸页物理强度增强效果最佳的配比为玉米秸穰配抄量为20%~25%。纸页各项物理强度指标增强比例为抗张指数77.74%；环压指数47.07%；撕裂指数7.59%；耐破指数26.72%；耐折度233.33%；紧度13.33%。最后将玉米秸穰作为增强剂与矿棉和玉米全秆浆按照不同比例混合制备包装缓冲材料，在改性玉米秸穰及矿棉增强包装缓冲材料的试验中，确定玉米秸穰及矿棉的配比分别为5%和15%的时候增强效果最为明显。综合改性玉米秸穰和矿棉纤维与植物纤维配制纸浆模塑制品的性能测试实验，可以得出，矿棉纤维的加入可以提高纸浆模塑制品的静态压缩强度，且可以节省大量的能源消耗。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 玉米秸秆资源现状
• 1.1.1 玉米秸秆分布及其利用现状
• 1.1.2 玉米秸秆特性
• 1.1.3 玉米秸秆的应用
• 1.1.3.1 玉米秆外皮的应用
• 1.1.3.2 玉米秸穰的应用
• 1.2 玉米秸穰的应用进展
• 1.3 纸制品增强剂现状
• 1.3.1 纸页的强度性质
• 1.3.2 纸制品干强剂
• 1.3.2.1 增干强剂的机理
• 1.3.2.2 常用的增干强剂
• 1.3.3 湿强剂
• 1.3.3.1 湿强剂的增强机理
• 1.3.3.2 常用的增湿强剂
• 1.3.4 纸张增强剂的研究进展及方向
• 1.4 包装缓冲材料中添加改性玉米秸穰及矿物纤维的研究现状
• 1.5 本论文的内容与目的
• 1.5.1 内容
• 1.5.2 目的
• 第二章 实验
• 2.1 原料分析
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验药品
• 2.1.4 相关实验方法及检测指标
• 2.2 玉米秸穰改性及配抄
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验药品
• 2.2.4 相关实验方法及检测指标
• 2.2.5 浆料纤维其它性质的测定
• 2.3 玉米秸穰与矿棉及玉米全秆配抄配抄包装缓冲材料
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验模具
• 2.3.3 工艺流程
• 2.3.4 纸浆模塑制品的各项指标的测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 玉米秸穰成分分析
• 3.1.1 玉米秸穰主成分分析
• 3.1.2 玉米秸穰中糖的分析
• 3.2 玉米秸穰中半纤维素的分离和提纯
• 3.2.1 半纤维素分离和提纯条件的确定
• 3.2.1.1 探索性实验
• 3.2.1.2 NaOH 和 KOH 处理效果的比较
• 3.2.1.3 pH 值的确定
• 3.2.1.4 乙醇与滤液体积比的确定
• 3.2.2 条件实验的优化
• 3.2.2.1 KOH 溶液浓度的确定
• 3.2.2.2 处理温度的确定
• 3.2.2.3 处理时间的确定
• 3.2.3 再现性实验
• 3.3 玉米秸穰改性前后纤维特征观察及计算
• 3.3.1 玉米秸穰的改性
• 3.3.2 玉米秸穰改性后性质变化
• 3.3.2.1 改性后玉米秸穰细胞的形态
• 3.3.2.2 改性玉米秸穰纤维细胞分级及级分计算
• 3.4 改性玉米秸穰增强纸张物理性能及机理分析
• 3.4.1 改性玉米秸穰与废纸配抄及物理强度检测
• 3.4.2 改性玉米秸穰对纸页物理性能的增强作用分析
• 3.5 改性玉米秸穰增强包装缓冲材料性能
• 3.5.1 矿棉纤维形态分析
• 3.5.2 玉米秸穰细胞加入量的确定
• 3.5.2.1 玉米秸穰细胞加入量对抗张强度的影响
• 3.5.2.2 玉米秸穰细胞加入量对环压强度的影响
• 3.5.2.3 玉米秸穰细胞加入量对撕裂指数的影响
• 3.5.2.4 玉米秸穰细胞加入量对耐破指数的影响
• 3.5.2.5 玉米秸穰细胞加入量对紧度的影响
• 3.5.2.6 玉米秸穰细胞加入量对耐折指数的影响
• 3.5.3 矿棉纤维加入量的确定
• 3.5.3.1 矿棉纤维加入量对抗张指数的影响
• 3.5.3.2 矿棉纤维加入量对环压指数的影响
• 3.5.3.3 矿棉纤维加入量对撕裂指数的影响
• 3.5.3.4 矿棉纤维加入量对耐破指数的影响
• 3.5.3.5 矿棉纤维加入量对紧度的影响
• 3.5.3.6 矿棉纤维加入量对耐折指数的影响
• 3.5.4 矿棉纤维配制纸浆模塑产品
• 3.5.4.1 玉米全秆蒸煮
• 3.5.4.2 玉米全秆蒸煮产物与除渣后矿棉纤维配比的试验
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A