制浆造纸技术讲座

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第三章 打浆
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半纤维素的碱性降解
❖ 半纤维素在碱性条件下可以降解，碱性降解 包括碱性水解与剥皮反应。例如在5%NaOH溶液 中，170℃时，半纤维素苷键可被水解裂开，即 发生了碱性水解。在较温和的碱性条件下，也发 生剥皮反应。
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剥皮反应
❖ 半纤维素的剥皮反应从聚糖的还原性末端基开始 逐个、逐个糖基进行。但是由于半纤维素是由多 种糖基构成的不均聚糖，所以半纤维素的还原性 末端基有各种糖基，而且还有枝链，故其剥皮反 应更复杂。
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构成半纤维素的糖基
❖木糖(Xylose)、 阿拉伯糖(Arabinose)、 ❖甘露糖(Mannose)、 葡萄糖(Glucose)、 ❖ 半乳糖(Galactose)、 ❖4-0-甲基葡萄糖醛酸 (4-0-Methyl-Glucuronic ❖ Acid)、 ❖半乳糖醛酸(Galacturonic Acid)、 ❖葡萄糖醛酸(Glucuronic Acid)。 ❖ 鼠李糖(Rhammose)和岩藻糖(Fucose)。
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制浆造纸技术讲座
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讲座内容
❖第一章 植物纤维原料 ❖第二章 化学法制浆 ❖第三章 打浆 ❖第四章 施胶 ❖第五章 造纸原理与工程
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第一章 造纸植物纤维原料
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❖ 1、 纤维素、 ❖ 2、 半纤维素 ❖ 纤维素和半纤维素皆由碳水化合物组成木素。 ❖ 3、木素 ❖ 木素则为芳香族化合物。
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木素在植物内的作用
❖ 在木材中木素作为一种填充和粘结物质，在 木材细胞壁中能以物理或化学的方式使纤维素纤 维之间粘结和加固，增加木材的机械强度和抵抗 微生物侵蚀的能力，使木化植物直立挺拔和不易 腐朽。
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木素的含量
❖• 针叶木(裸子植物)中，木素含量25%~35%； ❖• 阔叶木(被子植物中的双子叶植物)木素含量达 ❖ 20%~25%； ❖• 单子叶植物中禾本科植物一般含15%～25%。
。 ❖ 与酸性水解一样，碱性水解使纤维素的配糖键部 ❖ 分断裂。
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剥皮反应
❖ 在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄 糖基会逐个掉下来。
❖ 在碱性溶液中，即使在很温和的条件下纤维素也 能发生剥皮反应。
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❖ 半纤维素是指植物纤维原料中除纤维素以外的全 部碳水化合物（少量的果胶质和淀粉除外），即 非纤维素的碳水化合物。
❖• 纸浆中存留的半纤维素聚糖的种类与结构比半 纤维素的含量对打浆的影响更大。
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半纤维素含量对纸张性质影响
❖ 半纤维素有利于纸浆的打浆，有利于纤维的细 纤维化，大量研究结果表明，凡是通过打浆能获 得较高强度纸张的纸浆都有较高的半纤维素含量 。
❖ 半纤维素含量高有利于纤维的结合，所以对提 高纸张的裂断长、耐破度和耐折度等有利。
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❖• 木材中木素含量最高的部位在复合胞间层；
❖• 次生壁的木素含量较低，但由于次生壁比复合 胞间层厚得多，所以木素大部分分布于次生壁。
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木素的结构单元
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1、 α-芳基醚和α-烷基醚结构基团的反应
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和梢部
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灰分对纸浆生产的影响
❖ 草类原料中的SiO2 ❖，在碱法制浆过程中形成Na2SiO3 ，溶于废液中
，使废液粘度升高，洗涤时黑液提取率降低，对 ❖ 黑液的蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程都带
来麻烦，即所谓的“ 硅干扰” 。
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பைடு நூலகம் 56
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纤维素是不溶于水的均一聚糖。它是由D-葡萄 糖基构成的线状高分子化合物。纤维素大分子
中的D-葡萄糖基之间按照纤维素二糖联接的方 式联接（1,4-β-苷键）。
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❖ 纤维素大分子的两个末端基的性质是不同。
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纤维素的碱性降解
❖ 纤维素的配糖键在一般情况下对碱是比较稳定 ❖ 的，但在高温条件下，纤维素也会受到碱性水解
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半纤维素对纸浆及纸张性质的影响
❖ （一）半纤维素对溶解浆的影响 ❖ 溶解浆是生产粘胶纤维、玻璃纸或者其它纤维素 ❖ 衍生物的原料。半纤维素的存在对溶解浆的使用
会产生不利影响。
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半纤维素对纸浆卡伯值和漂白的影响
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半纤维素对纸浆打浆行为的影响
❖• 纸浆中存留的半纤维素有利于纸浆的打浆，这 是因为半纤维素比纤维素更容易水化润胀。
5、少量（次要）成分
❖ （一）抽出物（ Extractives） ❖ 水抽出物(冷、热水） ❖ 稀碱抽出物（1%NaOH) ❖ 有机溶剂抽出物 ❖ 灰 分----植物纤维原料都含有一定量的矿物质、燃烧后产 ❖ 生灰分（温度一般在575±25℃）草类原料的灰分与组成 ❖ n 含量：1.2%~ 10%(2%以上)，叶部的灰分甚至高达 ❖ 23.1%。化学组成：灰分中60%以上是SiO2 ,尤其是叶部
❖ 半纤维素含量低，有利于一些与纤维结合力无 关的纸张性质，如不透明度和撕裂度等。
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❖ 随着半纤维素含量的增加，相对地降低了α-纤 维素的含量，即减少了保证纤维本身强度的纤维 素的含量，所以半纤维素在增加纤维结合上的积 极影响在某种程度上会被纤维本身强度降低的不 利影响所降低或抵消，反之亦然。