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《天津科技大学》 2004年
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日本落叶松制浆造纸特性的研究

谢新良  
【摘要】:日本落叶松(Larix kaempferi)自19世纪末引入我国以来一直倍受林业研究者的关注和重视。如今其生长迅速、适应范围广、病虫害少、可无性繁殖和造林成活率高等特点已被广泛认识。经过近40年的遗传改良研究,日本落叶松已成为长江流域亚高山地区及北方地区造林的重要树种,同时又发挥着巨大的生态效益。在我国辽宁、吉林、黑龙江等地区,日本落叶松的造林面积已达20多万公顷。引种到我国南方及西南亚高山地区也表现出了迅速发展的势头。目前我国落叶松每年的造林面积达3万公顷以上。 本论文在国家“十五”科技攻关项目子课题“落叶松良种选育和高效栽培技术”的资助下,全面研究了日本落叶松的原料特性和制浆造纸性能,具有较高的实际应用价值和理论意义。 本论文的第一部分研究了日本落叶松的化学组成和纤维特性,对不同树龄(12、15和23年生)、同一棵树的不同部位的化学组成、糖类组成和纤维形态等的差异进行了全面分析,结果发现:不同树龄日本落叶松的化学组成存在一定的差异;随着树龄的增大,总碳水化合物含量逐渐降低;冷水抽出物、热水抽出物和1%NaOH抽出物的含量增加;灰分含量逐渐降低;聚糖组成中葡萄糖和木糖含量降低,半乳糖含量增加;纤维素结晶度指数有所减小。从化学组成与纤维特性分析来看,12年生和15年生日本落叶松较20年以上树龄的日本落叶松对制浆造纸更为有利。与本土落叶松相比,日本落叶松的水抽出物与1%NaOH抽出物含量较低,聚糖中葡萄糖含量较多和半乳糖含量较少,从化学组成来说,日本落叶松是一种优于本土落叶松的造纸原料。 本论文的第二部分研究了日本落叶松的制浆特性,在研究过程中采用了两种制浆方法:KP法和AS-AQ法。通过日本落叶松硫酸盐法蒸煮工艺参数的优化研究,确定最佳KP法蒸煮工艺条件为:用碱量21%(以Na_2O计)、硫化度25%、保温时间2.5h,最高温度170℃,液比1:4。在此优化条件下蒸煮可制得日本落叶松KP浆的卡伯值在23左右,粗浆得率在42~44之间。在相同的KP法制浆条件下,日本落叶松干部原料的制浆性能优于顶部和基部,所制得的纸浆的卡伯值较小,纸浆得率较高;日本落叶松单株之间的硫酸盐法制浆性能存在较小的差异。 通过对日本落叶松AS-AQ法的蒸煮工艺参数的优化研究,确定最佳AS-AQ法蒸煮工艺条件为:用碱量32%(以NaOH计),亚硫化度0.7,保温时间6h,最高温度175℃,AQ用量0.15%,液比1:4。在此条件下蒸煮可制得日本落叶松AS-AQ浆的卡伯值在35左右,粗浆得率保持在47%以上。 随着树龄的增大,日本落叶松的KP法和AS-AQ法的蒸煮性能都呈现下降 天津科技大学悼士学位诊文一一—-— 趋势,蒸煮耗药量也随之增加。树龄较小的12年生日本落叶松的制浆性能优 于树龄较大的日本落叶松,23年生日本落叶松的制浆性能比较差。 本论文的第三部分对日本落叶松纸浆的漂白特性进行了系统的研究。以 日本落叶松KP浆和AS一AQ浆为原料,进行了含氯漂白、ECF和TCF多种漂序 的漂白研究。 在常规CEH三段漂白中,KP浆漂白的最佳有效氯用量为8%,Na0H用量 为2.5%,漂白纸浆的白度可达到71%150;在此条件下可以将AS一AQ浆漂到 73%150以上。在COEHD漂白中,KP浆漂白的最佳有效氯为9%,蛛段Na0H的 合理用量为2%,纸浆白度能够达到81%150;在此条件下AS--AQ浆的白度达 到了79%150。在D/CEIDtEZDZ和DE,DIEZDZ漂白中,当总有效氯用量为7.9%时, 两种漂白流程都能将KP浆漂到82%150的高白度,将AS一AQ浆漂到83%工S0 以上。 氧漂时,KP浆的最佳NaOH用量为2.5%,过氧化氢加强的氧漂效果更好, 可将KP浆漂到50%工50;单段过氧化氢漂白的最佳HZOZ用量为1 .5%;环保 型鳌合剂NAIDS的用量以0.4%为宜。采用过氧化氢加强氧漂再加两段过氧化 氢漂白的漂白流程(即你QP,PZ),可以将KP浆和AS一AQ浆漂到76%150。 日本落叶松AS一AQ浆的聚合度,无论是漂白浆还是未漂浆,都在KP浆之 上。 日本落叶松纸浆物理性能的研究是本论文的第四部分。KP未漂浆的物理 性能接近国家B等针叶木硫酸盐未漂浆标准,漂白浆的强度达到了漂白硫酸 盐针叶木浆的国家A等标准;AS一AQ浆(包括未漂浆和漂白浆)的物理性能(除 白度外)达到了亚硫酸盐针叶木浆的国家A等标准。通过日本落叶松KP浆和 AS一AQ浆物理强度的比较发现,无论是未漂浆还是漂白浆,AS一AQ浆的抗张指 数、裂断长、耐折度和耐破指数都要好于KP浆,但是在撕裂指数上KP浆要 优于AS一AQ浆。 综上所述,日本落叶松是一种明显优于本土落叶松的造纸原料,具有很 大的应用潜力,应用前景非常乐观。
【学位授予单位】:天津科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TS75

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