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《南京林业大学》 2012年
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热磨机械浆TEMPO介质体系氧化及阳离子化的工艺及机理研究

马朴  
【摘要】:本论文针对热磨机械浆(TMP)长纤维纤维间结合力弱、细小纤维含量高的特点,利用TEMPO介质体系氧化TMP长纤维以赋予其较高的纤维间结合力,同时利用阳离子化改性TMP长纤维改善浆料滤水和细小纤维的留着,以同时实现TMP浆料强度和滤水性能的改善。主要结论如下: 1、TEMPO(2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy)介质体系可有效提高TMP长纤维的纤维间结合力,从而实现纸张的增强。TEMPO和NaBr用量的增加可以提高C6羟基的氧化速度,NaClO用量是影响TMP长纤维羧基含量的主要因素。TEMPO介质体系在pH10.5下可以在纤维上引入更多的羧基。在羧基含量600mmol/kg时,长纤维纸张的抗张强度可以提高40%以上。TEMPO介质体系在纤维表面引入羧基的数量仅与其化学组成有关。TEMPO介质氧化体系同样可用于多次回用TMP的增强,但TEMPO介质体系氧化后的TMP不适于进一步回用。 2、TEMPO介质体系不仅能选择性氧化纤维素的C_6伯羟基,也会与木质素发生反应,引起木质素的降解和溶出。弱碱性条件下单独使用TEMPO及NaBr不能与木质素发生反应。NaClO和NaBr-NaClO能够显著降解木质素,并且导致非缩合型木质素的缩合及β-O-4结构木质素的降解。TEMPO介质氧化体系不仅提高了对纤维素的氧化效率,也加快了木质素的降解和脱除,但对木质素苯环和侧链结构影响不大。 3、阳离子TMP可以有效改善浆料的滤水性能。TMP长纤维进行阳离子化时需要NaOH作为催化剂,NaOH为0.2g/g纤维、反应温度为45℃、反应时间为90分钟为较适宜的阳离子化条件。阳离子长纤维在阳电荷密度400mmol/kg时对纸张的抗张强度和耐破度具有增强作用。阳离子短纤维作为助剂虽然可以赋予浆料更好的游离度和更高的纸张紧度,但可能优先吸附TMP中的细小组分,对纸张强度的提高是极其不利的,阳离子短纤维不适合于TMP浆料的配抄。 4、TEMPO氧化长纤维、阳离子化长纤维与未处理长纤维和短纤维混合同时提高纸张强度、浆料滤水和白水性能是可行的。阳离子密度为289mmol/kg的阳离子长纤维比例在0.4-0.8,羧基含量为553mmol/kg的氧化长纤维比例在0.2-0.6之间配合使用,可以同时实现浆料良好的脱水性能及纸张抗张强度。具有较高羧基含量(800mmol/kg)的氧化纤维和较低阳电荷密度(400mmol/kg)的阳离子纤维配合使用时,可以实现较高的填料留着,同时控制纸张的抗张强度在较高的范围内。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TS713

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