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速生材制浆性能综合评估研究

璩爱玉  
【摘要】: 本学位论文研究了107杨、尾巨桉、构木、苏柳799四种速生树种木材的纤维形态、化学组成、基本密度等主要与制浆有关的材性特征,同时研究了以上四种速生阔叶材的硫酸盐法制浆性能,探讨了它们的硫酸盐法制浆性能、本色浆的强度性能和光学性能之间的变化规律。通过归纳总结我所已研究的积累和文献报道的相关速生阔叶材硫酸盐法制浆和纸浆性能研究成果,采用SPSS12.0多元数理统计分析系统,建立了纸浆主要性能与纸浆材材性之间的数学关系(即预测模型),采用以上四种速生阔叶材的硫酸盐法制浆性能数据进行检验,证实预测结果与实际测量值相关性好。采用模糊数学理论,建立了速生阔叶材硫酸盐法制浆综合性能评估模型,并编制了综合评估软件系统。 纸浆材材性研究结果表明,苏柳的平均长度最长,构木次之,杨木与尾巨桉的平均长度接近。苏柳与尾巨桉的长宽比接近,优于构木和杨木。尾巨桉的基本密度略高于高于苏柳,杨木次之,构木最小。化学组成方面,苏柳的制浆造纸性能最优。苏柳的抽出物含量和综纤维含量与杨木的相近,戊聚糖最低。构木的抽出物含量和综纤维素含量明显高于其它三种速生材,戊聚糖略高于苏柳、杨木和尾巨桉,而木素和苏柳的相近;硫酸盐法纸浆性能研究结果表明:从纸浆的强度性能来看,随着打浆度的增加,浆料的耐破指数、抗张指数、撕裂指数等强度性能呈上升的趋势。在相同的工艺条件下所制得的四种速生材硫酸盐浆,在打浆度为40oSR的条件下,苏柳的综合强度性能最优,撕裂指数、抗张指数最大,分别达到9.2 mN·m~2/g和78.67 N·m/g。构木的强度性能较差,撕裂指数和抗张指数为5.08 mN·m~2/g和65.34 N·m/g。 采用多元非线性回归方法分析了速生阔叶木材的制浆得率与其化学组分、纸浆的抗张指数、撕裂指数分别与纤维形态的相关性,建立了速生材制浆性能的预测模型,由化学组成预测制浆得率的数学模型,有: 式中y,——得率;x_1,——苯醇抽出物;x_2,——1%NaOH抽出物;x_3,——木素;x_4,——戊聚糖;x_5,——纤维素 纤维形态预测抗张指数的数学模型,有:式中y,——抗张指数;x1,——纤维长度;x2,——纤维宽度;x3,——基本密度由纤维形态预测撕裂指数的数学模型,有:式中y,——撕裂指数;x1,——纤维长度;x2,——长宽比 复相关系数分析表明,R分别是0.978、0.974、0.964,R2分别是0.956、0.948、0.928,R与R2均接近1,方差分析表明,得率临界值F0.05(5,4)=6.26,F0.01(5,4)=15.5,F=17.278 F0.05(5,4),F F0.01(5,4),抗张指数临界值F0.05(5,4)=6.26,F0.01(5,4)=15.5,F=78.66783 F0.01(5,4) F0.05(5,4),撕裂指数临界值F0.05(2,7)=4.74,F0.01(2,7)=9.55,F=45.390 F0.01(2,7) F0.05(2,7),说明得率、抗张指数和撕裂指数预测模型的结果与实际测得值拟合的很好,具有很强的相关性。并通过实际测定四种速生阔叶材材性和制浆性能数据,对预测模型进行验证,用预测模型计算出的预测值与实测值拟合的很好,残点大致落在ε≤2的水平带域内,说明本文所建立的预测模型精度较高。 运用现代模糊数学理论和工程建模理论进行综合评估建模研究。为了实现不同量纲指标的可比较性,分别将参与综合评估体系的不同指标进行标准化,实现不同量纲指标的归一化。通过指标在综合评价之中的隶属度,求算出各指标的模糊权向量(即影响力)。最终建立了综合多指标评判体系,形成了速生阔叶材硫酸盐法制浆适应性的综合评估模型。 运用Delphi7+SQL2000及SQL Server 2000管理系统工具,对以上研究建立的预测模型和综合评估模型进行计算机程序编制,开发了速生阔叶木材硫酸盐法制浆综合性能评估计算机系统。该系统主要包括的模块:数据库的设计与维护、预测模块、综合评估模块和结果查询和报告模块等。该系统可以实现速生阔叶树种信息及其硫酸盐法制浆性能的查询,树种制浆性能的预测,树种制浆性能的综合评价和报告等功能。


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