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迄今为止,用于生产人造纤维浆粕的原料主要为棉短绒和竹材,虽然我国是产棉大国,每年有几百万吨的棉短绒产生,而棉短绒是轻工业、军工业和化学工业的重要物资,具有较高的经济价值。因此优化木材制浆粕工艺具有重要的现实意义。
马尾松是我国南方主要的乡土树种和最重要的造林用材树种之一,其木材有纤维素含量高、纤维长等特点,是制备人造纤维浆粕的优质原料。
本论文以马尾松木片为原料,优化了马尾松预水解以及蒸煮工艺;研究了二甲基二环氧乙烷(DMD)预处理不同漂白工艺对马尾松浆粕性能的影响;探讨了不同的漆酶处理工艺对浆粕甲种纤维素含量的影响。
通过测定马尾松木片中各化学组分含量,以及测定不同预水解条件下所得木片的纤维素、半纤维素、木素含量确定了较佳预水解工艺条件:液比1:6、保温时间90min、最高温度170℃。对原料和预水解后木片进行X-射线衍射检测,检测结果发现纤维素结晶度从原来的53.09%上升至55.16%,说明预水解过程中纤维素无定形区遭到了一定程度的破坏,使得结晶度略有上升。通过测定浆料的得率及卡伯值优化出了硫酸盐法蒸煮工艺:用碱量30%、硫化度30%、最高温度170℃、保温时间120min。
研究不同DMD预处理工艺对浆料性质的影响。通过测定浆料的聚合度、甲种纤维素含量、白度确定出最佳的DMD预处理工艺:丙酮:过硫酸氢钾为6:8、丙酮和过硫酸氢钾总量为14 g/L、温度为60℃、时间为100min。对DMD预处理前后的浆料进行X-射线衍射检测,结果发现:未处理前的纤维素结晶度为81.95%,处理后的纤维素结晶度为83.23%。由此可知,在DMD预处理过程中,木素及半纤维素等非纤维素物质与化学药品进一步反应,使得纤维素结晶度得以提高。
对马尾松木浆粕进行了漆酶处理的探讨性研究,并分析了漆酶对甲种纤维素含量的影响。结果为:(1)经过漆酶处理后得率下降,表明在反应过程中有物质被除去;(2)甲纤含量增加的幅度并不大,因此必须对工艺条件进行优化,以期达到较好的处理效果。以甲种纤维素含量为目标确定出漆酶处理浆粕的最佳工艺。最佳工艺为:浆浓10%、漆酶用量0.5%、pH值5、温度60℃、ABTS用量0.05%、氧压0.3MPa.处理时间120min。在此工艺条件下对马尾松木浆粕进行处理,可使木浆粕的甲纤含量由原来的83.2%提高到89.2%。漆酶处理后纤维素的聚合度虽稍有下降,但聚合度值仍然较高。这可能是漆酶仅对木素起催化分解的作用,不会太过损伤纤维素。