淀粉基固着剂的制备优化与作用性能研究

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1、天津科技大学硕士学位论文1前言造纸产业是我国国民经济中具有可持续发展特点的重要原材料产业，但其发展高度依赖于纤维原料和水资源，而我国森林资源和水资源都十分紧张，因此，在纤维资源利用方面提高废纸回收利用率、扩大高得率浆的使用范围；在水资源方面提高制浆造纸系统的封闭循环程度、减少清水用量和废水排放量，早已成为造纸工作者的共识。但是，随着废纸浆与高得率浆使用比例的增加和白水封闭循环程度的提高，不可避免地导致抄造系统中溶解与胶体物质(DissolvedandColloidalSubstances，以下简称DCS)的逐步积累，其沉积

2、问题会给纸机湿部和纸张质量带来极大的不良影响。1．1DCS的来源一般情况下，DCS主要是带负电性的阴离子垃圾类物质，它的来源有很多种，其中包括Ⅲ：木材制浆和漂白过程所溶解或分散的物质；浆料精磨和贮存过程中所溶解或分散的物质；来源于清水、造纸化学品、损纸及二次回用纤维等其它物质；白水密封循环富集的污染物等。1．1．1制浆和漂白过程产生的物质阴离子垃圾主要包括水溶性半纤维素(阔叶木中的聚葡萄糖木糖和针叶木中的聚阿拉伯糖甘露糖)、松香酸、木素磺酸盐以及果胶中的聚半乳糖醛酸【2】、硫酸盐法制浆中产生的硫化木素、酸性亚硫酸盐法制浆中

3、产生的脂肪酸、磨木浆中保留的大量树脂、果胶、木素和半纤维素、机械法制浆中产生的大量细小纤维和木素碎片等物质。由于制浆与漂白工艺的特殊性，高得率浆(1lighyieldpulp，简称HYP)一般含有较多的阴离子垃圾。其主要成分为聚半乳糖醛酸、氧化木素大分子和树脂酸胶粒。HYP中的阴离子垃圾一部分由磨浆过程产生，大部分的阴离子垃圾由碱性过氧化氢(H202)漂白过程产生。高温和高强度的机械作用使部分阴离子型半纤维素(如聚阿拉伯糖一半乳糖)从纤维中溶出，同时也使部分木材抽出物(如树脂酸和脂肪酸)以胶体的形式分散到水相中成为阴离子垃

4、圾。聚半乳糖醛酸来源于木材中的果胶。果胶是一种由半乳糖醛酸组成的多聚糖，其大部分的半乳糖醛酸上的羧基已甲基化。果胶在碱性H202漂白中发生脱甲基反应使其酯化的羧基游离出来，同时也发生碱性降解和碱性溶出反应。脱甲基果胶一般称为聚半乳糖醛酸或果胶酸，是漂白机械浆中阴离子垃圾的主要成分。另一个主要成分是碱性H202漂白过程中所产生溶解的氧化木素。木素中的发色基团(如邻醌结构)在H202的作用下发生氧化反应，生成酸式结构(如己烯二羧酸结构)。部分带有酸式结构的氧化木素大分子在漂白过程中的碱性条1前言件下从纤维中溶出而成为阴离子垃圾

5、13】。半纤维素是植物纤维原料的主要化学组分之一，其大量存在于植物的茎干、种子、果壳等部分，如在针叶木中其含量占细胞壁干重的10％"-'15％，阔叶木中占了18％～23％，禾草类中占了20％～25％。不同于纤维素仅以D．葡萄糖基相互以p。l一4联接方式形成直链结构的均一聚糖的单一形式，半纤维素即可成均一聚糖也可成非均一聚糖，它还可以由不同的单糖基以不同的连接方式连接成结构互不相同的多种结构的各种聚糖，按照不同比例和不同取代基[41，由不同糖单元组成。这些糖是D一葡萄糖、D一木糖、D．半乳糖、D．甘露糖、L邛可拉伯糖、4一O

6、一甲基-D。葡萄糖醛酸、D-葡萄糖醛酸、D．半乳糖醛酸和少量的L．鼠李糖、L一岩藻糖和不同的O．甲基化的中性糖。它们通过氢键与纤维素连接，与木质素以n．苯甲基醚键等共价键连接，与乙酰基单元和羟基肉桂酸以酯键连接。另外，半纤维素通过生物合成路径形成，这不同于纤维素葡萄糖一UDP生物合成路径。它们是低分子质量的支链聚合物，其聚合度是80～200，分子式为(C5H804)。和(C6HlO05)。，分别是戊聚糖和己聚糖。高得率浆由于其独特的制浆方法，使得其中含有部分阴离子型的半纤维素，在高温或者高剪切的情况下，这些半纤维素就从纤维

7、中溶出，以DCS的形式存在于浆料中，给生产过程和纸张性能带来影响。1．1．2精磨和贮存过程产生的物质浆料在贮存过程中，由于生物和化学作用可能会产生新的阴离子基团或组分。1．1．3损纸、二次纤维等其它物质废纸浆回用也会给抄造系统带入一部分DCS，它是由具有黏性的物质组成，这些粒子来源于木材组分、合成聚合物(造纸添加剂和可溶胶)，脱墨化学品，和部分油墨。但是，由于废纸浆成分比较复杂，包括各种文化用纸，如废报纸、书写纸及杂志纸等，而这些纸一般由化学浆、机械浆等多种浆料混合加工而成。例如：CTMP、TMP等高得率制浆方法就带来大量

8、的未溶解木素、树脂类等物质以及废纸脱墨而引入的脱墨剂、漂白剂及漂白副产物等【5】。损纸中包含的淀粉类物质和添加剂在随损纸回到抄造系统时，也给系统增加部分DCS。1．1．4白水回用带来的物质现代造纸工业对于环保的要求越来越高，白水密封循环程度的提高已成为必然。白水的密封循环是指网下白水通过回流装置继续应用