半纤维素在纸浆上的吸附及其对纸张性能和印刷适性的影响

发布时间：2017-05-20 15:08

  本文关键词：半纤维素在纸浆上的吸附及其对纸张性能和印刷适性的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：木质纤维是造纸的主要原料,其主要成分有纤维素、半纤维素和木质素。对于化学浆,虽然制浆过程中原料中大部分半纤维素被脱除,但是半纤维素仍是纸浆纤维的重要组分,并对纤维性能和纸张性能有着重要的影响。纸浆中半纤维素含量变化,会影响纸浆的打浆性能和打浆效率,也会影响纸张结构和纸张强度,进而影响纸张的印刷品质量和印刷适性。本论文对纸浆中半纤维素含量变化对纸张性能和印刷性能的影响进行了研究;将半纤维素及其阳离子改性物吸附于纸浆,并研究吸附机理和吸附位置;同时将半纤维素及其阳离子改性物用作表面施胶剂探讨其对纸张性能和喷墨打印印刷品质量的影响。这些研究旨在为半纤维素存在对纸张性能和印刷适性的影响规律提供理论依据。纸浆中半纤维素损失会影响纸张性能和印刷适性。经过不同浓度的碱溶液处理,得到不同半纤维素含量的漂白针叶木浆和阔叶木浆;随着纸浆中半纤维素含量减少,纸张的松厚度、PPS粗糙度和透气度都增加,白度和不透明度略有增加,但是纸浆的抗张强度、撕裂强度和耐破强度都降低。对于针叶木浆来说,当半纤维素含量由20%降低至6%时,撕裂度强度、抗张强度和耐破度分别降低65%,81%和87%,松厚度和PPS粗糙度分别增加了23%和35%;对于阔叶木浆来说,当半纤维素含量从19%降低到5%时,其撕裂度、抗张强度和耐破度分别降低58%,60%和67%,松厚度和PPS粗糙度分别增加了37%和15%。透气度增加最为明显,当针叶木浆和阔叶木浆的半纤维素含量分别由原来20%降低至6%和19%降低至5%时,透气度分别增加了12倍和6倍。随着纸浆中半纤维素含量的降低,印刷品的透印值降低,对纸张的油墨转移率和密度值没有明显影响。但是当半纤维素含量降低至5%时纸张的油墨转移率和密度值都会降低。除了纸浆中半纤维素损失外,半纤维素在纸浆中的吸附也会对纸张性能和印刷适性产生影响。首先用桉木原料中分离得到水溶性半纤维素,研究水溶性半纤维素在漂白化学浆和化机浆上的吸附。结果发现提高温度和增加比表面积会增加半纤维素在纤维上的吸附量;半纤维素在漂白针叶木和阔叶木硫酸盐浆上的吸附量差别较小,而在漂白化机浆上的吸附量则明显低于前两者。其次,不同添加量的半纤维素在纸浆纤维上吸附后,纸页的表面粗糙度和透气度则随着半纤维素添加量的增加而降低,抗张强度和撕裂强度增加;当半纤维素添加量为4%时,漂白针叶木和阔叶木硫酸盐浆的抗张强度达到最大值;漂白阔叶木硫酸盐浆的撕裂强度随着半纤维素添加量的增加而略微的增大;添加半纤维素会降低漂白阔叶木浆纸张透印值,而对漂白针叶木和阔叶木浆纸张密度没有明显影响。最后,半纤维素作为表面施胶涂布于喷墨打印纸表面,能提高纸张的抗张强度和撕裂强度,但是对耐破强度没有明显的影响,纸张表面粗糙度和前进接触角降低。经过半纤维素表面施胶后,喷墨打印印刷品的网点扩大降低。为了增加半纤维素在纤维表面上吸附,将半纤维素进行阳离子改性,并将阳离子半纤维素吸附于漂白针叶木和阔叶木硫酸盐浆,发现阳离子半纤维素在纤维上的吸附量明显提高,并且阳离子半纤维素漂白针叶木硫酸盐浆上的吸附量高于漂白阔叶木硫酸盐浆。当阳离子半纤维素添加到漂白针叶木和阔叶木硫酸盐浆中,发现漂白阔叶木硫酸盐浆的松厚度、表面粗糙度和透气度都随着阳离子半纤维素添加量的增加而降低,抗张强度和撕裂强度增加;印刷适性方面,添加阳离子半纤维素对漂白针叶木和阔叶木浆纸张印刷密度没有明显影响,而使漂白阔叶木硫酸盐浆纸张印刷品透印值降低。阳离子半纤维素作为固色剂涂布于喷墨打印纸表面,发现喷墨打印纸的抗张强度和撕裂强度增加,前进接触角降低。同时,喷墨打印印刷品的网点扩大降低,特别是品红色油墨和黑色油墨,对黑色油墨在暗调区域的亮度和色度也有明显的影响。在桉木半纤维素上接枝异硫氰酸酯荧光剂(RBITC)获得带有荧光物质的半纤维素(RBITC-半纤维素)。将RBITC-半纤维素吸附到漂白针叶木和阔叶木硫酸盐浆和漂白化机浆中,发现半纤维素均匀的吸附于纤维表面,并且有部分半纤维进入到纤维内壁,纤维横切面上荧光强度均匀,未发现纤维细胞壁内外吸附差异。
【关键词】：半纤维素 吸附 纸张性能 印刷适性 喷墨打印
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS71
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-34
• 1.1 前言14
• 1.2 半纤维素的种类及其特性14-21
• 1.2.1 半纤维素定义14-15
• 1.2.2 半纤维素的种类及化学结构15-19
• 1.2.3 半纤维素的性能19-21
• 1.3 半纤维素与植物细胞壁中其他组分之间的相互作用21-23
• 1.3.1 半纤维素与纤维素间的相互作用21
• 1.3.2 半纤维素与木素间的相互作用21-23
• 1.4 半纤维素的分离与纯化23
• 1.5 半纤维素的醚化反应23-24
• 1.6 半纤维素的吸附24-27
• 1.6.1 木聚糖的影响24-25
• 1.6.2 纤维素纤维的影响25
• 1.6.3 温度的影响25-26
• 1.6.4 木聚糖浓度的影响26
• 1.6.5 p H和离子强度的影响26
• 1.6.6 木聚糖吸附和沉积机理26-27
• 1.6.7 木聚糖吸附的位置27
• 1.7 半纤维素对纸张/纸浆性能和印刷性能的影响27-31
• 1.7.1 对打浆性能的影响28
• 1.7.2 对纸浆/纸张性能的影响28-31
• 1.7.3 对印刷适性的影响31
• 1.8 选题的目的、意义和主要研究内容31-34
• 1.8.1 选题的目的和意义31-32
• 1.8.2 论文的主要研究内容32-34
• 第二章 纸浆中半纤维素损失对纸张性能和印刷适性的影响34-52
• 2.1 引言34-35
• 2.2 实验35-36
• 2.2.1 原料和试剂35
• 2.2.2 碱处理35
• 2.2.3 打浆处理35
• 2.2.4 纸浆化学成分和纤维形态分析35-36
• 2.2.5 纸浆纤维微观形貌SEM观察36
• 2.2.6 纤维结晶度分析36
• 2.2.7 手抄片的制备和纸张性能分析36
• 2.2.8 纸张印刷适性分析36
• 2.3 结果与讨论36-50
• 2.3.1 化学品处理对半纤维素含量变化的影响36-38
• 2.3.2 半纤维素损失对纤维的影响38-40
• 2.3.3 纤维形貌的SEM表征40-42
• 2.3.4 半纤维素损失对强度性能的影响42-43
• 2.3.5 半纤维素损失对光学性能的影响43-44
• 2.3.6 半纤维素损失对纸张结构性能的影响44-46
• 2.3.7 半纤维素损失对印刷适性的影响46-50
• 2.4 小结50-52
• 第三章 纸浆中半纤维素增加对纸张性能和印刷适性的影响52-84
• 3.1 引言52-53
• 3.2 实验53-57
• 3.2.1 原料53
• 3.2.2 半纤维素的分离53
• 3.2.3 半纤维素表征53-54
• 3.2.4 半纤维素在纸浆上的吸附及吸附量测定54-55
• 3.2.5 纸浆分析55-56
• 3.2.6 手抄片的制备和纸张性能和印刷适性分析56
• 3.2.7 喷墨打印纸表面施胶56
• 3.2.8 喷墨打印纸纸张性能和喷墨打印56-57
• 3.3 结果与讨论57-82
• 3.3.1 半纤维素的分离和表征57-61
• 3.3.2 半纤维素在漂白硫酸盐浆和漂白化机浆上的吸附61-71
• 3.3.3 半纤维素增加对纸张性能和印刷适性的影响71-77
• 3.3.4 半纤维素作为表面施胶剂对喷墨打印的影响77-82
• 3.4 本章小结82-84
• 第四章 阳离子化半纤维素在纸浆中的吸附及其对纸张性能和印刷适性的影响84-111
• 4.1 引言84
• 4.2 实验部分84-87
• 4.2.1 原料84
• 4.2.2 半纤维素的阳离子化改性84
• 4.2.3 阳离子半纤维素的表征84-85
• 4.2.4 阳离子半纤维素吸附及吸附量测定85-86
• 4.2.5 手抄片的制备和纸张性能和印刷适性测定86
• 4.2.6 阳离子半纤维素的表面施胶和喷墨打印86-87
• 4.3 结果与讨论87-109
• 4.3.1 半纤维素阳离子化改性及表征87-91
• 4.3.2 阳离子半纤维素在纸浆中的吸附91-99
• 4.3.3 添加阳离子半纤维素对纸张性能和印刷适性的影响99-104
• 4.3.4 阳离子半纤维素作为固色剂对喷墨打印的影响104-109
• 4.4 本章小结109-111
• 第五章 荧光标记半纤维素在纤维上吸附位置表征111-137
• 5.1 前言111
• 5.2 实验111-113
• 5.2.1 原料111
• 5.2.2 半纤维素的荧光标记111-112
• 5.2.3 荧光标记半纤维素在纸浆中的吸附112
• 5.2.4 半纤维素在纤维上的吸附量112
• 5.2.4 纤维形态分析112
• 5.2.5 纤维微观形貌分析112
• 5.2.6 激光共聚焦显微镜（CLSM）表征112-113
• 5.3 结果与讨论113-135
• 5.3.1 RBITC-半纤维素的制备及表征113-119
• 5.3.2 三种纸浆中纤维形貌分析119-123
• 5.3.3 RBITC-半纤维素在不同纸浆上的吸附123-131
• 5.3.4 半纤维素在纤维表面的吸附位置131-135
• 5.4 小结135-137
• 第六章 结论与展望137-140
• 结论137-139
• 创新之处139
• 对未来工作的建议139-140
• 参考文献140-151
• 攻读博士学位期间取得的研究成果151-152
• 致谢152-153
• 附件153

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