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本文综述了我国造纸工业发展现状,介绍了目前我国造纸工业存在的突出问题,特别是原料结构问题及解决的途径,并通过对油棕榈纤维资源特点以及近年来国内外利用油棕榈纤维造纸的研究进展的综合分析,表明油棕榈空果串纤维是一种有潜力的造纸原料,不仅能够解决油棕榈纤维废物污染问题,也可以缓解目前我国造纸原料短缺的问题。开展该课题的研究,还可展开国际间的技术交流与合作。
本文对油棕榈空果串纤维的纤维形态进行了观测,对其化学组分进行了测定与分析,并初步探讨了油棕榈空果串纤维中残留油脂不同预处理的脱除效果;应用中心组合设计CCD与响应曲面法RSM对油棕榈空果串纤维的烧碱葸醌法制浆造纸性能进行了综合分析与优化;采用四因素三水平的正交实验对油棕榈空果串纤维碱性亚硫酸盐法制浆造纸进行了研究;初步探讨了油棕榈空果串纤维碱法浆的漂白性能。实验结果显示:
油棕榈空果串纤维长度主要分布于0.35~1mm之间,平均长度与宽度分别为0.71mm、8.2μm,较细短;长宽比为87,小于芒秆、麦草,大于杨木、桉木、马尾松等木材纤维原料;壁腔比为0.29,小于其它考查的原料。在油棕榈空果串纤维的化学组分中,灰分较高,灰分含量、综纤维素含量、热水抽出物以及苯醇抽出物均明显高于芒秆和桉木,1%NaOH抽出物、聚戊糖含量介于二者之间,而Klason木素含量在三者中较低,可以用于造纸,制浆性能大体上介于阔叶木与草类纤维之间。
油棕榈空果串纤维在70℃、2%的NaOH热溶液中浸渍处理5min,再经挤压脱水后,其石油醚抽出物含量降低64.17%,该法可有效减少油棕榈空果串纤维中残留油脂,从而降低其对制浆造纸的不利影响。
在NaOH用量、蒸煮温度与保温时间制浆三因素中,对油棕榈空果串纤维Soda-AQ法蒸煮得浆得卡伯值、白度、抗张指数以及撕裂指数等的影响大小顺序为:NaOH用量>蒸煮温度>保温时间,对制浆得率及环压指数的影响大小顺序为:蒸煮温度>NaOH用量>保温时间,对耐破指数的影响顺序是:NaOH用量>保温时间>蒸煮温度。NaOH用量与蒸煮温度的交互作用对制浆得率、抗张指数、耐破指数和环压指数的影响显著,对卡伯值、白度、撕裂指数的影响不显著;NaOH用量与保温时间的交互作用对得浆卡伯值、白度抗张指数、耐破指数及撕裂指数的影响显著,而对得率、环压指数影响不大;蒸煮温度与保温时间的交互作用对制浆得率、白度、耐破指数、撕裂指数及环压指数的影响显著,而对卡伯值和抗张指数的影响不显著。在试验范围内,随着NaOH用量的增加,油棕榈空果串纤维Soda-AQ法蒸煮制浆得率、卡伯值逐渐降低,白度、环压指数逐渐升高,而抗张指数与耐破指数则是先增大后减小的;随着蒸煮温度的升高,制浆得率、卡伯值逐渐降低,白度、抗张指数逐渐升高,而耐破指数及环压指数先增大后减小;随着保温时间的增长,制浆得率、卡伯值及耐破指数逐渐降低,抗张指数、环压指数逐渐升高,而抗张指数则是先增大后减小的。在RSM法优化的Soda-AQ制浆工艺——NaOH用量17.6%、蒸煮温度为168℃、保温时间是2.6h的条件下,制浆得率为51.35%,卡伯值为17.13,白度41.8%ISO,浆张抗张指数为46.26N·m·g<-1>,耐破指数为3.83kPa·m<2>·g<-1>,撕裂指数为9.01mN·m<2>·g<-1>,环压指数为6.24kN·m·g<-1>。油棕榈空果串纤维Soda-AQ法蒸煮脱木质素可分为三个阶段:蒸煮温度升至100℃之前为初始脱木质素阶段,此阶段仅脱出1.29%的木质素:蒸煮温度从100℃升至168℃并保温40min时为主要脱木质素阶段,此阶段能脱出83.5%的木质素;保温超过40min之后的阶段为残余脱木质素阶段,木质素脱出率为7.7%。油棕榈空果串纤维碱性亚硫酸盐法制浆时,在实验条件下,蒸煮参数对得率以及强度性能影响程度大小依次为NaOH用量,Na<,2>SO<,3>用量,最高温度,保温时间;在NaOH用量10%、Na<,2>SO<,3>用量10%、最高温度150℃、保温时间0.5h以及液比为4:1的优化条件下,得浆抄造纸板的主要指标均超过国家箱纸板优等品标准。
油棕榈空果串纤维碱性亚硫酸盐法半化学浆的CEH漂白性能较差,而其经ODlQPD2漂白可达到相对较高白度;其Soda-AQ法化学浆具有较好的CEH以及ODlQPD2的漂白性能,漂后白度分别可达80.3%ISO、81.6%ISO。