超声波预处理对速生材木浆纤维结构的影响

　　1　前言

　　纤维素是地球上最为丰富的可再生资源,纤维素产品和纤维素功能材料,在人类的生产和生活中扮演着重要的角色。对纤维素资源的利用研究是当前绿色化学的一项重要内容之一,在能源不足和资源短缺的今天,具有重大的现实意义。利用速生材木浆纤维作为纤维素的主要来源,加强速生材制浆、造纸的基础和应用研究是解决当前全球性的木材资源短缺这一问题的主要途径之一[1]。植物纤维复杂的层次结构和纤维素两相结构严重地影响着纤维素的物理化学性质、对酶和化学试剂的可及度以及化学反应性能,从而也严重地影响着对纤维素的利用以及纤维素制品的性能和使用性能。为此,大量的研究致力于对纤维素进行各种化学和物理方法的预处理。近年来,人们对于超声作为一种新的能量形式变革化学反应发生了浓厚兴趣,目前超声在生物化学、有机合成、高聚物化学、分析化学、电化学、光化学、环境化学的各领域的研究非常活跃,并在研究和应用方面取得了许多成果[2]。早在40年代,就有研究者提出将超声波应用于处理纸浆,使之产生机械的打浆效应[3],但超声波处理纤维从未用于工业化生产;近年来美国的科学家提出将超声波应用于纸浆的脱墨处理[4]及用于揭示木材纤维中微纤维的排列方向[5],其研究指出了超声波对纤维细胞壁产生位移、变形、细纤维化作用等。

　　本文将超声技术应用于速生材木浆纤维的预处理,利用电镜、X-射线衍射技术、红外分析等现代测试技术,研究超声波对纤维素形态结构和超分子结构的影响、声空化作用引起纤维性质的变化等,以期为超声技术在纤维素科学技术领域及在造纸工业的应用提供理论上的参考。

　　2　实验原料和方法

　　2.1　实验材料

　　漂白亚硫酸盐马尾松(Pinus massonianaLamb)纸浆(湿浆,编号GZ1),取自广州纸业集团公司,亚硫酸盐法蒸煮,次氯酸盐漂白,白度64%ISO;全漂白硫酸盐桉木浆(湿浆,编号HZAM),取自贺州广西贺纸有限责任公司。原料为广西柳州地区的速生尾叶桉(E·urophylla),树龄为7年左右,树径为12-14cm。硫酸盐蒸煮,O(氧脱木素)、C/D(氯/二氧化氯)、EO(氧碱抽提)、D(二氧化氯)四段漂,白度87%ISO。

　　2.2　超声波处理

　　2.2.1　仪器

　　超声波发生器:

　　(1)日本产生物细胞破碎机(探头式),功率0-200W可调,频率20kHz;

　　(2)PTS-10006型超声波发生器(槽式),功率300W,频率25kHz。

　　2.2.2　超声处理方法

　　取相当于绝干浆2.64g的上述湿纸浆,加一定量水,用纤维分散机将纤维疏解后,用超声波发生器进行处理,处理后样品用蒸馏水反复冲洗,抽滤,湿样品置于冰箱中保存。干燥:样品真空干燥,温度45℃,时间6h。