基于高得率浆的纤维素微纤丝的制备及其在浆张增强中的应用
2019-10-21王思魏继国张方东刘苇侯庆喜
王思 魏继国 张方东 刘苇 侯庆喜
摘要： 本研究采用化学和机械相结合的方法处理杨木P-RC APMP（木素含量22.73%），制备了一种含木素的纤维素微纤丝（Lignin contained cellulose microfibril，L-CMF），对其进行了分析和表征;并将L-CMF应用于浆张抄造，研究了L-CMF对浆张物理性能的影响。结果表明，采用TEMPO氧化法与高压均质相结合所制备的L-CMF直径约为200～400 nm，羧基含量为1165.29 mmol/kg;L-CMF能有效提高漂白硫酸盐针叶木浆（BSKP）、杨木P-RC APMP以及两者配抄后浆张的物理强度。当L-CMF添加量为7%，杨木P-RC APMP配比为30%时，L-CMF对浆张的增强效果尤为明显，浆张的抗张指数和耐破指数分别比空白样提高30.2%和50.4%;但L-CMF的加入会使浆张的松厚度、白度和不透明度略有降低。
关键词：高得率浆;P-RC APMP;含木素的纤维素微纤丝;物理强度
中图分类号：TS727+.2 文献标识码：A DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2019.03.001
Abstract： To extend the application of high yield pulps， the lignin contained cellulose microfibril （L-CMF） was prepared by treating poplar P-RC APMP （lignin content of 22.73%） with chemical and mechanical methods. The resultant L-CMF was obtained by TEMPO-mediated oxidation and homogenization treatment. The L-CMF main characteristics were analyzed， and their application in enhancing handsheets physical properties was also investigated. The results showed that the diameter of the L-CMF was 200～400 nm， and carboxyl content was 1165.29 mmol/kg; the L-CMF could effectively improve the physical strength of all handsheets prepared by BSKP， poplar P-RC APMP， and the mixture of these two kind of pulps with different ratios. When the proportion of P-RC APMP in the mixtures was 30% and the dosage of L-CMF was 7.0%， the physical strength of the handsheet was improved significantly， the tensile index and burst index were increased by 30.2% and 50.4%， respectively. However， the bulk， brightness， and opacity were slightly reduced.
Key words： high yield pulps; P-RC APMP; lignin contained cellulose microfibril （L-CMF）; physical properties
隨着环境问题的日益严峻，利用可再生资源取代不可再生资源（如煤炭、石油、天然气等）已成为必然趋势[1]。纤维素是地球上储量最丰富的可再生天然高分子聚合物，由于纤维素具有生物相容性、生物可降解性、价格低廉、环境友好等特点使得纤维素成为可再生资源中的最佳选择[2]。
纤维素微纤丝（cellulose microfibril，CMF）最初由Turbak等人和Herrick等人提出，并于1983年分别通过机械磨解的方法制得[2-3]。通常所制备CMF的直径约为10～100 nm，长度约为0.5～50 ?m[4]。CMF的结晶度并没有纳米微晶纤维素（cellulose nanocrystal，CNC）的结晶度高，但却具有较大的长径比，相较于CNC更容易进行化学修饰，且工艺更为简单易行。由于CMF的这一特点使得CMF可以与大多数聚合物相结合制备出力学性能更好的高分子材料，因而受到了众多科研工作者的青睐[5]。……
