竹子化机浆过氧化氢漂白及返黄过程中木素结构变化的研究

论文摘要

本论文对竹材SCMP浆的过氧化氢漂白的白度稳定性进行了初步研究,初步探讨了漂白工艺对白度稳定性的影响以及竹材SCMP浆的返黄特性,分离了竹材、漂白SCMP竹浆和返黄浆料的磨木木素。利用UV/VIS、FTIR、GPC、1H-NMR和元素分析等各种手段,重点研究了SCMP竹浆在紫外光返黄过程中木素结构基团的变化,初步探讨了返黄过程中木素的降解以及有色基团的变化,初步建立了竹子化机浆的返黄机理,对解决高得率竹浆白度稳定性差的障碍提供了重要指导意义。1、在H2O2用量一定的情况下,采用H2O2两段漂可提高漂浆白度3%左右。H2O2漂白的浆比较容易返黄,且随白度增加返黄加剧,如当白度为50.08%～55.80%的时候,PC价从11.00升至13.51。漂白中增加NaOH或H2O2用量,延长漂白时间,均会降低白度稳定性,PC价最大超过7以上。2、在相同紫外光照射强度下,不同光照时间内,引起光返黄的机理不同,即不同照射时期,纸张残余木质素中引起返黄的潜在发色结构不同。在光返黄初期主要是由木质素中的酚型结构、羰基等光氧化反应造成的,随着酚型、羰基结构的消耗,返黄速率下降,但返黄后期随着由β-O-4芳基醚键断裂的参与,返黄速率加大。醌型发色结构对纸浆白度的损失贡献比较大。3、竹子结构中含有大量的愈创木基结构,存在较多的酯键连接。紫外光长时间照射下,产生大量发色物质的同时,木素的大分子结构受到破坏,木素被氧化降解,包括酯键连接在内都发生了光氧化断裂。竹子木素邻酚、邻醌的含量比较高,在0.64%～1.48%之间,而共轭羰基的含量却比较低,不到0.0019%。在返黄过程中,邻醌的含量明显大于邻酚的含量,最大超过0.82%。经过SCMP制浆漂白后,木素的分子量从7253降至5069,多分散性从1.47降至1.22。1H-NMR表明,竹材磨木木素属于GSH型木素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高得率浆的发展
• 1.2 SCMP浆及过氧化氢漂白的概括
• 1.3 发展竹子高得率浆的意义
• 1.3.1 竹子做为造纸纤维原料的应用前景
• 1.3.2 发展竹子高得率浆的优势
• 1.4 碱性过氧化氢法漂白发色基团的变化
• 1.5 高得率纸浆返黄的机理研究
• 1.5.1 由酚型结构单元引起的返色机理
• 1.5.2 由非酚型结构引起的返色机理
• 1.5.3 醌型发色结构的形成
• 1.6 返黄的评价方法
• 1.7 研究木素常用的光谱
• 1.7.1 紫外光吸收光谱
• 1.7.2 木素的红外光谱
• 1.7.3 凝胶色谱法
• 1.7.4 核磁共振法
• 1.8 本课题的研究意义和主要内容
• 1.8.1 研究目标
• 1.8.2 研究内容
• 第二章 竹子化机浆过氧化氢漂白白度稳定性的研究
• 2.1 实验原料与主要设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 主要设备及试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 SCMP浆料的制备
• 2.2.2 SCMP浆料的漂白
• 2.2.3 纸张的手抄片
• 2.2.4 手抄片的紫外光照射老化处理
• 2.2.5 纸样的红外光谱分析
• 2.2.6 返黄竹浆固态紫外─可见光漫反射光谱的测定分析
• 2.3 结果与讨论
• 2O₂漂白'>2.3.1 竹子SCMP的H₂O₂漂白
• 2O₂漂白竹子化机浆返黄的研究'>2.3.2 H₂O₂漂白竹子化机浆返黄的研究
• 2.4 本章小节
• 第三章 竹子化机浆漂白及返黄过程中木素结构的变化
• 3.1 实验材料和方法
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 主要设备与仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验材料的准备和磨木木素的分离及提纯
• 3.2.2 磨木木素的紫外光谱分析
• 3.2.3 磨木木素发色基团含量的测定分析
• 3.2.4 磨木木素的红外光谱分析
• 3.2.5 磨木木素的元素分析
• 3.2.6 磨木木素的乙酰化处理
• 3.2.7 磨木木素的凝胶色谱分析
• 1H核磁共振分析'>3.2.8 磨木木素的¹H核磁共振分析
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 磨木木素的紫外光谱分析
• 3.3.2 磨木木素的发色基团含量分析
• 3.3.3 磨木木素的红外光谱分析
• 3.3.4 磨木木素的元素分析和结构单元实验式的确定
• 3.3.5 磨木木素凝胶色谱分析
• 1H核磁共振谱的检测及分析'>3.3.6 磨木木素的¹H核磁共振谱的检测及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 创新点
• 4.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况