不同助剂组合对黑杨APMP浆白度稳定性的影响

不同助剂组合对黑杨APMP浆白度稳定性的影响赵玉林�(华南理工大学造纸与污染控制国家研究工程中心,广州,510641)房桂干�(中国林业科学研究院林产化学工业研究所,南京,210042)吴定新�蒲俊文�(北京林业大学森林工业学院,北京,100083)摘�要�研究了不同助剂组合对黑杨APMP纸浆光诱导返黄的抑制作用以及各个助剂组合处理前后纸浆干/湿热返黄的变化情况。结果表明,用特定的组合处理黑杨APMP纸浆可以大幅度改善其光稳定性能,与它们单独处理效果相比存在协同作用。因此选择适当的助剂组合处理纸浆能够最大限度地降低处理成本,取得满意的白度稳定效果。关键词�黑杨APMP�白度稳定性�返黄中图分类号:TS749�1����文献标识码:A����文章编号:1000-6842(2001)01-0032-08收稿日期:2000�05�30��本研究项目为林业部�九五攻关课题�低能耗、低水耗、低污染、高得率、高白度、高强度的高得率制浆技术的子课题。��由于高得率纸浆易于返黄,限制了其使用范围和经济效益。高得率纸浆中大量存在的残余木素是其易于受到自然光、热、水分的影响而返色的根本原因[1]。已有的研究证实:木素吸收紫外光后产生以苯氧自由基为主的中间体,进一步氧化形成发色团导致纸浆白度下降[2]。高得率浆光诱导返黄机理可初步概括为以下几个途径[3]:!共轭酚型结构直接吸收近紫外光形成苯氧基;∀酚羟基上的氢被激发态的芳核羰基吸取形成苯氧基;#苯甲酰甲基芳基醚的光裂解生成苯甲酰甲基和苯氧基自由基对;∃芳基甘油-�-芳基醚的裂解生成苯氧基和酮。高得率浆热诱导返黄也是自由基引发的链反应机理[4],但热诱导返黄程度较光诱导返黄轻微得多。基于目前人们对高得率浆返黄机理的已有认识,抑制纸浆光诱导返黄可能途径为:!通过化学改性来改变纸浆中木素的结构,如还原羰基及共轭双键[5]、甲基化[6]封闭酚羟基等,但这种方法只能将高得率浆白度稳定在较短的一段时间且成本较高,还可能对成纸产生不利的影响[7]。∀利用助剂处理以改善高得率浆的白度稳定性,这种方法引起了人们越来越多的重视,已有多种助剂用于抑制高得率纸浆光诱导返黄的研究[5,6,8]。紫外光吸收剂已被证实为一种较为有效的纸浆稳定剂,如2-羟基二苯甲酮,吸收紫外光后生成它的异构体,其异构体放出热量后又可以转变为原来的化学物质,能够降低纸浆受光辐射的程度改善高得率浆的白度稳定性[5];自由基清除剂(抗氧剂等)可以淬灭活泼的自由基反应中间体(如苯氧基),抑制发色团的形成,也是一种较有前途的纸浆光稳定剂,如抗坏血酸[6]、含硫化合物[8];近几年,木素激发态发色团淬灭剂也用于改善纸浆光稳定性的研究,如2E,4E-己二烯-1-醇具有淬灭木素激发态发色团、捕获自由基的双重功效,所以能够显著提高高得率浆的白度稳定性[9]。迄今为止,还没有助剂应用于工业生产中以抑制高得率浆的返黄。高得率浆光返黄机理的多重性致使单一助剂处理纸浆很难在较低的用量下达到人们所期望的白度稳定作用,而若干助剂共同作用于纸浆能够最大限度地降低处理成本,取得较为满意的白度稳定效果,这几种32中�国�造�纸�学�报�TransactionofChinaPulpandPaperVol�16�2001助剂应包括紫外光吸收剂、自由基清除剂及木素激发态发色团淬灭剂等[3]。本文研究了几种紫外光吸收剂、自由基清除剂组合处理对黑杨APMP纸浆的白度稳定作用。1�实�验该实验的材料及实验方法见参见文献[10]。红外光谱分析方法�手抄片避光风干后充分磨碎,取80~180目之间的样品,在真空容器(内置P2O3)干燥12h以上,精确称取2mg样品与100mg已干燥过的KBr粉末混合,在玛瑙钵中充分研磨,然后在50%、0�1MPa的真空烘箱内干燥6h,压片;将黑杨APMP浆的综纤维素作为参照试样;试验在Nicolet公司的MAGNA-IR型傅里叶变换红外光谱仪上进行。2�结果与讨论分别采用几种助剂单独处理和共同处理杨木APMP手抄片,对比研究了助剂处理前后纸浆白度稳定性的变化情况。2�1�纸浆热稳定性的变化情况采用PC价[11]来评定在不同用量下,助剂单独处理和共同处理对黑杨APMP纸浆干热返黄及湿热返黄的影响,PC价={[(1-R&)2/2R&]老化后-[(1-R&)2/2R&]老化前}。R&为纸浆白度。结果表明(见表1),除抗坏血酸外其余几种助剂对纸浆干/湿热返黄影响甚微。未处理手抄片干/湿热老化后PC价均为0�7,涂渍助剂(单独处理和共同处理)后手抄片干/湿热返黄的PC价在0�5~0�7之间;而抗坏血酸用量由0�5%增至2�0%,手抄片干热返黄的PC价由1�4提高到6�8、湿热返黄的PC价由1�6提高到7�2,表现出对纸浆热诱导返黄极大的促进作用[12]。抗坏血酸参与的几种助