第二节造纸工艺过程+一+造纸原料

•第一章造纸工艺•第二章纸和纸板的结构与性能•第三章瓦楞纸板与纸箱•第四章包装中常用纸包装材料主要内容NextBack第一章造纸工艺•第一节概述•第二节纸的制造工艺过程一、造纸原料二、制浆三、抄纸NextBack第二节造纸工艺过程一、造纸原料（一）植物纤维原料的形态与性能1.木材纤维形态与性能（重点）2.非木材纤维的形态与性能3.二次纤维(二)植物纤维原料的化学组成1.纤维素（重点）2.半纤维素3.木素（三）纤维结构NextBack抄纸第二节造纸工艺过程制浆纸浆植物纸NextBack木材废纸甘蔗棉花小麦NextBack一造纸原料第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺造纸原料以植物纤维原料为主，还包括一些合成纤维、金属纤维和矿物纤维。针叶木：如云杉、冷杉、红松、马尾松等阔叶木：如杨木、桦木、桉木、枫木等禾草类：稻麦草、芦苇、甘蔗渣、竹类等韧皮纤维：如亚麻、红麻、桑皮等种毛纤维：棉纤维、棉短绒等植物纤维木材非木材废纸（二次纤维）NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料造纸原料造纸工艺过程针叶木落叶松及落叶材马尾松阔叶木包装印刷纸的类别及特性桉树杨树及杨木芦苇麦草包装印刷纸的类别及特性麦草生长和收割后的芦苇包装印刷纸的类别及特性甘蔗甘蔗渣棉花植物是由多种多样的细胞组成，其中纤维状的细胞是最好的造纸原料。（一）、植物纤维原料的形态与性能纤维状的细胞是一种厚壁细胞，简称纤维。特点是：中空，细长，呈纺锤状。11NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料造纸原料造纸工艺过程薄壁细胞:壁薄短小，不适合造纸，薄壁细胞为杂细胞。厚壁细胞:它是一种中空、细长、呈纺锤状、富有挠曲、柔韧性的细胞，厚壁细胞称为纤维。纤维比例越高，细长均匀，杂细胞含量低，生产出来的纸强度就越高，反之较差。1、木材纤维形态与性能纤维细胞比较单一，杂细胞少，细胞壁较薄，纤维较长。（1）针叶木：纤维细胞主要是管胞，平均长度3-4mm，宽度为0.03mm。NextBack适合抄造强度大的纸和纸板。（一）、植物纤维原料的形态与性能第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料纤维细胞主要是木纤维，除纤维细胞外，还含有大量的导管等非纤维细胞，纤维平均长度1.0mm，宽度为针叶木的1/2-1/3。（2）阔叶木适合抄造表面平滑，不透明度高，而强度要求低的纸张。NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料2.非木材纤维的形态与性能适合于抄造强度要求不高的纸张，或与长纤维木浆配抄。禾草类：纤维细胞含量少，含有大量的杂细胞。纤维细且短，胞腔小，平均长度1.0-1.5mm，平均宽度10-20μm。NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料蔗渣是甘蔗制糖后残剩的纤维物质，纤维长度大部分为1.47～3.04mm，一般用来制造半透明纸，书写纸、印刷用纸。棉纤维棉纤维的纤维长度可达到20～56mm。杂细胞含量很少，可用于制造钞票纸、证券纸、晒图纸等高档纸。甘蔗甘蔗渣棉花3.二次纤维二次纤维是废纸的回收利用，是混合纤维。NextBack⑴定义⑵特点和原纤维相比，纤维短小，强度下降，杂质的去除比较复杂。第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料NextBack我国目前对废纸还没有一个很科学、很详细的分类回收办法，各种高质量的废纸和低质量的废纸混在一起被回收上来，因是混合纤维，缺乏一致性，只能用来生产瓦楞原纸、箱板纸、纸浆模塑制品，或用于多层纸板的芯层等低档纸制品。⑶用途第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料3.二次纤维可以节约宝贵的森林资源，保护环境。NextBack⑷废纸回收利用的意义⑸废纸的种类：旧报纸；旧瓦楞纸箱；白纸边；第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料混合废纸；(二)、植物纤维原料的化学组成纤维素半纤维素植物纤维木素抽出物碳水化合物灰分NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料典型原料的化学成分NextBack化学成分针叶材阔叶材草类纤维素505055半纤维素203030木素302015第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料造纸原料造纸工艺过程（二）、造纸植物纤维原料的化学组成1．纤维素2．半纤维素3．木素4．其它少量成分纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，是细胞壁的骨架物质。NextBack纤维素的分子式为（C6H10O5）n，n称为聚合度，纤维素的来源不同，聚合度不同。1.纤维素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料每个基环上有三个醇羟基；纤维素分子的两个末端羟基性质不同,右端的葡萄糖基中第一碳原子上的羟基具有潜在的还原性。（1）纤维素的化学结构NextBack纤维素是由许多D-吡喃式葡萄糖基相互以1,4-β-甙键连接而成的线型高分子化合物。第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料纤维素植物纤维是纸张的基本组成部分，纤维素是植物纤维的主要成分，它的化学结构是脱水D－葡萄糖单元通过β－1，4苷键连接而成的高分子化合物。结构式如下：CH2OHOOHHOHOHCH2OHOHOHCH2OHOHOHOHOOOOHn142312344321HOHHOOHHOOHHOHHOOHHOHHOOHHOHOHOHOHOHOHOO纤维素分子链H纤维素分子链纤维素分子链脱水纤维素分子链之间通过脱水形成氢键，使纸张获得了强度。包装印刷纸的类别及特性由于甙键的存在，纤维素易发生水解反应；由于醇羟基的存在，纤维素易发生氧化反应、酯化反应和醚化反应。（2）化学性质NextBack在一定条件下，纤维素可与浓碱反应，生成碱纤维素。第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料由于纤维素含有大量的羟基，使纤维素大分子之间和内部存在大量的氢键。（3）氢键氢键-C-OH纤维素分子-C-OH纤维素分子NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料纤维素超分子结构理论认为：纤维素是由结晶区和无定形区交错联结而成的二相体系。（4）纤维素的物理结构NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料在结晶区，纤维素大分子的排列具有完全的规则性，结合的比较紧密；NextBack在无定形区，纤维素分子链的排列不具有规则性，结合的比较松散；结晶区与无定形区无明显的绝对界限。（4）纤维素的物理结构第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料吸湿与放湿只能发生在非结晶区，在结晶区，由于分子上的羟基形成了氢键，所以，水分子不能进入。NextBack纤维素的吸湿能力取决于亲水性羟基的多少，纤维素的非结晶区的面积，以及非结晶区内大分子排列的疏密程度。（4）纤维素的物理结构第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料①色泽：纤维素本身为白色；②比重：1.5-1.56；（5）纤维素的物理性质NextBack③各向异性：纤维素的各个方向的物理力学性质不同；Z向横向纵向第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料NextBack吸湿现象:纤维素大分子含有大量的羟基，使纤维素大分子之间和内部存在大量的氢键。羟基是较强的亲水性基团，能吸着空气中的水分子。（5）纤维素的物理性质第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料NextBack干缩湿胀根据纤维素的物理结构，被吸附的水分子只能进入非结晶区的纤维素分子链之间，纤维素水分的减少或增多必然会改变纤维素分子链之间的距离，靠拢或拉开，从而导致收缩或膨胀。因为吸水性的羟基存在于分子链之间，所以，收缩与膨胀也只限于非结晶区的分子链之间，而不会发生在纤维素分子的轴向。（5）纤维素的物理性质第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料NextBack纤维素不溶于水，溶于氢氧化铜氨溶液。（5）纤维素的物理性质第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺一造纸原料半纤维素同纤维素、木素一起构成植物细胞壁。半纤维素增加细胞壁的刚性。2.半纤维素NextBack⑴半纤维素的定义植物细胞壁中除纤维素（果胶质、淀粉除外）的非纤维素碳水化合物，称为半纤维素。⑵半纤维素的作用第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺NextBack半纤维素呈纤丝状结构，半纤维素在细胞壁中，基本上平行于纤维素排列，在纤维素和木素之间起联接的作用。⑶半纤维素的形态及排列方式2.半纤维素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺半纤维素不是由一种糖基组成的均一聚糖，而是由不同的几种糖基组成的聚合物。NextBack常见的几种糖基有：D-葡萄糖基、D-半乳糖基、D-木糖基、D-甘露糖基、L-阿拉伯糖基、D-葡萄糖醛酸基等。⑷半纤维素的构成2.半纤维素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺④半纤维素的聚合度比纤维素低得多，在150-200之间，易于水解，易溶于氢氧化钠溶液。（5）纤维素与半纤维素的比较NextBack①纤维素是由单一的糖基组成的均一聚糖，而半纤维素是由两种或两种以上不同的糖基组成的聚糖；②纤维素是典型的线型聚糖，而半纤维素主要是线型结构，但带有各种短侧链；③半纤维素的吸湿性和润胀性比纤维素高；2.半纤维素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺3、木素木素是由苯丙烷结构单元构成的具有三维网状结构的天然高分子化合物。在细胞壁中起加固作用。NextBack木素呈球形小粒，集聚成为球形聚集体。木素在140-150℃开始软化，冷却后变硬，性脆，易成粉末，在水和有机溶剂中的溶解度很小。（1）物理性质第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺NextBack木素有三种结构单元，愈疮木基、紫丁香基和对羟基苯，它们通过醚键和碳碳键连接，形成木素大分子。各种基本单元的多种连接方式，使木素结构复杂多样，没有规则性。（2）木素的结构3、木素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺包装印刷纸的类别及特性OHOCH3OHOHOCH3OCH3愈疮木基紫丁香基对羟苯基木素有三种结构单元愈疮木基、紫丁香基和对羟苯基NextBack（3）化学性质亲核取代反应：化学法制浆的基本反应。亲电取代反应：纸浆漂白的基本反应。氧化反应：纸浆漂白的基本反应。木素可与多种化学试剂发生化学反应：3、木素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺NextBack亲电试剂与有机化合物发生的取代反应。亲电取代反应：在苯环结构单元的侧链上进行取代反应，使侧链与苯环断开；使连接苯环结构单元的烷基芳基醚键受氧化作用而断裂，使木素大分子降解为小分子。（3）化学性质3、木素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺NextBack次氯酸盐、二氧化氯、臭氧、过氧化氢等氧化剂作用于木素，使苯环氧化生成醌，醌进一步氧化，导致环破裂和降解，生成低分子羧酸和二氧化碳。氧化反应：木素可与多种氧化剂反应。（3）化学性质3、木素第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺木素与细胞壁中其它组分存在着化学键的连接。据推测，木素与碳水化合物的连接是通过各种醚键的形式实现的。（4）木素与碳水化合物的连接NextBack第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺纤维细胞初生壁次生壁细胞腔纤维结构模型S1S2S3NextBack(三)纤维结构第二节造纸工艺过程第一章造纸工艺木材纤维的结构包装印刷纸的类别及特性重点回顾一、木材纤维形态与性能二、纤维素NextBack课后习题1.写出纤维素的分子式和结构式，并说明纤维素的化学性质和物理性质。2.半纤维素在组成与结构上与纤维素有什么不同？3.什么是木素，与纤维素和半纤维素相比，木素在结构上的特点。NextBack致谢