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本文作者：周淑芳1趙傳山1吳朝軍1王永梅2作者單位：1.山東輕工業(yè)學(xué)院制漿造紙科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.濰坊恒聯(lián)漿紙有限公司

近年來(lái)，溶解漿的需求量急速增加，2010年世界溶解漿的需求量已達(dá)到450萬(wàn)t。溶解漿是一種精制化學(xué)漿，具有α-纖維素含量高、反應(yīng)性能好、白度高、聚戊糖含量低、灰分低以及塵埃度低等特點(diǎn)，可以作為黏膠纖維、玻璃紙、醋酸纖維、腸溶性藥片糖衣、香煙過(guò)濾嘴、羧甲基纖維素和硝化纖維等的原材料。紡織業(yè)和煙草制造業(yè)是溶解漿的主要應(yīng)用領(lǐng)域，比例大致是：黏膠產(chǎn)品60%，香煙過(guò)濾嘴16%，纖維素醚11%，硝酸纖維5%，醋酸纖維7%，其他1%[1]。其中黏膠纖維也包括很多種，并且所需要的溶解漿具有不同的聚合度，如表1所示。

1溶解漿的研究現(xiàn)狀

1.1原料

我國(guó)制備溶解漿的原料主要是棉短絨，棉短絨是棉籽經(jīng)周淑芳，在讀碩士研究生；主要從事造紙化學(xué)品與功能紙方面的研究工作。軋花廠加工，被剝?nèi)ビ糜诩徔椀钠っ藓?，仍附在棉籽上的短毛。它是纖維素工業(yè)的主要原料，含有很高的α-纖維素，質(zhì)量最好的溶解漿是由棉短絨生產(chǎn)的。鄧傳東等[2]發(fā)明了一種棉短絨氧解制備溶解漿的方法，該方法包括切斷除雜高濃混合預(yù)處理、連續(xù)氧解除雜降聚，所得溶解漿α-纖維素含量≥97.5%，黏度14.0～14.5mPa.s，得率≥78.0%。由于近年來(lái)黏膠產(chǎn)量的增加，對(duì)原料的需求量增大，棉短絨已滿足不了化纖工業(yè)對(duì)它的需求，現(xiàn)在我國(guó)也正在不斷開(kāi)發(fā)新的原料。目前，我國(guó)已進(jìn)行了針葉木、闊葉木、竹子、蔗渣、麻類等原料制備溶解漿的研究，但是還存在一些不足。國(guó)外一般采用木材、蔗渣、大麻、亞麻和黃麻等為原料制備溶解漿。歐洲和北美等國(guó)家主要采用云杉、冷杉、山毛櫸等，南非生產(chǎn)溶解漿的原料是桉樹(shù)，南美和亞洲的一些國(guó)家主要采用桉樹(shù)、熱帶硬木等作為生產(chǎn)溶解漿的主要原料[3]。

1.2制備方法

溶解漿和紙漿的主要生產(chǎn)過(guò)程大體相同，但由于用途不同，工藝流程的細(xì)節(jié)和工藝參數(shù)也有所差異。目前，國(guó)內(nèi)外制備溶解漿主要有兩種工藝方法：預(yù)水解硫酸鹽法和亞硫酸鹽法，其目標(biāo)是為了獲得高純度纖維素漿料，而木素和半纖維素作為雜質(zhì)被除去，一般來(lái)說(shuō)，半纖維素含量低的原料可采用酸性亞硫酸鹽法；若是樹(shù)脂含量高的原料，則必須采用預(yù)水解硫酸鹽法[4]。馬尾松含樹(shù)脂較多，一般采用硫酸鹽法蒸煮。鄒文中[5]以四川馬尾松為原料，采用預(yù)水解硫酸鹽法制取溶解漿，取得了成功。具體工藝為預(yù)水解液比1∶8，最高溫度170℃且保溫90min，總時(shí)間150min，終點(diǎn)pH3.7～4.0，得率89.62%。蒸煮用堿量30%（NaOH計(jì)），硫化度28%，液比1∶6，最高蒸煮溫度170℃且保溫150min，全程時(shí)間4h，制漿得率35.64%，α-纖維素含量達(dá)到了92.87%。制備竹子溶解漿的方法和制備木材溶解漿的方法相似，主要采用預(yù)水解硫酸鹽法和預(yù)水解燒堿法。李雍[6]以四川慈竹為原料，分別利用預(yù)浸硫酸鹽法和非預(yù)浸硫酸鹽法制備溶解漿粕，發(fā)現(xiàn)預(yù)浸時(shí)間30min、蒸煮用堿量18%、硫化度20%為預(yù)浸硫酸鹽法的最佳工藝條件。經(jīng)漂白后，預(yù)浸KP漿粕α-纖維素含量能夠達(dá)到95%以上。國(guó)外專利US5139617[7]中也介紹了用預(yù)水解-添加AQ中性亞硫酸鹽法制備樺木溶解漿的工藝，預(yù)水解工藝為：助劑（硫酸、二氧化硫等）用量0.25%，液比1∶6，升溫時(shí)間40min，最高溫度155℃，保溫時(shí)間170min，得率73.4%；蒸煮工藝為：亞硫酸鈉用量22%（NaOH計(jì)），碳酸鈉5%（NaOH計(jì)），AQ0.1%，液比1∶4.5，蒸煮pH為11.3，升溫時(shí)間1min，蒸煮最高溫度175℃，保溫時(shí)間170min，煮后粗漿得率39.3%，漿渣0.1%，卡伯值17.2，O-D-E-D漂后漿得率為36.7%，黏度764ml/g，白度87.1%ISO，α-纖維素含量94.2%。

GabrieleSchild和ErbertSixta[8]研究發(fā)現(xiàn)AQ可以替代硫用于溶解漿的脫木素過(guò)程，而且不僅可以應(yīng)用于預(yù)水解過(guò)程，還可以用于改善生產(chǎn)溶解漿的紙漿的冷堿抽提過(guò)程中。在溶解漿的制備過(guò)程中，和蒸煮一樣，漂白也是其中的重要工序之一，漂白的作用主要是提高白度、調(diào)節(jié)聚合度和去除灰分。近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，無(wú)元素氯（ECF）和全無(wú)氯（TCF）漂白技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視，生物酶由于其高效性和環(huán)保性在溶解漿方面的使用也非常廣泛。王義等[9]在制備竹溶解漿時(shí)采用氧堿漂白，取得了比較好的效果。陳彬等[10]發(fā)明了一種制備大麻稈溶解漿的方法，其中采用ECF漂白，采用H1EpH2A漂白，所得到的溶解漿白度78%ISO，α-纖維素含量88%；采用HA漂白，所得到的溶解漿白度74%ISO，α-纖維素含量90%?，F(xiàn)在有些學(xué)者正致力于生物酶對(duì)溶解漿的處理，使溶解漿中半纖維素的含量降低，提高溶解漿的各項(xiàng)指標(biāo)。GMGübitz等人[11]發(fā)現(xiàn)從米曲霉中得到的一種木聚糖酶和從細(xì)菌核中得到的一種甘露糖協(xié)同作用比單獨(dú)使用一種酶溶出木聚糖和甘露糖的能力分別提高了50%和11%。

2現(xiàn)存的問(wèn)題

2.1新原料有待開(kāi)發(fā)

隨著溶解漿需求量的急速增長(zhǎng)，主要靠棉短絨來(lái)生產(chǎn)溶解漿已滿足不了需求，特別是近年來(lái)種植棉花的耕地逐漸減少，開(kāi)發(fā)新的原料勢(shì)在必行。目前對(duì)采用新原料也有許多研究，例如，木材、竹子、蔗渣、麻類、麥草等。但是由于這其中有些原料存在自身的局限性，制備溶解漿比較困難，用于工業(yè)生產(chǎn)存在的問(wèn)題也就更多。

2.2反應(yīng)性能有待提高

現(xiàn)在人們對(duì)高質(zhì)量溶解漿的需求日益增加，但是通過(guò)化學(xué)方法制得的漿粕中的α-纖維素含量不高，聚合度不均勻，反應(yīng)性能較差，與生產(chǎn)黏膠纖維用漿粕的要求相差較大；用漂白木漿板制備溶解漿也面臨漿粕反應(yīng)性能差的問(wèn)題，制備的溶解漿品質(zhì)和檔次低，很難滿足高檔產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)原料的要求。

2.3水解液難處理

目前制備溶解漿的方法主要有預(yù)水解硫酸鹽法和亞硫酸鹽法，由于亞硫酸鹽法要求原料條件較嚴(yán)，主要用含樹(shù)脂量較少的白松或部分闊葉材，其它材種很難適應(yīng)此種制造方法的要求。預(yù)水解硫酸鹽法對(duì)原料選擇適應(yīng)性則較廣，而且使產(chǎn)品含樹(shù)脂量低、可采用氧漂、二氧化氯漂等方法解決白度低的問(wèn)題。因此，利用預(yù)水解硫酸鹽法制備溶解漿成為發(fā)展趨勢(shì)[12]。但是利用此種方法，在預(yù)水解過(guò)程中，無(wú)論采用水、蒸汽還是無(wú)機(jī)酸作為介質(zhì)，水解液均呈酸性，難以處理。目前用水解液可以生產(chǎn)糠醛、木糖醇、飼料等，但是生產(chǎn)木糖醇或飼料必須先調(diào)節(jié)水解液的pH，目前水解液的除酸主要采用碳酸鈣中和和離子交換兩種方法，但都存在原材料消耗大、污染物排放多的弊端。再者，水解液中含有半纖維素轉(zhuǎn)化的多糖、糠醛、有機(jī)酸、雜質(zhì)等，有些雜質(zhì)在生產(chǎn)中必須除去，這個(gè)過(guò)程也非常復(fù)雜。

3溶解漿的發(fā)展趨勢(shì)

溶解漿的發(fā)展趨勢(shì)很大程度上取決于溶解漿技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求。隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，溶解漿的需求量會(huì)繼續(xù)增加，尤其是對(duì)高質(zhì)量溶解漿的需求，反應(yīng)性能是溶解漿的重要性能參數(shù)，對(duì)化學(xué)試劑的可及度、反應(yīng)程度、黏膠的過(guò)濾性能和產(chǎn)品強(qiáng)度及其它性能指標(biāo)影響很大。因此，溶解漿的發(fā)展趨勢(shì)主要是開(kāi)發(fā)新原料應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中和利用簡(jiǎn)單有效的方法獲得高質(zhì)量的溶解漿。

3.1開(kāi)發(fā)新原料

國(guó)外制備溶解漿大都采用木材，而我國(guó)的森林資源匱乏，分布也非常不均，但我國(guó)有很多非木材資源，例如竹子、蔗渣、稻麥草、玉米秸稈、蘆葦、麻類等。在我國(guó)南方，竹材資源豐富，并且竹材制溶解漿，α-纖維素含量可達(dá)94%以上，但反應(yīng)性能較差，必須與桉木溶解漿混合使用，僅用于生產(chǎn)黏膠短纖維。玉米在我國(guó)作為一種主要的農(nóng)作物，玉米秸稈資源在我國(guó)也是相當(dāng)豐富的，而且其價(jià)格低廉，使用玉米秸稈作為原料不僅能解決制備溶解漿木材原料短缺的問(wèn)題，又能降低成本。劉建華等[13]對(duì)玉米秸稈進(jìn)行浸漬處理后，利用一次蒸煮、三次升溫的堿法蒸煮方式制得了溶解漿，經(jīng)漂白后，α-纖維素含量≥92.1%，黏度10.5±1mPa.s，白度≥81%ISO。造紙級(jí)漿板也可以用于制備溶解漿，馮濤等[14]利用本色未漂竹紙漿改性得到了溶解漿。該工藝堿液中加入了蒽醌及其衍生物，所得漿粕的α-纖維素含量85%～95%，黏度12～18mPa.s。

3.2改進(jìn)溶解漿的反應(yīng)性能

3.2.1化學(xué)方法

許多研究表明，化學(xué)處理對(duì)于降低半纖維素含量非常有效，而且加入一些化學(xué)藥品可以保護(hù)纖維素，可以制備出高纖維素，低半纖維素和木素的較高性能的溶解漿。亞硫酸鹽法溶解漿α-纖維素含量一般可達(dá)到90%～92%，預(yù)水解硫酸鹽法溶解漿α-纖維素含量可達(dá)到95%～98%。馬彩霞[15]研究了二甲基二環(huán)氧乙烷(DMD)預(yù)處理不同漂白工藝對(duì)馬尾松漿粕性能的影響，通過(guò)測(cè)定漿料的聚合度、α-纖維素含量、白度確定出了最佳的DMD預(yù)處理工藝：丙酮∶過(guò)硫酸氫鉀為6∶8、丙酮和過(guò)硫酸氫鉀總量為14g／L、溫度為60℃、時(shí)間為100min。對(duì)DMD預(yù)處理前后的漿料進(jìn)行X射線衍射檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：未處理前的纖維素結(jié)晶度為81.95％，處理后的纖維素結(jié)晶度為83.23％。MSarwarJahan[16]研究了預(yù)水解添加乙二胺的燒堿AQ法制備黃麻溶解漿，取得了很好的效果。

3.2.2生物方法

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，因?yàn)樯锩傅母咝院铜h(huán)保性，近年來(lái)利用生物酶來(lái)提高溶解漿的反應(yīng)性能的研究也有很多。呂衛(wèi)軍等[17]對(duì)毛竹預(yù)水解漿與非預(yù)水解漿的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)：預(yù)水解處理后漿料的灰分含量、鐵離子含量高，錳酸鉀值高，白度較低，不利于后續(xù)蒸煮和漂白。非預(yù)水解漿性能優(yōu)于預(yù)水解漿，但聚戊糖含量偏高。他們?cè)诖饲疤嵯绿剿髁朔穷A(yù)水解漿生物處理降低聚戊糖的可行性及其漿料性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌性木聚糖酶和真菌性木聚糖酶能降低聚戊糖含量18.8%左右，二者差異不顯著（P>0.05)。

3.2.3化學(xué)法與生物法混合

現(xiàn)在，有研究發(fā)現(xiàn)可以利用化學(xué)品與生物酶混合來(lái)制備溶解漿，并取得了不錯(cuò)的效果。張?jiān)频萚18]采用木聚糖酶和NaOH協(xié)同處理，證明可以明顯提高漿料中的α-纖維素含量，降低聚戊糖的含量。經(jīng)過(guò)木聚糖酶和NaOH的協(xié)同處理，漿料能夠滿足大部分溶解漿的要求。另外，木聚糖酶和NaOH的協(xié)同處理可以很明顯地除去漿料中的灰分，從而提高了溶解漿的潔凈度。蒲俊文等[19]發(fā)明了一種運(yùn)用化學(xué)和生物混合的方法制備竹材溶解漿的方法，具體方法是對(duì)漂白后的非預(yù)水解硫酸鹽竹漿板進(jìn)行細(xì)菌性木聚糖酶處理。其中使用細(xì)菌性木聚糖酶與Tween80共同作用于漿料，所得漿粕α-纖維素含量達(dá)到92.03%，聚戊糖含量為6.00%，聚合度為1367，白度88.4%ISO。本實(shí)驗(yàn)室[20]也采用生物酶和化學(xué)試劑發(fā)明了一種利用生物酶對(duì)溶解漿的純化工藝，明顯提高了α-纖維素的含量，具體工藝為將紙漿進(jìn)行酸性水解處理，然后經(jīng)過(guò)酶解處理。酸性水解的酸濃度為0.5%～1.0%，酶解處理中酶含量為0.1～0.8IU/g，半纖維素酶的含量為1～2IU/g。借助于酸性水解和酶解共同作用對(duì)半纖維素進(jìn)行降解脫除，楊木溶解漿α-纖維素含量為97.0%，白度89.0%ISO；棉稈溶解漿α-纖維素含量為93.0%，白度68.0%ISO。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著人們生活質(zhì)量提高，對(duì)溶解漿的需求量會(huì)越來(lái)越大，發(fā)展前景十分廣闊。目前，國(guó)內(nèi)外都在努力開(kāi)發(fā)新的原料以滿足需求量的增長(zhǎng)，用許多新原料制備的溶解漿已投放市場(chǎng)，例如竹制溶解漿。通過(guò)化學(xué)方法制得的漿粕中的α-纖維素含量不高，聚戊糖含量較高，聚合度分布不均，反應(yīng)性能較差，制備的產(chǎn)品品質(zhì)和檔次低，很難滿足高檔產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)原料的要求。因此，溶解漿的反應(yīng)性能還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。