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编辑：智桥小编 造纸配料中的主要组份是纤维和细小纤维，它们在造纸过程中发生的各种化学的、胶体的、表面的作用，直接影响化学添加剂的效能和纸机的操作性能。 从纤维和细小纤维的结构和化学组成入手，可以深入了解纤维和细小纤维的湿部化学特性和纤维素纤维动电特性的影响因素。 目前用于造纸的纤维以植物纤维为最重要。图1为一根木纤维横断面的解剖简图，可见植物纤维壁是由胞间层、初生壁和次生壁组成的。 胞间层是细胞间的连接层，主要成分是木素。初生壁是细胞的外层，含有较多的木素和半纤维素，是一层多孔组织。次生壁是细胞壁的内层，可分为外层s1、中层S2和内层S3层。外层S1由若干层细纤维的同心层组成，中层s2由若干细纤维的同心层组成，是纤维细胞的主体，纤维素和半纤维素的含量高，木素含量少，次生壁的内层s3由层数较少的细纤维同心层组成，木素含量低，纤维素含量高。 总的来说，纤维壁厚度对纸的性能形成是非常重要的，厚壁纤维没有薄壁纤维的适应性好，厚壁纤维撕裂阻强和抗张力低，打浆困难，对光的散射性差。 纤维和细小纤维的许多化学性能取决于它们的化学组成，以木纤维为例，其大致组成为 40%～50%纤维素，20%～30%半纤维素，20%～30%木素，1%～10%的抽提物。前三种主要成分的分子结构如下。 纤维素是由葡萄糖单元通过C1和C4缩醛键结合的苷键多糖结构，葡萄糖键为p构象，图2示出纤维素分子结构的示意图，一根纤维大约由10000个葡萄糖单元组成，葡萄糖单元以平面锯齿状连在一起，纤维表面的纤维素链含有羟基，羟基会参与纸中纤维间结合。 半纤维素也是一种多糖结构，包括木糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖等，有支链，比纤维素分子量低，通常含有400个葡萄糖单元。半纤维素与水强烈反应并在打浆中对纤维润胀有很大作用，也对纸中纤维间结合力有帮助。阔叶木半纤维素以聚木糖为主，针叶木半纤维素则以聚葡萄糖甘露糖为主。图3为阔叶木半纤维素聚木糖分布的示意图。 木素对木材中纤维在一起起主要作用，由苯丙烷基单元组成，包括许多C —C 键。呈网状结构，分子量高，结构复杂(见图4)。木素对纤维结合能力有不利影响，在水中对纤维的润涨有阻止作用。 图5示出纤维壁各层的平均化学成分，很明显，纤维素和半纤维素的成分在纤维壁外层靠近中间薄片处很低，逐渐向壁内增大，另一方面，木素的比例在胞间层和初生壁最高，向内逐渐降低。 本文认为配料中能通过200目筛的部分为细小纤维。在配料中细小纤维的量主要取决于回用的废纸、磨浆工段的采用、损纸的利用、纸机单程留着情况以及整个系统的白水回收等。 纤维和细小纤维的化学特性主要表现为吸附性能、润涨性能、离子交换性能等。主要受到纤维和细小纤维比表面积、表面电荷和表面化学组成的影响。 纤维和细小纤维的表面电荷受其表面化学组成及电离状态的影响，也受吸附添加剂的数量和性质的影响，纤维和细小纤维总是带负电荷，在有盐溶解时，该吸附过程一般称为离子交换过程。 纤维和细小纤维的离子交换对许多造纸现象是很重要的，其中有界面动电特性、染料的吸附、Al3+、聚合电解质、松香胶以及纤维和细小纤维的絮凝等，纤维对各种离子的吸附强度依次为：N+(CH3)4<Li+<Na+<K+<Ag+<Ca2+=Mg2+Ba2+<A13+，这些阳离子对负电荷的中和能力也遵循以上次序，所以A13+离子的吸附性将会改变纤维的表面电性。另外打浆度、pH值和铝盐对纤维素动电特性也有重要的影响。 从湿部化学的定义可知，细小组分是湿部化学中的重要角色。下面我们来看看细小组分的具体内涵。众所周知，上网纸料是含有各种大小、形状和组成不同的固体物料的悬浮液，纸浆中除了或多或少地存在着整根纤维以外，还存在着相当数量的细小纤维。它们是来自纤维原料中的小细胞和自纤维上撕裂下来的碎片或碎屑，加入到纸料中的颜料和填料也作为细小粒于而存在。此外，由于抄造和纸张性能的需要，还需要加入多种不同的湿部添加剂，如，胶料、淀粉；增强剂、以及染料等等。 一般说来，纸浆中通过75μm小孔(200目)的粒子构成细小纤维部分。这一定义，是根据在显微镜下，对通过若干不同网目筛网的细小纤维和留在筛网上经过洗涤后的纤维的比较而定的。纸料中的细小组分则包括细小纤维和加入到纸浆中的颜料和填料。对于草类原料来说，细小组分还应该包括杂细胞。 细小纤维是一种宽度为0.1～0.5μm长儿十微米的棒状、半结晶的微细纤维物料。因细小纤维颗粒体积小，比表面积大，大约是纤维的5～8倍。由于比表面积强烈地影响着表面吸附，使得它与纤维的主要区别不仅是在化学组成方面，更重要的是其吸水润胀能力为纤维的2～3倍，它的行为在很多方面与胶体物质相似。 |
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