譚 微，常 江，邊智琦，鄭 起，劉 暢，郭 岳

（哈爾濱商業(yè)大學(xué) 輕工學(xué)院，黑龍江 哈爾濱）

木材纖維是制漿造紙所使用的主要原料，但我國(guó)的森林覆蓋率比較低，木材資源貧乏，森林的地域分部不平衡，可以利用的資源較少。木材資源的綜合利用率不充分，在使用木材纖維造紙時(shí)未采用高得率法制漿的生產(chǎn)工藝。隨著可持續(xù)發(fā)展觀與生態(tài)平衡觀念的落實(shí)，森林資源的使用受到了限制。這些因素造成了我國(guó)造紙?jiān)系亩倘?。造紙資源短缺的局面是制約我國(guó)造紙業(yè)發(fā)展的重要因素[1]。

我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年農(nóng)作物的產(chǎn)量都很高，隨之而來的就是大量農(nóng)作物副產(chǎn)品的產(chǎn)生，我國(guó)處理農(nóng)作物秸稈的方法主要是焚燒，大大增加了環(huán)境的負(fù)擔(dān)。另一方面我國(guó)作為木材資源匱乏的國(guó)家，造紙?jiān)弦蕾囘M(jìn)口，成本較高。玉米秸稈作為一年生植物，與木漿纖維相比成份及狀態(tài)相似，經(jīng)過一定工序的處理，可以成為造紙?jiān)?，是潛在的可再生纖維資源。因此，對(duì)玉米秸稈制備紙張的研究，可以為我國(guó)開發(fā)更加廣闊的資源替代木材，減少木材的砍伐，從而保護(hù)環(huán)境，同時(shí)，也解決了原料依賴進(jìn)口的問題，大大降低了造紙的成本，而且還解決了我國(guó)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量高無法處理的難題，減少了燃燒植物秸稈所帶來的空氣污染[2]。

1 玉米秸稈材料的特性分析

1.1 玉米秸稈的組成

玉米秸稈由皮、穰和葉3 部分組成，各部分所含的成份與纖維的形態(tài)各不相同。研究表明，穰和葉占總體的含量要比皮所占的含量多[3]。

1.2 玉米秸稈的成分

玉米秸皮中木素和纖維素的含量高，所含成分與木材差異不大，纖維長(zhǎng)而且強(qiáng)度與韌性好。玉米秸稈穰和葉中糖、粗蛋白、粗脂肪和淀粉含量較高，穰和葉為原料所制的紙漿漿液黏度較大，會(huì)出現(xiàn)過濾困難的問題[4]。

2 玉米秸皮紙張制備試驗(yàn)

2.1 原料

本研究所用材料來源于中國(guó)黑龍江阿城，為當(dāng)年收獲正常生長(zhǎng)玉米秸稈，收獲后先在室外通風(fēng)處豎立堆積，經(jīng)過2 個(gè)月左右的自然風(fēng)干后，收集作為試驗(yàn)材料。秸稈試樣形態(tài)完好，顏色正常，無明顯破損和霉變，株高為2200～2500mm，直徑為20～37mm，平均含水量為10%左右。

2.2 試驗(yàn)藥品

NaClO（A.R. 北京惠寶聯(lián)化科技有限公司）；NaOH（A.R. 天津福晨化學(xué)試劑有限公司）；漂白粉（28%～32%A.R. 天津東明區(qū)天大化學(xué)試劑）；H2O2（30%C.P. 天津市天力化學(xué)試劑有限公司）。

2.3 試驗(yàn)流程

玉米秸稈清潔→切段提取秸皮→堿煮30min→清水清洗→H2O2漂白→NaClO 漂白→清水清洗→纖維打漿細(xì)化→造紙輔料混合→抄紙→烘干。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 紙張力學(xué)性能

采用CTM8050 微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)分別對(duì)制備試樣和未處理直接抄紙的試樣的力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試取5 次試驗(yàn)數(shù)據(jù)平均值記入表2。

表2 不同目數(shù)秸稈所得紙張的各項(xiàng)性能值Tab.2 Properties of papers manufactured bydifferent mesh-number straw

試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過預(yù)處理再進(jìn)行抄造的紙張?jiān)嚇釉谧畲筝d荷、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)等方面都較未經(jīng)過處理直接抄紙的試樣有很大改善。說明堿處理和打漿細(xì)化等工序適用于玉米秸皮的預(yù)處理，能夠起到改善纖維質(zhì)量，提高成紙力學(xué)性能的作用。

3.2 紙張白度

白度是衡量紙張外觀質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，玉米秸皮中木素含量較高，加之雜質(zhì)物質(zhì)較多，所以本色紙漿顏色較深，不利于抄造白度較好的紙張。因此，需要探索一些簡(jiǎn)便實(shí)用的方法對(duì)原生紙漿進(jìn)行一定的處理[5]。本試驗(yàn)中采用H2O2和NaClO 對(duì)秸皮纖維進(jìn)行二次漂白處理，并在抄紙過程中，加入高嶺土作為填料進(jìn)行紙張?jiān)嚇影锥鹊母纳芠6]。并將試樣與前期試驗(yàn)中的未漂白試樣和氫氧化鈉漂白試樣進(jìn)行了對(duì)比。取5 次測(cè)試數(shù)據(jù)平均值作圖得下圖。

圖1 試樣白度對(duì)比Fig.1 Comparison of whiteness between samples

試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過基本漂白處理的秸皮纖維白度有明顯改善，不同的漂白方法相比，采用H2O2和NaClO 的二次漂白方式的試樣白度較氫氧化鈉漂白有所提高，并且通過試驗(yàn)過程觀察，紙漿的發(fā)黃現(xiàn)象明顯減少。通過添加高嶺土，也能夠一定程度改善試樣白度，但幅度不大?？梢耘袛噙^H2O2和NaClO2的二次漂白方式較適合于玉米秸皮的漂白處理。

4 結(jié)論

（1）玉米秸皮結(jié)果預(yù)處理后按照設(shè)定的工藝流程能夠抄造出質(zhì)量較好的試樣，并且力學(xué)性能指標(biāo)和白度基本滿足包裝用紙需要。

（2）H2O2和NaClO 的二次漂白方式能夠明顯改善試樣白度，且有效避免紙漿纖維泛黃。

［1] 常永杰.我國(guó)造紙纖維原料的現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策［J].湖北造紙，2013，（3）：40-42.

［2] 王巖，楊柏松.淺談秸稈綜合利用技術(shù)［J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2014，（7）：48-50.

［3] 王平.秸稈綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)［J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2013，（6）：67-68.

［4] 張新愛，關(guān)潤(rùn)伶.玉米秸稈加工包裝材料化學(xué)預(yù)處理?xiàng)l件研究［J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010，（7）：276-277.

［5] 張倩.淺析紙張白度［J].廣東印刷，2010，（8）：48-51.

［6] 蔡廣超,馬馳,黃科林,等.高嶺土綜合利用技術(shù)研究進(jìn)展［J].大眾科技，2013，（6）：111-114.