對硬頭黃、巨竹、馬甲竹和梁山慈竹的化學(xué)成分和纖維形態(tài)進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明, 4種竹子的綜纖維素含量相對較高,木素和聚戊糖含量與闊葉材相當(dāng),抽出物含量較高。從纖維形態(tài)看,馬甲竹和巨竹的纖維長度及長寬比zui大,硬頭黃在 1.0~3.0mm范圍內(nèi)的纖維含量zui高。通過兩種方法解離纖維原料, 我們利用纖維測定儀判斷竹子的纖維含量,纖維測定儀的測定結(jié)果表明:消酸 氯酸鉀法適合于硬頭黃原料的細(xì)胞解離,冰醋酸 -過氧化氫法用于巨竹、馬甲竹、梁山慈竹的細(xì)胞解離更好。
竹子屬多年生單子葉禾本科植物,是一種優(yōu)良的造紙纖維原料。據(jù)統(tǒng)計(jì),*竹類植物約有 70多屬1200多種,主要分布在熱帶及亞熱帶地區(qū),少數(shù)竹類分布在溫帶和寒帶。中國是世界上竹類資源zui豐富的國家,有 500多種,栽培面積、蓄積及年產(chǎn)量居世界。因此,發(fā)展竹類作為造紙?jiān)蠈τ谖覈@樣一個(gè)森林資源覆蓋率較低的國家來說,是一個(gè)有效解決造紙用材短缺的重要途徑。目前為止,國內(nèi)報(bào)道的有關(guān)竹子的化學(xué)成分、纖維形態(tài)以及制漿性能的研究主要有云南箭竹、油簕竹、金平龍竹、云南甜竹和料慈竹等;而對于硬頭黃、巨竹、馬甲竹和梁山慈竹作為造紙?jiān)系难芯枯^少,只對越南巨竹的纖維形態(tài)與組織比量及四川硬頭黃的木素和纖維素的含量進(jìn)行了研究。為探討更多竹材資源用作造紙?jiān)系男阅?,本文對硬頭黃、巨竹、馬甲竹和梁山慈竹的化學(xué)成分和纖維形態(tài)進(jìn)行了分析研究,為其合理利用提供科學(xué)依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)用的硬頭黃、巨竹、馬甲竹均采自四川省長寧縣長寧鎮(zhèn)世紀(jì)竹園,人工劈成長3~4cm,寬、厚2~4mm的小竹條,風(fēng)干后,用微型粉碎機(jī)粉碎,取 40~60目竹粉,貯存于帶磨砂玻璃塞的廣口瓶中,平衡水分,供分析使用?;曳?、冷熱水抽出物、 1%氫氧化鈉抽出物、苯醇抽出物、綜纖維素、聚戊糖、木素等項(xiàng)目的分析均參考《制漿造紙分析與檢測》。
選取有代表性的纖維原料試樣,將其沿縱向切成火柴棍大?。s為 1mm×2mm×30mm),取數(shù)根放在水中多次煮沸,并換水?dāng)?shù)次,以排除試樣中的空氣,直至試樣下沉。然后將試樣中的水倒出,用兩種方法解離纖維原料。冰醋酸 -過氧化氫法:將 1:1的冰醋酸 -過氧化氫( 30%~35%)溶液及試樣放入帶螺口的耐熱塑料瓶中,在 60℃保溫箱中浸泡試樣約 30~48h,直至試樣變白,試樣經(jīng)充分洗滌后,將纖維分散制成0.1%濃度的纖維懸浮液,用浙江托普儀器生產(chǎn)的粗纖維測定儀進(jìn)行分析測定。消酸 -氯酸鉀法:將試樣放入帶螺口的耐熱塑料瓶中,再注入 30%的消酸淹沒試樣,加入少量氯酸鉀,在水浴鍋中煮沸至試樣膨大且顏色變白即可取出,充分洗滌后,制成 0.1%濃度的纖維懸浮液,用CXC-06型號進(jìn)行測定。
竹子的化學(xué)成分是判別能否成為的造紙?jiān)系囊粋€(gè)重要因素,同時(shí)也是合理利用纖維原料、制定制漿工藝技術(shù)條件的重要依據(jù)?;曳执笮σ话阒茲{造紙生產(chǎn)影響不大,但在生產(chǎn)絕緣紙漿和精制漿時(shí),要求控制在一定的數(shù)量以下。灰分分析的結(jié)果表明,與云南箭竹、油竹、金平龍竹、料慈竹相比,硬頭黃和馬甲竹的灰分相對較低,分別為 1.31%和 1.38%。
山慈竹的灰分相對較高,分別達(dá)到 3.24%和 3.00%。在制漿過程中,灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高會影響堿回收,因此,使用巨竹和梁山慈竹作為造紙?jiān)蠒r(shí),應(yīng)注意避免“硅干擾”對堿回收帶來的不利影響。
抽出物主要包括可溶性糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、樹脂、香精油、單寧、色素等,其組成十分復(fù)雜,這些物質(zhì)因極性、酸堿性和分子質(zhì)量的不同,在不同溶劑中的溶解度各不相同。由表 1可知, 4種竹子的冷、熱水抽出物含量相差不大; 1%NaOH抽出物,與油竹、金平龍竹、云南甜竹相比相對較高,zui低硬頭黃為 24.00%,zui高梁山慈竹達(dá) 30.88%;苯醇抽出物,馬甲竹zui高,達(dá) 6.50%,巨竹zui低,為2.84%,硬頭黃和梁山慈竹與參照竹材相當(dāng)。竹子原料及其他參照竹的化學(xué)成分抽出物含量對生產(chǎn)過程和產(chǎn)品性能均有影響,尤其是 1%NaOH和苯醇抽提物。前者是衡量經(jīng)濟(jì)效益和污染程度的重要指標(biāo)之一, 1%NaOH抽出物多,則堿耗量大;后者含量高則會延緩蒸煮過程,影響紙漿顏色等。
木素、纖維素、半纖維素是竹材纖維細(xì)胞壁的主要成分,它們是判斷原料利用價(jià)值高低、確定制漿工藝的主要依據(jù)。木素的含量是制定合理蒸煮與漂白工藝條件的重要依據(jù),含量越高,蒸煮越困難,消耗的化學(xué)藥品也越竹、云南甜竹、料慈竹。綜纖維素含量高于云南箭竹,而低于油竹、云南甜竹、料慈竹。聚戊糖含量均高于油竹、金平龍竹、云南甜竹、料慈竹;以硬頭黃為zui高,達(dá) 23.75%,巨竹zui低,為 20.27%??傊?種竹子原料的化學(xué)成分與其他的造紙?jiān)舷啾?,灰分含量?1.3%~3.3%,高于木材原料而低于草類原料; 1%NaOH抽出物為24%~31%,比木材原料高但低于草類原料;聚戊糖含量在 20%~24%范圍之間,與闊葉木和草類原料相近,但比針葉木高一倍左右;木素含量在22%~26%范圍內(nèi),和闊葉木相當(dāng);綜纖維素含量為 68%~73%,介于針葉木和闊葉木之間。綜上所述, 4種竹子原料化學(xué)成分的指標(biāo)均符合造紙工業(yè)對紙漿材的質(zhì)量要求,是較好的造紙?jiān)稀?
纖維形態(tài)是指纖維的長度、寬度、長寬比、細(xì)胞壁厚、腔徑、壁腔比以及纖維的外形等。不同的造紙?jiān)嫌胁煌睦w維形態(tài),在評價(jià)造紙?jiān)系膬?yōu)劣時(shí),纖維形態(tài)是重要的依據(jù)之一。實(shí)驗(yàn)采用纖維測定儀來測定纖維的長度和寬度,以馬甲竹的纖維質(zhì)量為*,質(zhì)量平均纖維長度達(dá) 2.284mm,長寬比為110.9;巨竹次之,質(zhì)量平均纖維長度為 2.131mm,長寬比為 115.8。4種原料根據(jù)纖維長度的大小排列如下:馬甲竹 >巨竹 >梁山慈 >硬頭黃。硬頭黃的纖維zui短,但質(zhì)量平均纖維長度也達(dá)到了1.844mm。一般認(rèn)為,纖維長度越長、長寬比大于50,纖維交織能力更強(qiáng),成紙強(qiáng)度就更高。因此,從纖維長度、寬度及長寬比來看, 4種竹子均屬于優(yōu)良的造紙?jiān)稀?br /> 兩種解離方法的測定結(jié)果表明,用冰醋酸 -過氧化氫法解離得到的纖維長度總體比消酸 -氯酸鉀解離的纖維要長。對于硬頭黃來說,消酸 -氯酸多。纖維素和半纖維素以綜纖維素含量表示,是衡量纖維原料制漿得率的重要指標(biāo),含量越高,制漿得率越高。鉀法對纖維的破壞較小,解離的纖維長度較長,而其他3 種竹子用此方法解離的纖維要比用冰醋酸-過氧化氫法解離的纖維短。因此,就4 種竹子來說,消酸-氯酸鉀法適合于硬頭黃細(xì)胞的解離,冰醋酸-過氧化氫法用于巨竹、馬甲竹、梁山慈竹的細(xì)胞解離更好。纖維長度分布頻率是指每一長度級別纖維的根數(shù)占該種纖維總根數(shù)的百分率,它是衡量原料中纖維長度分布均勻性、確定紙漿原料配比的重要依據(jù)。測定結(jié)果顯示,經(jīng)冰醋酸-過氧化氫法解離后,竹子原料分布在1.0~3.0mm 范圍內(nèi)的纖維含量為60% 左右,其中zui高的是硬頭黃, 達(dá)70.6%。馬甲竹的纖維分布在4.0mm 以上的比例高達(dá)13.3%,遠(yuǎn)高于其他3 種竹子。硬頭黃的灰分zui低,為1.31%;巨竹苯醇抽出物zui低,為2.84%;1%NaOH抽出物硬頭黃zui低,為24.00%;木素含量梁山慈竹zui低,為22.28%;綜纖維素含量硬頭黃zui高,為72.37%。
竹子原料中,以馬甲竹的纖維質(zhì)量為*,質(zhì)量平均纖維長度達(dá)2.284mm,巨竹次之,為2.131mm,兩者的纖維長寬比均大于110。纖維長度的大小依次排列為:馬甲竹> 巨竹> 梁山慈竹> 硬頭黃。竹子原料近60% 的纖維分布在1.0~3.0mm 范圍內(nèi),其中zui高的是硬頭黃,達(dá)70.6%。馬甲竹在4.0mm 以上的長纖維組分含量高達(dá)13.3%。消酸-氯酸鉀法適合于硬頭黃原料的細(xì)胞解離,冰醋酸-過氧化氫法用于巨竹、馬甲竹、梁山慈竹的細(xì)胞解離更好。更多測量植物及糧食品質(zhì)的儀器:脂肪測定儀、蛋白質(zhì)測定儀、面筋數(shù)量和質(zhì)量測定儀。
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