第二节造纸工艺过程+一+造纸原料

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1、Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,*,,*,单击以编辑母版标题样式,,单击以编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击以编辑母版标题样式,,单击以编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,第一篇 纸包装材料,,,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

2、内 容,,,,Next,Back,,,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,,,,Next,Back,,,,,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,,,,Next,Back,,,,抄纸,第二节 造纸工艺过程,,制浆,纸浆,,植物,,纸,Next,Back,,,,,,,木 材,废 纸,甘蔗,棉花

3、,小麦,Next,Back,,,,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）,Next,Back,,,,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

4、,,,,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,。,1,,1,Next,Back,,,,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

5、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。,Next,Back,,,,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,,,Next,Back,,,,,第二节 造纸工艺过程,第一章 造纸工艺,一造纸原料,,,Next,Back,,,,,,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

6、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。,Next,Back,,,,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10-20,μm。,Next,Back,,,,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

7、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。,Next,Back,,,,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,,,,,Next,Back,,,,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，

8、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。,Next,Back,,,,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,Next,Back,,,,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

9、的化学成分,Next,Back,,,,化学,成分,针叶材,阔叶材,草类,纤维素,50,50,55,半纤维素,20,30,30,木素,30,20,15,第二节 造纸工艺过程,第一章 造纸工艺,一造纸原料,,,Next,Back,,,,,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。,Next,Back,,,,纤维素的分子式为,（C,6,H,10,O,5,）n,，n,称为聚合度，纤维素的来

10、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,Next,Back,,,,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：,CH,2,OH,O,O

11、H,HO,H,OH,CH,2,OH,OH,OH,CH,2,OH,OH,OH,OH,O,O,O,O,H,n,1,4,2,3,1,2,3,4,4,3,2,1,,,,H,O,H,H,O,O,H,H,O,O,H,H,O,H,H,O,O,H,H,O,H,H,O,O,H,H,O,H,O,H,O,H,O,H,O,H,O,H,O,O,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,Next,B

12、ack,,,,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-,O,H,纤维素分子,-C-,O,,H,纤维素分子,Next,Back,,,,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,Next,Back,,,,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

13、完全的规则性，结合的比较,紧密,；,Next,Back,,,,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。,Next,Back,,,,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

14、为白色；,②,比重,：1.5 - 1.56；,（5）,纤维素的物理性质,Next,Back,,,,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,,,Next,Back,,,,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,,,Next,Back,,,,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

15、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,,,Next,Back,,,,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,Next,Back,,,,⑴,半纤维素的定义,植物细

16、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,,,Next,Back,,,,,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。,Next,Back,,,,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

17、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,Next,Back,,,,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

18、,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。,Next,Back,,,,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,,,Next,Back,,,,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

19、,OH,OCH,3,OH,OH,OCH,3,,OCH,3,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,,,Next,Back,,,,（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,,,,Next,Back,,,,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

20、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,,,Next,Back,,,,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,Next,Back,,,,第二节 造纸工艺过程,第一章 造纸工艺,,,

21、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,纤维细胞,初生壁,次生壁,细胞腔,纤维结构模型,,S1,S2,S3,Next,Back,,,,(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,,,,,Next,Back,,,,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。,,,,,Next,Back,,,,,,,,,,

22、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

23、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,致 谢,谢谢大家,,,,演讲完毕，谢谢观看！,内容总结,第一篇 纸包装材料。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。第二节 纸的制造工艺过程。第二节 造纸工艺过程。韧皮纤维：如亚麻、红麻、桑皮等。纤维状的细胞是一种厚壁细胞，简称纤维。纤维细胞主要是管胞，平均长度3-4mm，宽度为0.03mm。适合抄造表面平滑，不透明度高，而强度要求低的纸张。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。二次纤维是废纸的回收利用，是混合纤维。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。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。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。- C-。-C-。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,