荧光增白剂在高得率浆纤维细胞壁上扩散行为的研究

高得率浆是环境友好型的绿色环保纸浆，在高级纸生产中可以替代部分阔叶木漂白硫酸盐浆。高级纸对白度要求高，荧光增白剂是提高高级纸白度的有效途径，但是荧光增白剂在高得率浆纤维上的增白效率较低，成为高得率浆在高级纸中使用量和使用范围进一步扩大的技术瓶颈。本项目在前期工作基础上，从荧光增白剂分子水平考察其在高得率浆纤维细胞壁微观结构的分布、扩散行为机理；采用荧光纤维切片表征荧光增白剂在高得率浆纤维细胞壁上的分布；应用图像分析软件ImageJ定量分析荧光增白剂在纤维细胞壁上的扩散；根据菲克第二定律构建荧光增白剂在高得率浆纤维细胞壁上扩散行为的数学模型。从而在上述基础上，深层次地揭示荧光增白剂在高得率浆纤维细胞壁上的扩散行为机理，阐明荧光增白剂与高得率浆纤维之间的相互作用，为有效提高荧光增白剂在高得率浆纤维上的增白效率和开发新型的荧光增白剂及其载体奠定理论和技术基础。

本项目对荧光增白剂在高得率浆纤维细胞壁上的扩散行为进行了研究，在含高得率浆在纸料中，随着高得率浆含量的增加，荧光增白剂的增白效率下降，其原因可以解释为木素对荧光增白剂的淬灭效应，高得率浆中的木素与荧光增白剂竞争紫外光，木素含量的增加会降低荧光增白剂可用的紫外光，使得荧光增白剂的增白效率下降。共聚焦荧光显微镜图显示了荧光增白剂分布在高得率浆纤维的表面和胞腔，荧光增白剂在阔叶木漂白硫酸盐浆纤维上则分布在全部纤维结构中。湿部化学助剂对含高得率浆纸料中荧光增白剂的淬灭效应有不同的影响，高电荷密度、低分子量的聚乙烯亚胺对荧光增白剂的淬灭效应明显，降低了荧光增白剂的增白效率。阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉等对荧光增白剂的淬灭效应影响不明显。填料能够提高纸页的白度，在有荧光增白剂添加的时候，轻质碳酸钙加填的纸页比重质碳酸钙加填的纸页有更高的白度提升。. 对木素与荧光增白剂的相互作用进行了研究，研究了松木、杨木、云杉等三种原料的磨木木素与荧光增白剂的相互作用对纸页光学性能的影响，研究发现云杉磨木木素与荧光增白剂的相互作用对纸页光学性能的影响最小，其次为杨木、松木。随着磨木木素含量的增加，荧光增白剂的增白效率降低。根据荧光增白剂在高得率浆纤维细胞壁上扩散的规律，研究了高得率浆中的木素含量、种类和分布对荧光增白剂增白效率的影响，构建了基于Kubelka-Munk木素对荧光增白剂增白效率影响的数学模型。. 研究了阳离子淀粉、聚乙烯醇和瓜尔胶等对含高得率浆纸页荧光增白剂增白效率的影响，研究发现高取代度的阳离子淀粉可以提高含高得率浆纸料荧光增白剂的增白效率，并且阳离子淀粉的添加可以提高纸页的强度性能，聚乙烯醇和瓜尔胶等高分子聚合物对含高得率浆纸料荧光增白剂的增白效率没有提高作用。在施胶加填和涂布过程中可以提高荧光增白剂的增白效率。