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| 編輯推薦： |
芬兰造纸科学技术水平处于世界前列，近期修订出版了《造纸科学技术丛书》。该丛书共20卷，涵盖了产业经济、造纸资源、制浆造纸工艺、环境控制、生物质精炼等科学技术领域，引起了我们业内学者、企业家和科技工作者的关注。
本书是芬兰造纸工程师协会组织编写的20本造纸书中的一本。本书论述了纸浆及各组分的湿部化学基本特性、原料间胶体化学作用、造纸添加剂及其作用原理、内部施胶过程技术问题、沉积物形成及控制、纸机微生物形成过程及预防措施、湿部化学分析方法等。
本书实用性与先进性较强。本书可供与造纸和造纸化学品相关企业、科研院所的科研、管理与工程技术人员阅读参考，也可作为高校相关专业师生的科研与教学参考用书。
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| 關於作者： |
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张素风，女，1972年6月生，祖籍山西洪洞，现任陕西科技大学教授，博导，制浆造纸工程学术带头人，1996年7月本科毕业于西北轻工业学院制浆造纸工程专业。主要研究方向为纸基功能复合材料成形技术及机理研究、纸基固体废弃物资源化利用技术、功能酶与纸机系统优化研究。先后主持国家自然科学基金、陕西省重大专项科研计划、ABB技术有限公司、中钞实业有限公司等多项纵横向科研项目，参与国家863计划2项。在国内外学术期刊和学术会议上发表论文150余篇，获国家发明和实用新型专利20余项，2014年获陕西省专利奖一等奖1项，省级挑战杯银奖1项，教育厅科技奖1项，2013年获陕西省科学技术一等奖1项，二等奖1项，2009年获陕西省科技进步二等奖1项，2013年获陕西省教学成果一等奖1项，2005年获中国造纸学会蔡伦青年科技奖1项。
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| 目錄：
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第1章 绪论
1.1 造纸术历史记事
1.2 纸浆的基本知识
1.3 纸的种类和用途
1.4 造纸化学的重要性
1.5造纸术的传播
1.6 Viscose与Rayon的区别
1.7 卷对卷制程
1.8 REACH法规
参考文献
补充阅读文献
第2章 造纸化学的基本特性
2.1 引言
2.2 纸浆的表面性能
2.2.1 纤维和细小纤维的表面结构
2.2.2 纸浆的表面化学组成
2.2.3 纸浆的表面电荷
2.3 填料的表面性能
2.4 造纸添加剂的基本性能
2.4.1 聚合物
2.4.2 固定剂
2.4.3 助留剂
2.4.4 干湿强剂
2.4.5 施胶剂及施胶乳液
2.4.6 松香胶施胶
2.4.7 中性施胶
2.5 影响添加剂吸附的因素
2.5.1 聚合物性能
2.5.2 纸浆性能
2.5.3 水介质性能
2.6 造纸原料之间的胶体相互作用
2.7 流体力学和动力学对造纸工艺过程的影响
2.8有关概念及知识
2.8.1己烯糖醛酸
2.8.2 胶体稳定性的DLVO理论
2.8.3唐南平衡
2.8.4聚合物链的回转半径
2.8.5细小纤维及表面电荷
2.8.6 溶解与胶体物质
第3章 造纸添加剂
3.1 引言
3.2 矿物填料和颜料
3.2.1造纸填料 - 71 -
3.2.2涂布和特殊颜料 - 75 -
3.2.3填料对纸张性能的影响 - 79 -
3.2.4矿物质填料使用技术 - 88 -
3.2.5填料留着率 - 89 -
3.2.6当前新兴的颜料加填技术 - 92 -
3.2.7加填纸需要更大的强度
3.3 造纸化学品
3.4 功能化学品
3.4.1干强度化学品
3.4.2湿强度化学品
3.4.3施胶剂
3.4.4染料和光学增白剂
3.4.5纸张涂料添加剂
3.4.6涂料中其他功能性化学品
3.5 过程化学品
3.5.1固定剂
3.5.2吸附剂
3.5.3助留和助滤聚合物
3.5.4消泡剂
3.5.5杀菌剂和洗涤类助剂
3.5.6其他过程性化学品
3.5.7化学品用量
3.5.8湿部添加剂的工艺过程控制
3.6 添加剂的经济性
3.7 未来展望
3.7.1纳米技术
3.7.2单分子层自组装
3.7.3 REACH法规
第4章 纸张内部施胶
4.1 引言 -
4.2 历史背景 -
4.3 施胶的基本机理
4.3.1纤维和纸张表面
4.3.2润湿和铺展
4.3.3粗糙和多相表面
4.3.4毛细管渗透 -
4.4 施胶程度和机理
4.4.1施胶效果的测试
4.4.2 纸张表面和施胶机理分析
4. 5 松香施胶
4.5.1松香胶来源与合成
4.5.2酸性造纸中松香胶施胶
4.5.3中性造纸松香胶施胶
4.6 ASA施胶
4.6.1 ASA的合成
4.6.2 ASA乳液的制备
4.6.3 ASA施胶的反应式
4.6.4 ASA在纸张表面的扩散和润湿
4.7 AKD施胶
4.7.1 AKD分散体的制备
4.7.2 AKD在纸张表面的反应、扩散和润湿
4.7.3施胶逆转
4.8施胶剂的比较
第5章 沉积物的形成与控制
5.1 引言
5.2 沉积物（胶粘物）
5.2.1来源
5.2.2沉积物形成原理
5.2.3沉积物的形成对过程运行的影响
5.3 过程控制
5.3.1基本知识 - -
5.3.2沉积物控制剂 --
5.3.3实际举例 - -
5.4 结论 - -
第6章 纸机系统微生物学
6.1 引言 -
-
6.2 微生物-纸机宿敌
6.2.1微生物分类学
6.2.2细菌
6.2.3细菌按功能分类
6.2.4 真菌
6.2.5其它微生物
6.3 纸机微生物的生长
6.3.1纸机系统利于微生物生长
6.3.2纸机的生态环境在生产中的变化
6.4 微生物带来的问题
6.4.1微生物沉积物（黏泥和生物膜）
6.4.2 生物膜形成地预防和控制
6.4.3其它纸机运行问题
6.4.4原材料腐烂
6.4.5厌氧微生物引起的问题
6.4.6耐热孢子菌
6.5 如何避免微生物带来的问题
6.5.1应用杀菌剂
6.5.2不同种类杀菌剂的应用
6.5.3其它控制微生物的方法
6.5.4生产内部的良好管理
6.6 微生物分析
第7章 湿部化学分析方法综述
7.1 引言
7.2 湿部化学品基本性质
7.3 分析方法种类及说明
7.4造纸过程白水的化学特性
7.4.1 木材中化合物的分析
7.4.2 造纸添加剂
7.5 白水系统在线工艺过程测试方法-
7.6造纸白水循环过程组分变化及控制措施
7.6.1造纸白水的循环
7.6.2造纸白水的化学组成
7.6.4白水封闭循环过程中控制DCS产生问题的主要措施
7.7白水中碳水化合物其他分析方法
7.8各类分析方法基本原理及应用
7.8.1超滤和反相渗透
7.8.2色谱法
7.8.3质谱法及仪器联用测试 -
7.8.4原子吸收光谱法和紫外光谱
7.8.5萃取分离
7.8.6飞行时间二次离子质谱仪
7.9 结论和未来展望
第8章 中国造纸填料和添加剂发展及应用特点
8.1引言
8.2 填料的性能及应用
8.2.1 填料的性能
8.2.2填料的种类及应用
8.3 化学品添加剂的发展及应用
8.3.1中国造纸化学品工业发展情况
8.3.2 造纸化学品的性能及应用
8.4 中国造纸化学品发展特点
8.4.1 发展特点与存在问题
8.4.2造纸化学品发展目标和方向
8.5造纸化学品应用技术与装备
8.5.1 湿部综合应用技术
8.5.2层间增强技术
8.5.3表面施胶技术
8.5.4一些重要的应用装备
附录 造纸化学中重要的常用物质及化合物结构示例
计量单位换算表
全书缩写词汇
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1.1 造纸术历史记事
2000年前在中国发展起来的造纸技术，被公认为可能是人类最重要的发明。然而更广泛地讲，纸的起源可以考虑追溯到更早时候。那是约5000年前，古埃及人就用一种表面平整、分布均匀的薄片来书写，这种片状材料是用一种植物，纸莎草[Papyrus为尼罗河三角洲生长的一种类似芦苇的水生莎草科植物，属多年生绿色长秆草本，切茎繁殖，叶呈三角，茎中心有髓，白色疏松。纸莎草茎部富有纤维，把硬的外层去除后，里面的芯剖为长条，彼此排列整齐，连接成片就可以造纸。一张纸莎草纸共有两层，上层用于书写，它和下层叠在一起经过敲打后，芯内的酵素就会在压力下起到粘结作用。将多张长纸沿边粘结，可以制成长卷。这种纸莎草后来成为地中海地区一种通用的书写材料，希腊人、罗马人及阿拉伯人都曾经用它书写。纸莎草是古埃及文明的一个重要组成部分，古埃及人对纸莎草十分崇拜，把它当作北方王国的标志。从纸画中，我们可以看出一些国王手持纸莎草茎状的权力杖。译者注]（papyrus）制作的（纸张paper一词就来源于纸莎草papyrus）[1]。他们制作纸莎草纸的过程为：（1）收割草后，将其切削成片，然后分切为条；（2）将条状材料分别呈层状排列，然后捣击至相互粘合，并呈光滑表面，则成纸。尽管这种纸莎草制作的片材外观上与纸类似，但从制造技术方面讲，更像一种席垫或毡垫的制作方法，因此与现代的纸不同。
相比之下，中国人在早期制造用于书写的轻量纸过程中，采用的原材料非常广泛，包括植物（如竹子）和桑树内皮纤维性材料，还有旧布和渔网等。这些原料通常采用碳酸钾处理，然后精制（如浸泡）至单根纤维间完全分离。中国最早的造纸方法是，将一定量的纤维悬浮液倾倒在一个部分浸在水中的模具上，这个模具由一个木框组成，框内张着一片粗制的布，水通过粗布滤出，纤维以网布的形式留存在粗布上，这层纤维网布可以从粗布上揭起来后去干燥，即成纸。
显然，从公元前3000年到第9世纪期间，这些纸莎草和早期的纸（还有稍晚点的从公元前200年到第15世纪的带光泽羊皮纸）的应用，对当时一直试图寻找更好的材料以记录他们活动的人们来说，都非常重要。这些材料被使用之前，木材、石头、陶瓷、布、树皮、金属、丝、竹子和树叶都曾在某一时期被当作书写材料。
从最初造纸术发明开始，到中国人将造纸技术逐渐陆续传播到全世界（具体见1.5），造纸技术和纸的应用经历了一个丰富多彩的过程[1]，直到第15世纪，第一份作为日常用品的记录纸才面世。那是1455年，德国人约翰古腾堡（Johann Gutenberg，德国活字印刷发明人）采用活字印刷技术（实际上，早在几百年前由亚洲人发明）将圣经（拉丁文）印在纸上，供人阅读，这一举动开辟了大众文化传播的新时代，这种大量印刷方式促使纸张需求量快速增长。当时欧洲人造纸（造纸技术传播到欧洲时间为12世纪）采用的是回收棉布和亚麻原料，因此与旧布交易相关的大量贸易活动也快速发展起来；后来，这些造纸材料逐渐被木材纤维所替代，且纸张需求量的增长，对产品效率要求更高[2, 3]；第一台造纸机应运而生，由法国人尼古拉-路易斯罗伯特（Nicolas-Louis Robert）于18世纪90年代制造。从第19世纪开始，纸的大规模产量使造纸工业迅速兴盛起来，为报纸、杂志、书籍、纸袋和生活用纸产品等提供了大批量的纸，也被大量用于其它用途。更多关于纸的历史发展重大事件的详细资料，可以从诸如普通教科书和手册的大量相关文献中获取。
尽管造纸工艺从初期就经历了很多改进和发展，仍然还有大量技术发明影响（或改善）了纸产品的质量，造纸技术实际上仍然是一个较纯粹的工艺（rather simple process）。相关文献中对涂布纸发展的简短描述，就是早期造纸化学和纸张加工起源的一个很好例子：颜料涂布纸通常由纸基和表面涂覆的一层混合料组成，混合料至少包含有粘合剂和惰性颜料[4, 5]。一份早期的中文文献（早在公元450年）已经报道了采用淀粉施胶和石膏石（gypsum）进行表面处理，以改进纸张性能的技术；唐代期间（公元618-907年）纸的表面涂布采用白色矿物粉末和蜡，这些涂料填补了纤维间的空隙，提高了纸的抗水性和平滑度，运用于精美的书法艺术（fine calligraphy）用纸。另外，到第8世纪，阿拉伯人采用了滑石粉、石膏石或白垩石改进纸张；白垩石还可以与大米淀粉（rice starch）混合涂布在纸面，提高纸的白度。
在中世纪时代，纸张表面采用白色颜料涂布，可以适应金属尖画笔对纸表面的要求[4, 5]；之后，还有大量采用各种不同涂布纸的应用实例。19世纪早期，几种新的涂布混合料发展了起来，比如由干酪素（casein）和含中国粘土（高岭土）的动物胶相结合的混合料。除了许多化学品被开始应用外，19世纪和20世纪期间，还是新的涂布技术应用发展的重要时期。现代涂料组成中，不仅有颜料和粘合剂（典型的组分比例为90%~94%颜料和6%~10%粘合剂），还有添加剂和水。
最重要的颜料组分包括粘土、碳酸钙和硅酸钙，而粘合剂可以是亲水性的水溶性胶体物质（如淀粉和蛋白质），或是树脂（或乳胶）和液体介质中的树脂乳化物（如苯乙烯-丁二烯styrene-butadiene、聚丙烯酸酯polyacrylate、聚醋酸乙烯酯polyvinyl acetate和聚乙烯醇树脂polyvinyl alcohol resins）。这些颜料应用的基本发展趋势，是开采而来的（或天然）矿物质（粘土和研磨碳酸钙，CaCO3或GCC）正在被合成的矿物质如沉淀碳酸钙（PCC）所替代[6]。天然矿物质通常颗粒尺寸分布（particle size distribution，PSD）比较宽，还可能含有一定量的可见有色杂质；而合成矿物质颗粒的尺寸和形状可以被严格控制，有色杂质也可以同时被除去。还需要指出的是，从弱酸性造纸转变到中性造纸的动力之一，就是在中性和碱性pH值下，可以使用CaCO3作填料，不会引起其分解[7]。中性造纸环境也意味着烷基烯酮二聚体（AKD）和烯基琥珀酸酐（ASA）等合成胶料应用量逐渐增加，且正在替代传统松香胶和明矾（Al2SO43）的应用。
1.2 纸浆的基本知识
现在，制浆是指采用不同工艺，将木材或其他纤维性原料转变为纤维分离后的产品[8]，这些过程为热转化过程，过程的完成可以采用化学方法（即采用化学品）、机械方法（即采用磨浆）或者二者相结合的方法[9]。因此，纸浆一词是通指，用于代表化学浆、半化学浆、化学机械浆和机械浆。纸浆主要用来制造纸和纸板，也有部分纸浆被加工成各类纤维素衍生物（纤维素酯类和纤维素醚类）和再生纤维素（人造棉和人造丝）。
表1-1列出了工业化制浆工艺的粗略分类方法，包括不同制浆工艺的得率数据。
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