纤维表面润湿性能及其与纤维结合性能的响应关系研究

安帅 谢晶磊 王欣 程芸 张红杰

摘要：对南方松热磨机械浆纤维进行PFI磨浆处理，通过“液桥法”分析纤维接触角，进而计算表面能用于表征纤维表面润湿性能，最终建立纤维表面润湿性能与纤维结合性能之间的响应关系。结果表明，随着机械处理程度的加深，纤维表面木素含量从87.13%降低到77.51%，纤维表面润湿性能得到改善（表面能从46.63 mJ/m2上升到54.45 mJ/m2，表面电荷从48.382 mmol/kg上升到60.382 mmol/kg），结合强度指数从4.63 N·m/g提升到10.9 N·m/g。实验发现，纤维表面润湿性能与结合强度指数以及纸张的松厚度之间存在二次函数关系，且相关系数均大于0.9。从表面润湿性能与松厚度之间的关系方程可知，纸张松厚度随纤维表面润湿性能降低而降低的较小，在整个机械处理过程中从4.95 cm3/g下降到3.57 cm.3/g，这表明可通过改善纤维表面润湿性能来达到在不显著影响纸张松厚度的前提下提高纤维结合性能的目的。

关键词：木质纤维；润湿性；表面能；表面木素；结合性能

中图分类号：TS71.2

文献标识码：A

DOI：10.11980/j.issn.0254 508X.2018.12.001

木质纤维具有可生物降解、可回收利用等优点，在多个领域有着广泛的应用，如纤维复合材料领域[12]和制浆造纸领域[3]等。决定纤维应用的关键因素是纤维本身的性能，包括纤维表面性能和内部性能两部分。其中，纤维表面润湿性能是纤维表面性能的重要指标之一，在纤维表面化学组成中，碳水化合物是亲水性物质，而木素是疏水性物质，二者的比例是决定纤维应用的基础，在从植物纤维原料中分离出单根纤维的过程中，传统的制浆过程可以理解为是在此分离过程中努力平衡纤维表面亲水性物质和疏水性物质间的比例。……