阅读说明：本技术 一种以杜仲叶林模式枝木为原料制备高白度纸浆的方法 (Method for preparing high-whiteness paper pulp by taking eucommia ulmoides leaf forest mode branches as raw materials ) 是由 陈昌洲 迟明超 王功团 韦洁锐 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法。该方法以叶林模式杜仲枝木为原料,并通过碱性过氧化氢机械浆的制浆方法得到纸浆。首先,杜仲本身是名贵的经济树种,具有极高的开发价值。杜仲叶可用于提取杜仲精粉和开发功能饮料,杜仲的树皮具有极高的药用价值,杜仲胶属于天然高分子化合物,已经被广泛应用到橡胶和其他航天材料的开发和利用方面,只有大量的杜仲枝木无法被开发利用。其次,杜仲枝木与其他造纸原料相比具有纤维气孔多、易于漂白等优点,以杜仲叶林模式每年产生废料--杜仲枝木作为原料进行制浆,有利于杜仲叶林模式的综合利用,在保护环境的基础上提高农民的经济效益,也为杜仲叶林模式全综合利用起到了巨大的推进作用。(The invention discloses a method for preparing high-whiteness paper pulp by taking eucommia ulmoides leaf forest mode branches as raw materials. The method takes the leaf forest mode eucommia branch wood as a raw material, and obtains paper pulp by a pulping method of alkaline hydrogen peroxide mechanical pulp. Firstly, eucommia itself is a rare economic tree species, and has extremely high development value. The eucommia leaves can be used for extracting eucommia fine powder and developing functional beverages, the bark of eucommia has extremely high medicinal value, the gutta percha belongs to natural high molecular compounds, and is widely applied to the aspects of development and utilization of rubber and other aerospace materials, and only a large amount of eucommia branches cannot be developed and utilized. And secondly, compared with other papermaking raw materials, the eucommia ulmoides branch wood has the advantages of more fiber pores, easiness in bleaching and the like, and pulping is carried out by taking eucommia ulmoides branch wood which is waste generated in an eucommia ulmoides leaf forest mode every year as a raw material, so that the comprehensive utilization of the eucommia ulmoides leaf forest mode is facilitated, the economic benefit of farmers is improved on the basis of environmental protection, and a huge propulsion effect is also played for the comprehensive utilization of the eucommia ulmoides leaf forest mode.)

一种以杜仲叶林模式枝木为原料制备高白度纸浆的方法

技术领域

本发明属于纸浆造纸新原料开发领域。具体是一种以杜仲叶林模式枝木为原料制备高白度纸浆的方法。

背景技术

杜仲属于单科单属单种植物，为中国特有的经济树种，在中国的种植面积占全世界种植面积的95％以上。但是杜仲传统的乔林种植模式不适用于机械化操作，无法实现对杜仲的综合利用，整体的经济利用价值较低。苏印泉教授在杜仲乔林模式的基础上开发出全新的杜仲叶林模式。杜仲叶林模式与桥林模式不同，简单来说叶林模式就是改高大乔木为矮化林木的经营模式，杜仲叶林模式能够克服乔林模式的缺陷具有“当年栽植，当年收益；一次栽植，年年收益”的特点，能够实现对杜仲叶和树皮的最大限度的开发利用，并且由于叶林模式采用每年“平茬”的方式对植株进行整修，所以植株高度普遍在2m左右，适用于机械化收割；2018年杜仲枝叶被批药食同源，将会进一步促进杜仲叶林模式在中国的蓬勃发展。

叶林模式每年产生大量脱皮枝木，该枝木直径在0.5～3cm之间，由于直径太小无法用作家具原料，只能用于低价值的燃烧产热。杜仲叶林模式是一种全新经济生态林的发展模式，将保护环境和增加农民收益结合为一体，具有较高的开发价值。本发明将杜仲叶林模式所产生的大量枝木用作纸浆造纸原料，既能促进杜仲叶林模式的综合开发和利用，又能节约能源为制浆造纸提供新的原料。

公开号为CN10193603A的中国专利介绍了一种以杜仲枝木为原料制备活性炭的方法。将杜仲枝木粉碎为木屑，将其与活化剂氯化锌溶液混合均匀后超声处理4～5h；将混合均匀的原料放入管式炉中在500～800℃的条件下进行碳化；碳化后的原料经过活化剂回收、漂洗、干燥等三个工段得到活性炭。将得到的活性炭进行检测，实验结果表明活性炭的各项指标均高于国家要求标准。以杜仲枝木制备活性炭具有成本低、吸附性能好等优点，但是该方法的原料使用量较少，并不能有效解决叶林模式大面积种植后带来的枝木废弃物问题。

杜仲枝木目前是尚未被开发利用的废弃物，将其运用到制浆造纸方面主要有以下两个特点：

1.原料无需进行脱皮处理可直接进行加工。在制浆造纸过程中由于树皮纤维含量低，易于吸收化学药液所以所用原料必须经过脱皮处理，否则会影响纸张质量。因为杜仲叶林模式的产生的枝木树皮具有极高的药用价值，所以叶林模式产生的枝木为脱皮枝木，这一特点为制浆造纸企业节省大量的机械和人工成本。

2.杜仲枝木有更多的纹孔结构。杜仲叶林模式产生的枝木在地下有庞大的根系为其提供充足的水分和无机盐，枝木有着较快的生长速度，所以相邻细胞存在更多的纹孔来充当水分和养分的交换通道。在纸浆造纸过程中，大量纹孔的存在为药液的渗透以及木质素的流出提供了通道(可见附图说明中杜仲浆的扫描电子显微镜图像)。

发明内容

本发明的目的是提供一种以杜仲叶林模式枝木为原料制备高白度纸浆的方法，该方法利用杜仲叶林模式的枝木作为造纸原料，既解决了叶林模式产生的农业废弃物问题，又开发了一种全新的造纸原料，实现了农业废弃物的高值化利用，在保护环境的基础上提高了农民的收益。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

一种以杜仲叶林模式枝木为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将1～2年生杜仲枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲枝木原料进行挤压疏解，压缩比为4:1～5:1；

(3)将挤压后杜仲枝木原料放入进行第一段化学预浸渍，第一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲枝木原料的2～5％、NaOH的加入量是绝干杜仲枝木原料的2～5％、NaSiO₃的加入量是绝干杜仲枝木原料的2％，在70℃～90℃条件下浸渍1h；

(4)将经过第一段化学浸渍的杜仲枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为4:1～5:1

(5)将经过第二次挤压的杜仲枝木原料进行第二段化学浸渍，第二段化学预浸渍的药液主要包括由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲枝木原料的10％，NaOH的加入量是绝干杜仲枝木原料的3％，NaSiO₃的加入量是绝干杜仲枝木原料的2％，在70℃～90℃条件下浸渍1h；

(6)将经过二段化学浸渍的杜仲枝木原料，依次通过不同的盘磨间隙后得到高白度纸浆；

步骤(1)中所述的杜仲枝木为杜仲叶林模式的1～2年生枝，也可为杜仲其他种植模式的枝木；步骤(2)和(4)中的挤压疏解机的压缩比为4:1～5:1；步骤(3)中第一段浸渍中所使用的化学药品中NaOH与H₂O₂用量的比例为1:1。

本发明方法具有以下优势：

1.无需对杜仲枝木进行剥皮处理，可直接用于造纸生产，提高生产效率，降低生产成本；

2.化学浸渍时纹孔结构纹的存在为药液进入纤维提供了的通道(可见附图说明中杜仲浆的扫描电子显微镜图像)，提高药液的利用效率，节省了原料成本。

3.本发明方法既解决了杜仲叶模式所产生的大量枝木的储存及处理问题，又为制浆造纸行业提供了新的原料来源，在保护环境的同时，增加了农民的收入。

附图说明

图1为本发明实施例1中光照时间1年生的杜仲枝木纸张的扫描电镜图；

图2为本发明实施例3中杜仲枝木纸张的扫描电镜图；

图3为本发明实施例5中杜仲枝木纸张的扫描电镜图；

图4为本发明实施例7中杜仲枝木纸张的扫描电镜图；

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明内容进行阐述说明。下面所介绍的实施案例为本发明内容的优选方案，仅用于说明和解释本发明，不适用于限定本发明。

实施例1

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸张的方法，包括以下步骤：

(1)将1年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用单螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲叶林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为4:1；

(3)将挤压后杜仲叶林模式枝木原料放入进行第一段化学预浸渍，一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO₃的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学预浸渍的杜仲叶林模式枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为4:1；

(5)将经过第二次挤压的杜仲叶林模式枝木原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO₃的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为79.4％ISO。

实施例2

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将2年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用单螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲叶林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为4:1；

(3)将挤压后杜仲叶林模式枝木原料放入进行第一段化学预浸渍，一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学浸渍的杜仲枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为4:1；

(5)将经过第二次挤压的杜仲叶林模式枝木原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为76.5％ISO。

实施例3

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将1年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用单螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为5:1；

(3)将挤压后杜仲叶林模式原料放入进行第一段化学预浸渍，一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为5:1；

(5)将经过第二次挤压的杜仲叶林模式枝木原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为79.2％ISO。

实施例4

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将1年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用双螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲叶林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为4:1；

(3)将挤压后杜仲原料放入进行第一段化学预浸渍，一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为4:1；

(5)将经过第二次挤压的原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为78.2％ISO。

实施例5

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将1年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用单螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲叶林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为5:1；

(3)将挤压后杜仲原料放入进行第一段化学预浸渍，一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学浸渍的杜仲林模式枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为5:1；

(5)将经过第二次挤压的杜仲林模式枝木原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的杜仲林模式枝木原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为76.4％ISO。

实施例6

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将1年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用单螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲叶林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为5:1；

(3)将挤压后杜仲叶林模式枝木原料放入进行第一段化学浸渍，一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的5％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的5％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为5:1；

(5)将经过第二次挤压的原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为81.2％ISO。

实施例7

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将1年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用单螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲叶林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为5:1；

(3)将挤压后杜仲叶林模式枝木原料放入进行第一段化学预浸渍，一段化学预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为5:1；

(5)将经过第二次挤压的杜仲叶林模式枝木原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在90℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为79.4％ISO。

实施例8

一种以杜仲叶林模式枝木作为原料制备高白度纸浆的方法，包括以下步骤：

(1)将1年生杜仲叶林模式枝木锯断并切成铅笔粗细，清水浸泡24h后，将原料置于90℃的热水中处理30min；

(2)用单螺旋挤压疏解机对热水处理后的杜仲叶林模式枝木原料进行挤压疏解，压缩比为5:1；

(3)将挤压后杜仲原料放入进行第一段化学预浸渍，预浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在70℃条件下处理1h；

(4)将经过一段化学浸渍的杜仲叶林模式枝木原料用螺旋挤压疏解机进行第二次挤压疏解，压缩比为5:1；

(5)将经过第二次挤压的原料进行第二段化学浸渍，浸渍的药液由H₂O₂、NaOH和NaSiO₃组成，其中H₂O₂的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的10％、NaOH的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的3％、NaSiO的加入量是绝干杜仲叶林模式枝木原料的2％，在70℃条件下处理1h；

(6)将经过二段化学浸渍的原料，依次通过盘磨间隙分别为0.5mm、0.2mm后得到高白度纸浆；抄纸后测得纸浆白度为77.1％ISO。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。