[发明专利]一种利用CLSM评价高得率浆纤维间结合面积的方法

说明书

技术领域

本发明属于制浆造纸领域，涉及制浆造纸中的测量方法，特别涉及一种利用CLSM评价高得率浆纤维间结合面积的方法。

背景技术

高得率制浆工艺以其较低的纤维成本和环境污染负荷等优势逐渐受到关注，发展非常迅速。漂白化学热磨机械浆(BCTMP)、碱性过氧化氢机械浆(APMP)和温和预处理加盘磨化学处理的碱性过氧化氢机械浆(P-RC APMP)在国际上被统称为高得率浆(High-Yield Pulp，简称HYP)。近年来，高品质的高得率浆由于其独特性能，被用以取代部分阔叶木硫酸盐浆，在多种高附加值纸种中得以应用。与相应的漂白化学浆相比，高得率浆具有较高的松厚度、不透明度和光散射系数，但是其结合强度较差的缺点严重限制了它在高附加值产品中的应用比例和应用范围的进一步扩大。

在制浆造纸领域中，纸和纸板的物理强度是评价纸产品使用性能的关键参数，其中抗张强度是纸产品最常用的物理强度指标。纤维自身强度、纤维间的结合强度以及纤维在纸页中的分布和排列是抗张强度的三个决定因素。改善纤维间的结合性能是目前提高纸页强度的一种有效方式。目前，纤维间的结合性能主要包括纤维间的结合面积和纤维间的结合力两个方面。因此，对于纤维结合性能的评价成为制浆造纸工作者急需完成的工作之一，而纤维间结合面积的评价和检测也显得尤为重要。

因此，针对纸浆纤维间结合面积的评价问题，近几年米国内外制浆造纸界的科研人员积极开展评价和检测纤维间结合面积的研究工作，并在以下的文献中公开介绍纸浆纤维间结合面积的评价方法：

1、Ingmanson等人发表在《Tappi Journal》杂志1959年第42卷1期第83-93页“Factors contributing to the strength of a sheet of paper.II.Relative bonded area”的文章中主要根据Kubelka-Munk理论，建立了一种利用光散射系数测定纤维间相对结合面积(RBA)的方法。他们采用控制压榨压力的方法获得一系列具有不同抗张强度和相应光散射系数的浆张，并用外推法得到纤维完全未发生结合时浆张的光散射系数(SO)，最后根据理论公式计算出纤维间的相对结合面积。

2、Thomson在其博士学位论文“Probing the nature of cellulosic fibre interfaces with fluorescence resonance energy transfer”中分别用两种特殊的染料(一种能够提供荧光成分，另一种则能够接受荧光成分)对纤维进行染色，当两根被染色的纤维接触后即可在荧光显微镜下观察到纤维间的结合部位。从而确定纤维间的结合区域，最后计算出了纤维间的结合面积。

3、Page发表在《Paper Technology》杂志1960年第1卷4期第407-411页“Fibre-to-fibre bonds Part 1-A method for their direct observation”的文章中首次提出了一种利用偏振光显微镜技术直接检测化学浆纤维间结合面积的方法。该方法的基本原理为：试样在垂直的偏振光照射下，纤维间结合面呈现出相对较暗的区域，而未结合的部分则为较明亮的区域。可通过计算较暗区域的面积表征纤维间的结合面积。

4、Kappel等人发表在《Nordic Pulp and Paper Research Journal》杂志2009年第24卷2期第199-205页“A novel methord for the determination of bonded area of individual fiber-fiber bonds”和2010年第25卷1期第65-70页“Revisiting polarized light microscopy for fiber-fiber bond area measurement-Part I：Theoretical fundamentals”，以及2010年第25卷1期第71-75页“Revisiting polarized light microscopy for fiber-fiber bond area measurement-Part II：Proving the applicability”的三篇文章分别利用超薄切片技术、纤维染色技术和图像分析技术探讨了纤维间结合面积的几种影响因素，并重新阐述了偏振光光学显微技术检测纤维间结合面积的基础理论。