張 雪 張紅杰，* 程 蕓 劉曉菲 李麗姿 劉成躍

（1.中國制漿造紙研究院有限公司，北京，100102；2.制漿造紙國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京，100102；3.浙江凱恩特種紙業(yè)有限公司，浙江遂昌，323300；4.華南理工大學(xué)，廣東廣州，510641）

1 高得率制漿方法

廣義上，高得率制漿依據(jù)機(jī)械和化學(xué)處理程度的不同，分為機(jī)械法制漿、化學(xué)機(jī)械法制漿和半化學(xué)法制漿3 種工藝[1]。機(jī)械法制漿一般適用于針葉木，能耗高、生產(chǎn)效率較低，國內(nèi)幾乎沒有生產(chǎn)[2-3]。半化學(xué)法制漿也存在紙漿漂白后易返黃、廢液回收比較困難等問題，應(yīng)用領(lǐng)域有限[1]?；瘜W(xué)機(jī)械法制漿由于其制漿工藝靈活、原料適應(yīng)性廣、應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣等原因，逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代高得率制漿方法的主流工藝[4]?；瘜W(xué)預(yù)處理和機(jī)械磨解是化學(xué)機(jī)械法制漿流程的兩個(gè)基本工序，采用不同的化學(xué)預(yù)處理方法（不同的預(yù)浸方式及不同的化學(xué)藥劑）和磨漿方式（如常壓磨漿、壓力磨漿、單段磨漿、兩段磨漿等）可以組合成不同工藝流程，不同制漿工藝可以制備出漿料性能各異的紙漿纖維。

最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的化學(xué)機(jī)械漿是20 世紀(jì)70年代的化學(xué)熱磨機(jī)械漿（CTMP），紙漿白度在62%左右，在生產(chǎn)對(duì)白度要求不高的紙產(chǎn)品時(shí)具有一定優(yōu)勢(shì)，通常需要后續(xù)漂白來提高紙漿（即BCTMP）白度。20 世紀(jì)80 年代后期開發(fā)了用于生產(chǎn)高游離度的堿性過氧化氫機(jī)械漿（APMP）制漿工藝，隨后在90年代末基于APMP 制漿工藝研發(fā)了預(yù)調(diào)理盤磨化學(xué)處理堿性過氧化氫機(jī)械漿（P-RC APMP）[5-6]。目前，BCTMP 和P-RC APMP 制漿工藝因其原料適應(yīng)性廣、環(huán)境污染小、運(yùn)行成本低及漿料質(zhì)量相對(duì)可控等原因，在實(shí)際應(yīng)用中逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，狹義上將這2種漿稱為高得率漿（HYP）[7-9]。

2 HYP的特性及發(fā)展

2.1 HYP的制漿工藝特點(diǎn)及漿料特性

前已述及，機(jī)械法制漿和半化學(xué)法制漿工藝目前的生產(chǎn)線已很少，國外少量的機(jī)械漿用于生產(chǎn)特定紙和紙板產(chǎn)品。BCTMP 和P-RC APMP 這2 類制漿工藝的化學(xué)預(yù)處理和/或機(jī)械磨解均可進(jìn)行不同程度的調(diào)整，制備出性能各異的紙漿纖維，以適應(yīng)不同紙基材料的抄造與產(chǎn)品性能需求。表1列舉了部分樹種BCTMP漿料的性能指標(biāo)。

表1 部分BCTMP的性能指標(biāo)[10]Table 1 Performance indicators of some BCTMP[10]

典型的BCTMP 制漿工藝是木片經(jīng)過篩選與洗滌、預(yù)汽蒸、預(yù)擠壓、化學(xué)預(yù)浸漬（一般為堿性亞硫酸鹽環(huán)境）、一段高濃磨漿、二段高濃磨漿或低濃磨漿，再進(jìn)行消潛和篩選后進(jìn)行紙漿漂白（根據(jù)白度要求確定用一段或二段漂白），最后經(jīng)濃縮后進(jìn)入貯漿塔。該工藝的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在預(yù)浸漬系統(tǒng)、二段磨漿的高低濃配置、漂白化學(xué)品的使用等方面的調(diào)控[11-12]。典型的APMP 制漿工藝是木片經(jīng)過篩選與洗滌、一段預(yù)擠壓和預(yù)浸漬（一般加入螯合劑、堿和少量過氧化氫）、二段預(yù)擠壓和預(yù)浸漬（一般加入堿、過氧化氫和相關(guān)穩(wěn)定劑、螯合劑），再經(jīng)過一段和二段磨漿，最后經(jīng)消潛、篩選和濃縮后進(jìn)入貯漿塔。APMP 制漿工藝流程短、投資少，最大特點(diǎn)是制漿和漂白同時(shí)進(jìn)行，但對(duì)樹種要求較高、所生產(chǎn)的紙漿白度有限[13-14]。為提高漿料的漂白效率，綜合BCTMP 和APMP 制漿工藝的特點(diǎn)，形成了P-RC APMP 制漿工藝，該工藝前期對(duì)纖維物料采用一段溫和的化學(xué)預(yù)處理，在兩段磨漿之間增加一個(gè)高濃停留塔（或漂白塔），紙漿漂白代替了木片漂白，克服了APMP 漂白效率低的缺陷，大大改善紙漿的光學(xué)性能。P-RC APMP 制漿工藝靈活性大，適用于大部分闊葉木纖維原料[15-16]。

與化學(xué)漿相比，HYP 纖維比較挺硬和粗大，不易被壓潰，高松厚度是HYP 成紙的獨(dú)有特性。闊葉木高得率漿纖維中含有較少的長纖維組分和較高的細(xì)小纖維含量，其纖維尺寸分布在一定程度上取決于化學(xué)處理?xiàng)l件和成漿纖維的游離度，一般具有較好的挺度和尺寸穩(wěn)定性[17]。HYP成紙的機(jī)械強(qiáng)度可以接近于化學(xué)漿成紙的水平，但為了保持較高的松厚度、挺度、光散射性和印刷適應(yīng)性，一般會(huì)以犧牲機(jī)械強(qiáng)度為代價(jià)。通過合理的配抄工藝，在確保紙產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度的前提下，添加HYP 纖維可明顯提高紙產(chǎn)品在尺寸穩(wěn)定性、光散射性、彎曲挺度和印刷適應(yīng)性等方面的性能[18]。

2.2 HYP快速發(fā)展的原因

HYP 通過采用溫和的化學(xué)預(yù)處理、高效的磨漿工藝和清潔的漂白技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物纖維原料的高比例應(yīng)用。由于紙漿中保留了大量木質(zhì)素，紙漿得率在80%～90%，HYP 的原料利用率比傳統(tǒng)化學(xué)漿高出近1倍。此外，HYP的化學(xué)預(yù)處理過程僅采用一些輔助的綠色化學(xué)品、制漿過程用水量約為傳統(tǒng)化學(xué)漿的1/3（制漿及漂白過程一般在高濃下完成）、設(shè)備投資少（流程布置緊湊、靈活）。HYP 除了在制漿工藝上具有上述優(yōu)點(diǎn)外，其機(jī)械強(qiáng)度和光學(xué)性能與化學(xué)漿的性能指標(biāo)相近，同時(shí)還具有一些獨(dú)特的漿料性能，可賦予紙產(chǎn)品良好的挺度、印刷性能、液體吸收性能及高松厚度和不透明度[19-20]。

近年來，HYP 的應(yīng)用得到快速發(fā)展。首先，由于制漿技術(shù)的改進(jìn)，傳統(tǒng)上“不含機(jī)械漿”和“含機(jī)械漿”紙種之間的界限已經(jīng)非常模糊[21]，堿性條件下的抄造工藝使紙漿纖維原料不再受木質(zhì)素的限制（紙張熱老化降解的主要原因來自酸性環(huán)境，而非木質(zhì)素），HYP 可被用于抄造高強(qiáng)度、性能優(yōu)異及穩(wěn)定的紙和紙板產(chǎn)品。其次，用于生產(chǎn)HYP 的原料已經(jīng)由過去的以針葉木纖維原料為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐远喾N闊葉木纖維原料為主（闊葉木的生長周期顯著小于針葉木），這對(duì)木材纖維資源相對(duì)短缺的國家和地區(qū)具有重要意義；高得率制漿工藝在漿渣回磨、漿料性能穩(wěn)定性等方面得到大幅改進(jìn)，通過選擇不同的木質(zhì)纖維原料或?qū)χ茲{工藝進(jìn)行調(diào)整，可為制備出性能各異的漿料纖維，以滿足不同紙基產(chǎn)品的要求提供可能。此外，抄紙技術(shù)的改進(jìn)和新紙種的出現(xiàn)也是加快HYP快速發(fā)展及拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域的主要?jiǎng)恿?，如雙網(wǎng)脫水系統(tǒng)、單排烘缸、軟壓光及靴式壓榨等，為增加使用具有較低強(qiáng)度和較高松厚度的HYP 漿種，同時(shí)不影響紙機(jī)運(yùn)行性能和紙產(chǎn)品質(zhì)量提供可能[17]。更為重要的是，填料和二次纖維在未涂布和涂布類紙種中的使用也促進(jìn)了高松厚度HYP 在生產(chǎn)低定量紙種中的應(yīng)用[16]。HYP由于其纖維較短、細(xì)小纖維含量較高，可賦予紙張較高的透氣度，有利于改善涂布效果。

高品質(zhì)的HYP（主要指CTMP/BCTMP 和APMP/P-RC APMP）與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的機(jī)械漿在漿料性能上有很大的區(qū)別，已經(jīng)能夠取代部分或全部化學(xué)漿用于生產(chǎn)各類紙和紙板產(chǎn)品[22]。隨著HYP制漿工藝的逐步優(yōu)化、漿料性能的提升和HYP 產(chǎn)品的多樣化，HYP不但在傳統(tǒng)紙和紙板領(lǐng)域的應(yīng)用得到快速發(fā)展，而且在一些新型天然纖維基材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也拓寬了。

3 HYP在傳統(tǒng)紙和紙板中的應(yīng)用

印刷書寫紙從原料上可分為含機(jī)械漿的紙種（如新聞紙、超級(jí)壓光紙、涂布含機(jī)械漿紙種等）和不含機(jī)械漿的紙種（以化學(xué)漿為主，如未涂布膠版印刷紙、未涂布低定量紙、低定量涂布紙、普通涂布紙及高級(jí)涂布紙等）兩大類。采用闊葉木為原料的機(jī)械法制漿工藝制備的紙漿纖維機(jī)械強(qiáng)度低，不能單獨(dú)用于抄造新聞紙、超級(jí)壓光紙等。化學(xué)機(jī)械法制漿工藝的改進(jìn)提高了紙漿纖維的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)保留了HYP的獨(dú)特性能（如高的松厚度、不透明度、印刷適性等），使得闊葉木HYP 在印刷用紙中的應(yīng)用成為可能并得到快速發(fā)展[23-24]。

輕型紙（又稱輕型高級(jí)印刷紙）具有高松厚度、良好柔軟度、表面無光澤及高不透明度等特點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于高檔圖書、典籍、期刊、教科書、畫冊(cè)等的印刷出版[25]。采用針葉木BCTMP 或闊葉木BCTMP、APMP 等漿種抄造，能夠賦予輕型紙較高的松厚度和不透明度。此外，為了保證輕型紙的結(jié)合強(qiáng)度，可適當(dāng)配抄漂白針葉木化學(xué)漿。目前，常利用針葉木HYP 生產(chǎn)高品質(zhì)輕型紙，而利用闊葉木HYP 生產(chǎn)高品質(zhì)輕型紙還有一定的難度，需要在制漿工藝、漿料配比、化學(xué)助劑等方面進(jìn)行基礎(chǔ)應(yīng)用研究及生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用。

高白度闊葉木HYP 被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)不含機(jī)械漿的紙種中，以替代成本較高、制漿工藝較為復(fù)雜的化學(xué)漿。對(duì)于不含機(jī)械漿的各類涂布紙，HYP 的添加量通常在15%以內(nèi)；而未涂布紙種中，HYP 的添加量可達(dá)25%[26]。通過調(diào)整HYP 的游離度、松厚度、機(jī)械強(qiáng)度等性能，可使其滿足不含機(jī)械漿紙種的抄造及成紙要求。徐紅等人[27]采用P-RC APMP、脫墨漿和化學(xué)木漿為原料配抄低定量銅版紙，通過改善打漿工藝、漿料配比、涂料配方、助劑添加量及生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)等因素，生產(chǎn)出挺度、光澤度、不透明度和尺寸穩(wěn)定性等都符合質(zhì)量要求的低定量銅版紙。韓樂梅等人[28]進(jìn)行了高配比國產(chǎn)楊木HYP抄造印刷用紙的生產(chǎn)工藝優(yōu)化實(shí)踐。為了降低印刷紙的抄造成本，大幅度提高國產(chǎn)楊木HYP 的配比是一種行之有效的方法。在該項(xiàng)工藝優(yōu)化實(shí)踐中，可通過調(diào)整紙機(jī)濕部工藝、漿內(nèi)添加陰離子垃圾固著劑、增強(qiáng)劑及優(yōu)化表面施膠工藝等來解決楊木HYP 在高配比用量下引起的紙漿系統(tǒng)陰離子垃圾多、紙張強(qiáng)度指數(shù)下降等問題，楊木HYP 的添加量由原來的25%提高至65%。研究表明，紙機(jī)仍能正常高效運(yùn)行，所抄造紙張的抗張強(qiáng)度、挺度和松厚度都有所提高。

HYP 除了應(yīng)用于上述紙產(chǎn)品中，在各類紙板中也得到了廣泛的應(yīng)用。紙板一般為多層結(jié)構(gòu)，頂層和底層一般要求具有較高的彈性模量、伸長率及印刷適性等，根據(jù)產(chǎn)品等級(jí)常選用漂白化學(xué)漿（也可用高質(zhì)量的HYP 替代）或廢紙脫墨漿。芯層主要起支撐和緩沖作用，為紙板提供松厚度和彈性，因此多采用高松厚度的HYP。根據(jù)基于紙板產(chǎn)品對(duì)漿料的質(zhì)量指標(biāo)要求，HYP 的性能可以靈活調(diào)整，其在中低檔紙板及高檔紙板產(chǎn)品中的配用量也有較大提高[29]。

4 HYP的高值化應(yīng)用研究進(jìn)展

4.1 在紙漿模塑包裝材料中的應(yīng)用研究

紙漿模塑包裝材料是以植物原生纖維或二次纖維為原料，采用3D 立體成型工藝制備的具有特定幾何結(jié)構(gòu)的紙基包裝材料。紙漿模塑行業(yè)最初起源于20世紀(jì)30 年代的歐洲，在我國發(fā)展的30 多年歷程中，科研人員及技術(shù)人員一直致力于優(yōu)化紙漿模塑制品的原料結(jié)構(gòu)，在確保制品符合包裝場(chǎng)景應(yīng)用性能要求的前提下，選擇成本低和綠色環(huán)保的紙漿纖維原料[30]。

由于漿料中木質(zhì)素的存在，傳統(tǒng)的濕法造紙工藝所抄造的HYP 紙基產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)返黃的問題，而紙漿模塑成型工藝區(qū)別于傳統(tǒng)造紙工藝，特別是濕紙模坯脫水之后的高溫?zé)釅焊稍锍尚停赡軙?huì)對(duì)富含木質(zhì)素的紙漿模塑制品產(chǎn)生一些積極的影響。近年來，關(guān)于將HYP 用于紙漿模塑包裝材料制品的研究成為實(shí)現(xiàn)HYP 高值化應(yīng)用的一個(gè)重要發(fā)展方向[31]。榮人慧[32]采用楊木剩余物HYP 制備高木質(zhì)素含量的紙漿模塑包裝材料，通過化學(xué)組分分析、微觀結(jié)構(gòu)分析和對(duì)不同木質(zhì)素含量紙漿模塑材料的力學(xué)性能對(duì)比研究，分析了HYP 紙漿模塑材料纖維結(jié)合強(qiáng)度的形成機(jī)理，為提升模塑材料的機(jī)械性能提供了理論支撐，同時(shí)拓展了高木質(zhì)素含量紙漿纖維的應(yīng)用。岳欣[33]以低木質(zhì)素含量的化學(xué)漿和高木質(zhì)素含量的HYP 為研究對(duì)象，考察了不同工藝條件下紙漿模塑制品纖維結(jié)合強(qiáng)度的變化規(guī)律，重點(diǎn)研究了熱壓干燥過程中HYP 木質(zhì)素的特性變化。研究表明，木質(zhì)素在紙漿模塑熱壓成型過程中對(duì)纖維結(jié)合強(qiáng)度的提高產(chǎn)生了積極影響；此外，木質(zhì)素在熱壓過程中發(fā)生了聚合反應(yīng)（木質(zhì)素相對(duì)分子質(zhì)量增大）并在紙漿模塑制品中發(fā)生了Z向遷移；此項(xiàng)研究為HYP 制備高強(qiáng)度的紙漿模塑制品提供了理論依據(jù)。

由于富含木質(zhì)素，HYP 纖維原料在用于制備紙漿模塑包裝材料方面顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于HYP 制漿工藝的靈活性，可以基于紙漿模塑制品對(duì)纖維原料的特性要求對(duì)HYP 制漿工藝流程進(jìn)行調(diào)整。姚培培等人[34]研究對(duì)比了分別采用廢紙漿（以廢舊瓦楞紙為原料）、機(jī)械漿（以楊木加工剩余物為原料）和HYP（以楊木加工剩余物為原料）制備的紙漿模塑制品的力學(xué)性能，同時(shí)分析了熱壓干燥和真空干燥2種干燥方式對(duì)HYP制備的紙漿模塑制品內(nèi)部纖維形態(tài)的影響（如圖1 所示）。結(jié)果表明，只有以HYP 為原料的紙漿模塑制品的力學(xué)性能滿足要求，且熱壓干燥方式下紙漿模塑樣品的強(qiáng)度性能優(yōu)于真空干燥。此外，陸新宗等人[35]研究了漆酶處理工藝對(duì)楊木CTMP紙漿模塑包裝材料抗張性能的影響。結(jié)果表明，在最優(yōu)的酶促反應(yīng)條件下采用楊木CTMP 制備的紙漿模塑包裝制品的抗張性能滿足要求。

圖1 不同成形方式下HYP紙漿模塑樣品內(nèi)部纖維形態(tài)的SEM圖[34]Fig.1 SEM images of fiber morphology inside HYP pulp molded under different molding methods[34]

4.2 HYP在較高附加值紙種中的應(yīng)用

生活用紙一般屬于薄型紙，HYP 能夠賦予此類紙種高的松厚度和良好的吸收性能，應(yīng)用越來越廣泛。針葉木BCTMP 的纖維長度較長且纖維較柔軟，已經(jīng)在此類薄型紙種獲得了廣泛應(yīng)用。闊葉木（如白楊、白樺和紅楓等）BCTMP 在配抄生活用紙的混合紙漿中的比例也在逐漸提高[36-37]。液體包裝紙板含有面層、芯層和底層，其中芯層一般采用化學(xué)漿和HYP 混合抄造。HYP 的添加有助于提高芯層的松厚度和挺度，同時(shí)降低生產(chǎn)成本；但HYP 的加入會(huì)降低芯層的抗水性能，從而影響液體包裝紙板后續(xù)的加工使用性能。Zhang等人[38]研究了松香施膠劑/Al2(SO4)3、松香施膠劑/Al2(SO4)3/PEI 2 種施膠體系對(duì)含有不同比例的化學(xué)漿和HYP 的混合紙漿懸浮液（用于抄造液體包裝紙板的芯層）的施膠效果，發(fā)現(xiàn)2種施膠體系均可改善含有不同比例HYP 的液體包裝紙板芯層的抗水性能，特別是松香施膠劑/Al2(SO4)3/PEI 體系，在Al2(SO4)3用量1.5%、PEI 用量0.2%時(shí)，松香施膠劑用量0.5%時(shí)就可以達(dá)到比較滿意的施膠效果。

近年來，HYP 被逐漸應(yīng)用于一些特殊紙種的生產(chǎn)，如紙杯原紙、離型紙?jiān)?、壁紙?jiān)?、過濾紙、無碳復(fù)寫紙等。特種紙具有針對(duì)性強(qiáng)、需求量小、應(yīng)用面窄及附加值高的特點(diǎn)，HYP 在特種紙中的應(yīng)用不但能夠降低生產(chǎn)成本，同時(shí)可以賦予特種紙所需要的特殊性能。離型紙?jiān)埖闹饕阅芤笫歉咄该鞫群头忾]式的紙基結(jié)構(gòu)，從而使離心劑停留在紙的表面，具有高不透明度和高細(xì)小纖維含量的HYP 能夠很好地滿足此紙種的要求[39]?？諝膺^濾紙主要要求紙張具有高的透氣性，而高松厚度和高游離度的HYP可以滿足此性能要求。適量的HYP 配抄化學(xué)漿制備無碳復(fù)寫紙?jiān)诠に嚭彤a(chǎn)品質(zhì)量上是可行的，王軍清等人[40]的工藝研究表明配抄HYP的無碳復(fù)寫紙具有較高的松厚度和不透明度及良好的印刷適性。陳繼偉[41]研究表明，在壁紙?jiān)堉屑尤際YP 可在不影響原紙性能的前提下降低生產(chǎn)成本。史海真等人[42]采用自制毛竹HYP 配抄化學(xué)木漿抄造紙杯原紙，探討了毛竹HYP 配抄量、填料及施膠劑用量、各層定量分布等對(duì)紙杯原紙挺度、邊滲值、吸水性、抗張強(qiáng)度及耐折度等性能的影響。結(jié)果表明，在研究的變量變化范圍內(nèi)，均可抄造出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的紙杯原紙。

4.3 HYP在精細(xì)高值化材料或產(chǎn)品中的研究進(jìn)展

HYP 富含疏水性木質(zhì)素，與化學(xué)漿相比，HYP在聚合物基體的復(fù)合材料制備方面具有良好的應(yīng)用潛力。隨著石油基材料的日益枯竭和人類對(duì)環(huán)保需求的逐步提高，以生物基可降解聚合物和天然植物纖維原料復(fù)合制備環(huán)境友好的復(fù)合材料成為近年來的研究熱點(diǎn)之一[43]。岳小鵬等人[44-45]選用可降解脂肪族聚酯——聚丁二酸丁二醇酯（PBS）與CTMP 制備復(fù)合材料，為改善親水性木質(zhì)纖維與疏水性聚合物基體之間的界面結(jié)合，分別研究了酯化木質(zhì)素和解鍵劑對(duì)PBS-CTMP 復(fù)合材料的界面改性性能，發(fā)現(xiàn)所選用的酯化木質(zhì)素和解鍵劑在適宜的應(yīng)用條件下能夠增強(qiáng)PBS 基體與CTMP 纖維間的界面結(jié)合。陳翠[46]探討了利用HYP 制備高吸水性復(fù)合材料的可行性，采用楊木化學(xué)漿和楊木BCTMP 與聚乙烯基甲醚共馬來酸（PVMEMA）、聚乙二醇通過酯化交聯(lián)反應(yīng)制備高吸水性復(fù)合材料；研究發(fā)現(xiàn)，纖維長度、打漿度、酶處理程度、PVMEMA 用量及固化時(shí)間等均會(huì)對(duì)HYP 纖維素基水凝膠的吸水性能產(chǎn)生不同程度的影響。王肖涵[47]選取楊木HYP 為主要原料制備多孔復(fù)合材料，探討了添加玉米芯廢渣、纖維素納米纖維、玉米蛋白與陽離子淀粉對(duì)HYP 纖維基多孔材料成型過程及結(jié)構(gòu)性能的影響；結(jié)果顯示，在最優(yōu)的配比條件下所制備的HYP 纖維基多孔材料的抗壓性能可滿足使用要求。Brodin 等人[48]研發(fā)了一種高強(qiáng)度吸水復(fù)合材料（如圖2(a)與圖2(b)所示），該材料能夠滿足一次性紙尿片核心吸水芯層的必要功能性要求；將2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化的微纖化纖維素（MFC）與云杉CTMP 混合后，再經(jīng)冷凍干燥制備纖維素基復(fù)合材料，以改善復(fù)合材料的機(jī)械性能。研究發(fā)現(xiàn)，TEMPO 氧化的MFC 和云杉CTMP混合制備的復(fù)合材料的機(jī)械性能、保水值等性能都優(yōu)于TEMPO 氧化的MFC 與漂白硫酸鹽化學(xué)漿混合制備的復(fù)合材料。

HYP 經(jīng)過特殊的精細(xì)化工藝處理可用于制備高性能的紙產(chǎn)品。Joelsson 等人[49]研究了HYP 抄造的紙張?jiān)跓釅哼^程中的流變和物理性能，并制備了高強(qiáng)度的紙張（如圖2(c)所示）。研究結(jié)果表明，增加溫度和足夠的壓力可以通過軟化木質(zhì)素提高HYP 抄造的紙張的緊度和抗張強(qiáng)度，這種處理方式獲得的紙張的濕抗張強(qiáng)度明顯高于未添加濕強(qiáng)劑的漂白硫酸鹽漿所抄造的紙張。抄造紙張定量150 g/m2，熱壓前干度50%，熱壓壓力和速率分別為7 MPa和1 m/min，熱壓溫度20～200℃。隨著熱壓溫度的提高，HYP 所抄造紙張的機(jī)械性能，特別是抗張指數(shù)顯著提高，強(qiáng)度性能接近或優(yōu)于漂白硫酸鹽漿抄造的紙張。Navarro 等人[50]采用劍麻CTMP 制備了高疏水性紙張；結(jié)果表明，經(jīng)過三甲基氟硅烷（FTMS）刻蝕處理的劍麻CTMP 紙張材料的吸水性從＞300 g/m2降至17 g/m2，接觸角從＜15°增至＞120°。經(jīng)過FTMS 刻蝕處理的CTMP紙張疏水性能的提高，主要是由于紙張表面纖維素、半纖維素和木質(zhì)素（主要是木質(zhì)素參與反應(yīng)）與FTMS 發(fā)生了刻蝕反應(yīng)生成了C—O—Si—F 和C—Si—F化學(xué)鍵。

此外，HYP 還可經(jīng)過精細(xì)化處理或者直接用作功能性環(huán)保助劑。Wen等人[51]研究了利用P-RC APMP制備含有木質(zhì)素的纖維素納米纖絲（CNF）（如圖3所示）。P-RC APMP 經(jīng)TEMPO 氧化處理之后，再經(jīng)過高壓均質(zhì)處理可獲得不同木質(zhì)素含量的CNF。研究結(jié)果表明，木質(zhì)素以小顆粒的形式附著在CNF 上，木質(zhì)素的存在增加了CNF 的熱穩(wěn)定性和降低了CNF的黏度，同時(shí)提高了CNF 的疏水性能。采用TEMPO氧化法和高壓均質(zhì)相結(jié)合的方法以楊木P-RC APMP為原料制備含木質(zhì)素的纖維素微纖絲（LCMF），并探討了LCMF對(duì)采用針葉木化學(xué)漿和楊木P-RC APMP配抄紙張的增強(qiáng)效果。研究顯示，LCMF 顯著提高了紙張的抗張指數(shù)和耐破指數(shù)，但對(duì)紙張的松厚度、白度和不透明度產(chǎn)生負(fù)面影響[52]。漂白麥稈化學(xué)漿（BWSP）約占我國制漿造紙工業(yè)原生纖維供應(yīng)量的25%，但是由于麥稈中富含薄壁細(xì)胞，導(dǎo)致BWSP 的漿料具有較低的松厚度和光散射系數(shù)及較差的濾水性能，從而限制了BWSP 的應(yīng)用。Zhang 等人[53]研究了將楊木HYP用于改善BWSP漿料性能的可行性；結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)臈钅綡YP添加量，可以明顯改善BWSP的濾水性能及提高其松厚度和光散射系數(shù)及不透明度（如圖2(d)所示）。Ren 等人[54]利用楊木HYP 改善廢紙漿的纖維性能；研究結(jié)果表明，添加一定量的HYP能夠明顯善廢紙漿纖維的濾水性能及提高其松厚度和不透明度。

圖2 HYP纖維的精細(xì)化應(yīng)用Fig.2 Refined application of HYP fiber

圖3 通過TEMPO氧化和均質(zhì)法以P-RC APMP為原料制備含有木質(zhì)素的CNF[51]Fig.3 Preparation of CNF from P-RC APMP pulp via TEMPO-mediated oxidation and homogenization[51]

5 展 望

高得率漿在傳統(tǒng)含機(jī)械漿的紙和紙板產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，在傳統(tǒng)不含機(jī)械漿的紙種中的應(yīng)用也在快速發(fā)展。但是，高得率漿在一些相對(duì)較新、附加值較高的紙品領(lǐng)域的應(yīng)用還不夠充分。未來可以著眼于研究高性能、高附加值紙品或功能性復(fù)合材料對(duì)漿料纖維的性能要求，指導(dǎo)高得率漿制漿工藝的優(yōu)化，以改善成漿質(zhì)量、降低纖維束含量和提高紙漿性能的穩(wěn)定性，如研究和選取不同特性的纖維原料（針葉木、闊葉木、稻麥草、蘆葦、芒稈、竹材、蔗渣等）、合適的化學(xué)預(yù)處理方式、相對(duì)節(jié)能的磨漿工藝及適宜的漂白技術(shù)等，以促進(jìn)高得率漿在高性能材料中的應(yīng)用。隨著禁止進(jìn)口固廢政策的實(shí)施、國民經(jīng)濟(jì)對(duì)可生物降解的紙基產(chǎn)品需求的增長及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，在一定程度上必將推動(dòng)高得率制漿技術(shù)的不斷完善與進(jìn)步，高得率漿的相關(guān)研究和應(yīng)用也將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。