亚硫酸盐木浆粕黏度测定方法的研究

周立春 赵丽君 王月江 郑艳民 金昌寿 刘 文 李文刚 李鸿凯（.中国制浆造纸研究院衢州分院，浙江衢州，40；.中国制浆造纸研究院，北京，000；.延边石岘白麓纸业有限公司，吉林延边，0）

·木浆粕黏度测定·

亚硫酸盐木浆粕黏度测定方法的研究

周立春1赵丽君1王月江2郑艳民3金昌寿3刘 文2李文刚3李鸿凯1
（1.中国制浆造纸研究院衢州分院，浙江衢州，324022；2.中国制浆造纸研究院，北京，100102；
3.延边石岘白麓纸业有限公司，吉林延边，133101）

通过考察亚硫酸盐木浆粕平行取样、干燥方法、黏度测试方法、黏度高低和蒸煮盐基种类对动力黏度和特性黏度测定结果的影响，对比分析铜氨溶液测定动力黏度和铜乙二胺溶液测定特性黏度两种黏度测定方法的适用性和准确度，得到适用于亚硫酸盐木浆粕黏度的测定方法。结果表明，对于亚硫酸盐木浆粕黏度的测定，选用特性黏度测定方法、风干干燥方式、多次取样可提高黏度测定结果的准确度。

亚硫酸盐木浆粕；溶解浆；特性黏度；动力黏度；铜乙二胺溶液；铜氨溶液

在高温高压下植物纤维原料经过化学处理得到纤维素含量较高的浆料［1］，由于该浆料在应用加工处理过程中，需要被溶解，故命名为溶解浆。溶解浆包括木浆粕、棉浆粕、竹浆粕等。商品溶解浆的生产方式为亚硫酸盐法和预水解硫酸盐法［2-3］，亚硫酸盐溶解浆占比约60％，预水解硫酸盐溶解浆占比约 25％［4］。

溶解浆主要性能指标是甲种纤维素含量和聚合度［5］。甲种纤维素含量和测量有成熟可靠的标准方法，聚合度对应着黏度，黏度具有多种测定标准。常用的黏度测定方法有铜氨溶液测定动力黏度［6-7］和铜乙二胺溶液测定特性黏度［8］。

文献表明［9］，Schweizer最早发现并制备铜氨溶液Cu（NH3）4（OH）2，该络合物对纤维素有较强的溶解能力。但是，铜氨溶液不稳定，对氧和空气非常敏感，微量氧就会使纤维素发生降解，导致黏度下降［9］。向纤维素铜氨溶液中加入金属铜、亚硫酸钠、葡萄糖等，可以阻止纤维素氧化降解［10］。相对而言，纤维素在铜乙二胺溶液中较稳定，纤维素铜乙二胺溶液较铜氨溶液抗氧化能力强，是纤维素的理想溶剂。铜氨溶液对纤维的溶解机理主要有赫斯·梅斯墨假说和里夫斯假说，刘仁庆［11］认为溶解机理是形成纤维素醇化物或分子化合物，铜乙二胺与铜氨的溶解原理一致。

1 实 验

1.1实验原料

亚硫酸盐木浆粕，延边石岘白麓纸业股份有限公司特种浆粕研制项目蒸煮小试浆料，分别为酸性亚硫酸铵较高黏度浆、酸性亚硫酸铵较低黏度浆、酸性亚硫酸钠较高黏度浆和酸性亚硫酸钠较低黏度浆。浆料进行疏解、筛选和甩干，选用的是缝筛，筛缝为0.5 mm，漂率为 30％～50％。漂率是将浆粕漂白到指定白度所需的有效氯量对纸浆绝干质量的 百 分 率［12］。

1.2实验方法

1.2.1动力黏度的测定

动力黏度的测定参照FZ/T 50010.3—1998标准中的方案 B，选用直管式毛细管黏度计，测定温度为（20±0.1）℃。

铜氨溶液：分子式 Cu（NH3）4OH2；组成：铜（13.00±0.20）g/L，氨（150±2）g/L，蔗糖2 g/L。铜氨溶液的制备和标定参照FZ/T 50010.3—1998标准中4.3.2。

1.2.2特性黏度的测定

特性黏度的测定参照GB/T 1548—2004标准，选用毛细管黏度计的直径为（0.57±0.02）mm，测定温度为（25±1）℃。

铜乙二胺溶液：分子式 ［Cu（en）2］（OH）2，en代表乙二胺分子，即为 NH2CH2CH2NH2，乙二胺与铜的浓度比例为 2.00±0.04，铜的浓度为（1.00± 0.02）mol/L。铜乙二胺溶液的制备和标定参照GB/T 1548—2004进行。

2 结果与讨论

2.1酸性亚硫酸铵木浆粕

选取两种酸性亚硫酸铵木浆粕，一种为较高黏度木浆粕，另一种为较低黏度木浆粕，测定木浆粕的特性黏度和动力黏度，考察亚硫酸铵木浆粕平行取样、干燥方法、黏度测试方法、黏度高低和蒸煮盐基种类对动力黏度和特性黏度测定结果的影响，测定结果如表1所示。

2.1.1对较高黏度酸性亚硫酸铵木浆粕黏度的影响

表1中 a为两次测定结果之差，b为两次测定结果之差与两次测定结果中较小值之比，c为两次测定结果平均值，d为两种烘干方式测定结果平均值之差，e为两种烘干方式测定结果平均值之差与两种烘干方式测定结果平均值中较小值之比。由表 1可知，对于较高黏度木浆粕的特性黏度，烘干木浆粕b为6.55％，偏差大，风干木浆粕b为0.40％，偏差小，烘干使木浆粕产生不可逆角质化，造成纤维损伤［13］，木浆粕黏度均一性变差；烘干木浆粕c为1131.6，风干木浆粕c为1369.2，两者差值d为237.6，对应 e 为21.00％，说明烘干使得木浆粕黏度下降，下降幅度较大。

对于较高黏度木浆粕的动力黏度，烘干木浆粕 b 为34.82％，偏差大，风干木浆粕b为4.36％，偏差

较大，烘干使木浆粕黏度均一性变差；烘干木浆粕c为 134.2，风干木浆粕 c为 295.0，两者差值 d为160.8，对应e为119.82％，说明烘干使得木浆粕黏度下降，下降幅度特别大。

对于较高黏度酸性亚硫酸铵木浆粕，动力黏度 b值大于对应的特性黏度 b值，说明相对于特性黏度，动力黏度测定值波动较大。两种黏度测试方法的 e值分别为21.00％和119.82％，两者相差98.82个百分点，差值特别大，这是由干燥方式、测试方法不同和木浆粕特性所导致的。测定浆料为未漂浆，经过0.5 mm缝筛筛选，漂率为30％～50％，含有少量杂质和木素。动力黏度的测定浓度为1％，特性黏度的测定浓度为0.2％～0.4％，动力黏度测定时出现不溶物的可能性大，测定时溶液下流不畅的可能性大，造成测定结果波动。铜氨溶液稳定性差，NH3挥发快，瓶装铜氨溶液开盖多次，氨含量下降明显，影响结果准确性。对于溶解浆，聚合度比黏度更能直接表征溶解浆特性。纤维素的平均聚合度DP与纤维素-铜氨溶液的动力黏度 ［η］之间换算没有明确关系式，参照赫丘莱斯的数据，换算结果不精确，仅供参考。纤维素的平均聚合度DP与纤维素-铜乙二胺溶液的特性黏度 ［η］之间换算有明确关系式，参照GB/T 1548—2004。综合考虑，对于较高黏度木浆粕黏度的测定，采用特性黏度更准确。

表1 酸性亚硫酸铵木浆粕黏度测定结果

2.1.2对较低黏度酸性亚硫酸铵木浆粕黏度的影响

由表1可知，对于较低黏度酸性亚硫酸铵木浆粕的特性黏度，烘干木浆粕b为2.78％，风干木浆粕b 为2.45％，两者相差不大，说明烘干对木浆粕黏度均一性影响较小；烘干木浆粕c为648.4，风干木浆粕c 为666.0，两者差值d为17.6，对应e为2.71％，说明烘干使得木浆粕黏度下降，但是下降幅度较小。

对于较低黏度木浆粕的动力黏度，烘干木浆粕 b 为2.99％，风干木浆粕b为3.47％，两者相差不大，烘干对木浆粕黏度均一性影响不大；烘干木浆粕c为30.6，风干木浆粕c为32.2，两者差值 d为1.6，对应e为5.23％，说明烘干使得木浆粕黏度下降，但是下降幅度较小。

对于较低黏度木浆粕，动力黏度b值与对应的特性黏度 b值相差不大，说明特性黏度和动力黏度测定值波动都不大；两种黏度测试方法的 e值分别为2.71％和5.23％，两者相差仅为2.52个百分点，说明特性黏度和动力黏度都适用于较低黏度木浆粕黏度的测定。

2.1.3高低黏度对测定结果的影响

对于酸性亚硫酸铵木浆粕，除了风干特性黏度 b值，较高黏度木浆粕特性黏度 b值、e值都比较低黏度木浆粕的 b值、e值大，说明相对于较低黏度木浆粕，较高黏度木浆粕的特性黏度测定准确度低；较高黏度木浆粕动力黏度 b值、e值都比较低黏度木浆粕的 b值、e值大，说明相对于较低黏度木浆粕，较高黏度木浆粕的动力黏度测定准确度低。

2.2酸性亚硫酸钠木浆粕

选取两种酸性亚硫酸钠木浆粕，一种为较高黏度木浆粕，另一种为较低黏度木浆粕，测定木浆粕的特性黏度和动力黏度，考察平行取样测定、干燥方法、测试方法、高低黏度对测定结果的影响，测定结果如表2所示，表2中的符号意义与表1相同。

2.2.1对较高黏度酸性亚硫酸钠木浆粕黏度的影响

由表2可知，对于较高黏度木浆粕的特性黏度，烘干木浆粕b为3.41％，风干木浆粕b为1.48％，两者相差不大，说明烘干对木浆粕黏度均一性影响不大；烘干木浆粕c为 1206.6，风干木浆粕 c为1348.4，两者差值d为 141.8，对应 e为 11.75％，说明烘干使得木浆粕黏度下降，下降幅度较大。

对于较高黏度酸性亚硫酸钠木浆粕的动力黏度，烘干木浆粕b为25.93％，风干木浆粕b为22.40％，两者相近，说明烘干对酸性亚硫酸钠木浆粕黏度均一性影响不大；烘干木浆粕 c为369.8，风干木浆粕 c为446.7，两者差值d为76.9，对应e为20.80％，说明烘干使得酸性亚硫酸钠木浆粕黏度下降，下降幅度较大。

对于较高黏度酸性亚硫酸钠木浆粕，动力黏度 b值大于对应的特性黏度 b值，说明相对于特性黏度，动力黏度测定值波动较大；两种黏度测试方法的 e值分别为11.75％和20.80％，两者相差9.05个百分点。考虑到酸性亚硫酸钠木浆粕特性、黏度测定方法和使用的溶液，对于较高黏度木浆粕黏度的测定，特性黏度更准确。

表2 酸性亚硫酸钠木浆粕黏度测定结果

2.2.2对较低黏度酸性亚硫酸钠木浆粕黏度的影响

由表2可知，对于较低黏度酸性亚硫酸钠木浆粕的特性黏度，烘干木浆粕 b为1.81％，风干木浆粕 b 为2.88％，两者相差不大，说明烘干对木浆粕黏度均一性影响较小；烘干木浆粕c为862.2，风干木浆粕c 为947.8，两者差值d为85.6，对应e为9.93％，说明烘干使得木浆粕黏度下降，但是下降幅度不大。

对于较低黏度酸性亚硫酸钠木浆粕的动力黏度，烘干木浆粕b为15.66％，风干木浆粕b为1.55％，两者相差较大，说明烘干对木浆粕黏度均一性影响较大；烘干木浆粕 c为114.3，风干木浆粕c为123.8，两者差值 d为9.5，对应e为8.31％，说明烘干使得酸性亚硫酸钠木浆粕黏度下降，但是下降幅度不大。

对于较低黏度酸性亚硫酸钠木浆粕，烘干酸性亚硫酸钠木浆粕动力黏度b值比特性黏度b值大13.85个百分点，说明动力黏度测定值波动较大；风干酸性亚硫酸钠木浆粕动力黏度 b值与对应的特性黏度b值相差不大，说明特性黏度测定值波动不大；两种黏度测试方法的e值分别为9.93％和8.31％，两者相差较小。综合考虑，特性黏度和动力黏度都适用于较低黏度木浆粕黏度的测定。

2.2.3高低黏度对测定结果的影响

对于酸性亚硫酸钠木浆粕，高低黏度木浆粕的特性黏度b值、e值不大，且差值较小，说明特性黏度适用于高低黏度木浆粕黏度的测定；较高黏度木浆粕动力黏度的 b值、e值比较低黏度木浆粕动力黏度的b值、e值大，说明相对于较低黏度木浆粕，较高黏度木浆粕的动力黏度测定准确度低。

2.3盐基对测定结果的影响

对于较高黏度木浆粕，铵盐基特性黏度 e值大于钠盐基特性黏度e值，差值为9.25个百分点，说明钠盐基特性黏度测定值准确度高；铵盐基动力黏度e值大于钠盐基特性黏度 e值，差值为99.02个百分点，说明钠盐基动力黏度测定值准确度高，铵盐基准确度差。

对于较低黏度木浆粕，铵盐基特性黏度 e值和钠盐基特性黏度 e值都小于10％，说明铵、钠盐基特性黏度测定值准确度高，且铵盐基准确度更高；铵盐基动力黏度 e值、钠盐基特性黏度 e值都小于10％，说明铵、钠盐基动力黏度测定值准确度高，且铵盐基准确度更高。

3 结 论

实验通过考察平行测定、干燥方法、测试方法、高低黏度和盐基种类对测定结果的影响，得到亚硫酸盐溶解浆适用的黏度测定方法。

3.1对于亚硫酸盐木浆粕黏度的测定，不同木浆粕干燥方法、黏度测定方法和黏度，平行测定产生的误差不同，烘干、动力黏度测定方法、较高黏度木浆粕对应的误差大。相对于风干干燥方式，烘干使木浆粕黏度均一性变差，黏度下降。工厂考虑到测定效率，多采用烘干方式。相对于动力黏度，特性黏度测定准确度高，测定结果波动小，与测试方法和纤维溶解溶液有关。

3.2特性黏度适用于亚硫酸盐高低黏度木浆粕黏度的测定，动力黏度适用于较低黏度木浆粕黏度的测定，特性黏度适用范围更广。

3.3相对于亚硫酸铵较高黏度木浆粕，亚硫酸钠较高黏度木浆粕特性黏度与动力黏度的测定准确度高；亚硫酸铵和亚硫酸钠较低黏度木浆粕特性黏度、动力黏度的测定准确度都高。

3.4对于亚硫酸盐木浆粕黏度的测定，优先选择特性黏度测定方法、风干干燥方式、多次取样测定，尽可能提高测定结果准确度。

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（责任编辑：马 忻）

·消息·

Study on Viscosity M easurement M ethod of Sulfite W ood Pulp

ZHOU Li-chun1，*ZHAO Li-jun1WANG Yue-jiang2ZHEN Yan-min3
JIN Chang-shou3LIUWen2LIWen-gang3LIHong-kai1
（1.Quzhou Branch of China National Pulp and Paper Research Institute，Quzhou，Zhejiang Province，324022；
2.China National Pulp and Paper Research Institute，Beijing，100102；
3.Yanbian Shixian Bailu Paper Making Co.，Ltd.，Yanbian，Jilin Province，133101）
（*E-mail：7248344090@163.com）

By studying the effects of parallel sampling，dryingmethod，testmethod of viscosity，high and low viscosity of the pulp and base types of cooking liquor on determination results of dynamic viscosity and intrinsic viscosity，the applicability and accuracy of two viscosity testingmethods，i.e.dynamic viscositymeasurementusing cuprammonium solution，and intrinsic viscositymeasurementusing cupri-ethylenediamine solution，were compered and analyzed.A viscosity determination method suitable for sulfite dissolving pulp was obtained.The results indicated that for the viscosity determination of sulfitewood pulp，the accuracy of viscosity determination was able to be improved by adopting intrinsic viscosity determination method，air dryingmethod and multiple sampling.

sulfitewood pulp；dissolving pulp；intrinsic viscosity；dynamic viscosity；cupri-ethylenediamine solution；cuprammonium solution

周立春先生，硕士；主要研究方向：制浆造纸清洁生产。

TS743+.12

A

0254-508X（2015）08-0028-05

2015-04-08（修改稿）