KOH與NaOH浸漬麥草化學機械法制漿性能比較

葛銀凱 吉興香，* 田中建 陳嘉川 馬 浩 王東興 邵學軍

（1.齊魯工業大學（山東省科學院）生物基材料與綠色造紙國家重點實驗室/制漿造紙科學與技術教育部重點實驗室，山東濟南，250353；2.山東世紀陽光紙業集團有限公司，山東濰坊，262400）

我國是農業大國，秸稈資源豐富，木材儲量較少。為緩解木材資源不足的問題，利用麥草制漿造紙研究已久[1-3]。傳統麥草制漿多采用燒堿蒽醌法、亞硫酸鹽法等化學制漿方法，存在化學藥品用量大、蒸煮黑液難治理等問題[4-5]。麥草化學機械法制漿以機械作用替代一部分化學作用，采用溫和的化學預浸處理結合機械解離使纖維分絲帚化成漿。NaOH 是最常用的化學法制漿蒸煮藥劑之一，同時也是化學機械法制漿常用的預浸藥劑[6]。與化學法制漿相比，化學機械法制漿NaOH 用量較低，但存在制漿廢液帶來的環境問題[7]。因此，選用適當類型的浸漬藥劑（如KOH），有利于后續進一步將制漿廢液資源化利用[8]。

麥草化機漿浸漬液含有大量的木素、糖類物質和腐殖質，這些物質是制作有機肥的良好原料，但傳統麥草化學機械法制漿的NaOH 浸漬液pH 值高，且其中的Na+無法被植物吸收，在土壤中積累會導致鹽堿化，對植物生態造成破壞[9]，無法直接生產有機肥。KOH 是另外一種常用的堿，因含植物可以利用的K元素，有降低環境污染的優勢。詹懷宇等人[10]將蔗渣的多種制漿方法如亞硫酸鉀法、中性亞鉀-蒽醌法、堿性亞鉀法和中性亞鈉法等進行比較，發現中性或堿性亞鉀法可以提高蔗渣漿的得率、漂白性與強度。Methacanona等人[11]研究了KOH、NaOH 和氫氧化鋇在不同用堿量、時間、溫度下對半纖維素的脫除效果，發現NaOH 對半纖維素脫除效率更高，這在一定程度上造成制漿得率下降，降低打漿中纖維吸水潤脹能力，使纖維彈性下降。與NaOH制漿相比，使用KOH制漿可以避免NaOH 制漿黑液難處理的問題。加拿大的Arbokem 公司對鉀鹽和鈉鹽作為制漿藥劑的效果進行了對比研究，發現等分子濃度下的亞硫酸鉀法制漿與亞硫酸鈉法制漿結果相同，且KOH 溶液對木素的脫除效果要比NaOH 好，回收利用的含鉀產物可以產生較高的經濟效益[12-13]。Huang 等人[14]研究以NH4OH和少量KOH 作為蒸煮藥劑的麥草清潔制漿方法，實驗結果表明黑液中營養物質豐富。薛潤林等人[15-16]對KOH 法制漿黑液的應用進行了研究，發現黑液經過磷酸中和即可轉化為有機復合鉀肥，既能增加高值化利用又能減輕環境污染。使用KOH 代替NaOH 作為預浸藥劑制備化學機械漿，有望降低造紙廢液的處理成本，減少對環境污染的影響，為造紙工業與農業之間建立新的生態循環模式提供了可能。

據行業市場研究調查顯示，2014年NaOH 價格為2600 元/t，2019 年 NaOH 價格上漲到 3100 元/t，目前NaOH 的價格穩定在3150 元/t；KOH 價格始終較為穩定，KOH 與NaOH 的價格比從過去的3 倍下降至2倍[15]，降低了KOH 使用成本。此外，K是植物生長必須的微量元素，制漿黑液可以用作肥料，節約治理成本的同時又能創造效益。KOH 較高的價格并不會成為其應用在制漿造紙行業的缺陷。

為了探究化學機械法制漿預浸中使用KOH 替代NaOH 的可行性，本研究采用溫和化學預浸條件對比了KOH 和NaOH 作為化學預浸藥劑制備麥草化學機械漿（簡稱麥草化機漿）的性能；比較了KOH 和NaOH 堿浸漬后浸漬液中組分溶出情況、紙張強度、纖維形態等，為KOH 預浸麥草制備化機漿提供基礎。

1 實 驗

1.1 實驗原料

麥草（已搓絲）取自山東世紀陽光紙業集團有限公司，經篩選，去除腐爛發霉成分，水洗風干后備用，其化學組分見表1。

表1 麥草化學組分含量Table 1 Content of major chemical components in wheat straw %

1.2 實驗儀器

數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司HH-4）；高濃連續式磨漿機（日本BR30-300C）；PFI磨漿機（挪威SK 90S/4 TF）；凱塞法抄片器（奧地利RK-3A）；PH400標準型酸度計（安萊立思儀器科技有限公司）；高速離心機（蘇州雨澤儀器有限公司H2050R）；紫外可見分光光度計（美國安捷倫8453），離子色譜儀（美國安捷倫，ICS-5000+型）；X 射線衍射儀（德國布魯克AXS 公司D8-ADVANCE）；纖維質量分析儀（芬蘭Valmet FS5）；抗張強度儀（濟南蘭光機電技術有限公司XLW-B）；撕裂度測定儀（杭州輕通博科自動化有限公司SLY-1000）；耐破度測定儀（杭州輕通博科自動化技術有限公司BSM-1600B）；環壓強度測定儀（荷蘭TMI）。

1.3 實驗方法

取50 g絕干搓絲麥草于密封袋中，按照液比1∶5加入95℃熱水，添加3%～7%（以KOH 計，相對于麥草絕干質量，下同）的KOH或NaOH，揉搓混合均勻后，置于95℃的水浴鍋中浸漬40 min。在相同條件下，固定用堿量5%（以KOH 計），分別用KOH 或NaOH 浸漬麥草10～80 min。浸漬結束后取浸漬液，洗滌麥草至洗滌液呈中性。

用高濃連續式磨漿機對預浸漬后的麥草進行兩段磨漿，一段磨漿間隙0.5 mm，二段磨漿間隙0.2 mm。磨漿結束后將漿料洗滌數次置于60℃水浴鍋中消潛40 min后進行篩漿。調整細漿漿濃為10%，用PFI 磨漿機在0.2 mm 間隙下磨漿，打漿至（40±1）°SR。采用凱塞法抄片器進行抄紙。具體流程示意圖見圖1。

圖1 麥草化學機械法制漿流程圖Fig.1 Flow chart of chemical mechanical pulping of whole wheat straw

1.4 分析與檢測

1.4.1 浸漬液中組分檢測

取一定量的麥草堿浸漬液，用稀H2SO4調節pH值至2.5，離心后分離上清液。取1 mL上清液于10 mL消解管中，加入 70 μL 質量分數 72% 的 H2SO4和0.93 mL 去離子水，置消解管于高壓滅菌鍋中，121℃下保溫60 min。

用離子色譜測定稀釋后上清液中的糖組分及含量。分析柱為CarboPacPA20（3 mm×150 mm），保護柱為CarboPacPA20（3 mm×30 mm），柱溫30℃，取樣25 μL，采用250 mmol/L NaOH溶液，以0.4 mL/min流速梯度淋洗[17]。

麥草中纖維素主要水解單糖產物為葡萄糖，半纖維素主要水解單糖產物為阿拉伯糖與木糖。測得單糖濃度并按照式(1)與式(2)計算組分溶出量。

式中，m0為麥草的絕干質量，g；Cglu為浸漬液中葡萄糖濃度，mg/L；V0為浸漬液體積，L；D為浸漬液稀釋倍數；0.90 為葡萄糖轉化為纖維素的換算系數。

式中，m0為麥草的絕干質量，g；Cxyl為浸漬液中木糖濃度，mg/L；Cgal為浸漬液中半乳糖濃度，mg/L；V0為浸漬液體積，L；D為浸漬液稀釋倍數；0.88 為木糖與阿拉伯糖轉化為半纖維素的換算系數。

測定離心分離后的稀酸沉淀木素（Klason 木素）質量。取上清液稀釋，采用紫外可見分光光度計測得樣品在205 nm 處的吸光度值A，酸溶木素含量按GB/T 10337—1989 計算，如式(3)所示。浸漬液中木素溶出量按照式(4)計算[18]。

式中，A為稀釋后上清液樣品205 nm處的吸光度值；D為上清液樣品的稀釋倍數；V0為浸漬液體積，L；110為吸光系數，L/(g·cm)。

式中，m0為麥草的絕干質量，g；m1為Klason 木素質量，mg；m2為浸漬液中酸溶木素的質量，mg。

1.4.2 結晶度檢測

將絕干麥草片置于X射線衍射儀（XRD）中進行測試。具體參數：樣品測試衍射角2θ為5°～80°，輻射源為Cu靶X光管（λ=1.54184 nm），掃描速度20°/min，工作電壓40 kV，工作電流40 mA。結晶度（Xd）按照式(5)計算[19]。

式中，I002為（002）晶面衍射強度；Iam為非晶區衍射強度，取Iam為2θ=18°處的衍射強度。

1.4.3 纖維形態分析

取適量打漿、疏解后的漿料稀釋至30 mg/L，采用纖維質量分析儀測定纖維長度、寬度、粗度、卷曲指數、扭結指數等參數[20]。

1.4.4 紙張物理性能檢測

將紙張平衡水分后按照以下標準進行物理性能檢測：裂斷長（GB/T 12914—2008）、撕裂指數（GB/T 455—2002）、耐破指數（GB/T 454—2002）、環壓強度指數（GB/T 2679.8—2016）。

2 結果與討論

2.1 KOH與NaOH浸漬對麥草組分溶出量的影響

2.1.1 用堿量

圖2 為用堿量對浸漬后麥草中纖維素、半纖維素和木素溶出量的影響。從圖2 可以看出，用堿量3%時，KOH浸漬的麥草纖維素溶出量比NaOH浸漬的麥草纖維素溶出量降低了27.49%。隨著用堿量的提高，2種堿浸漬均使麥草中纖維素溶出量增加，但KOH浸漬的增幅程度略高于NaOH。用堿量7%時，KOH 浸漬的麥草纖維素溶出量比NaOH 浸漬的麥草纖維素溶出量高出8%。這說明在低用堿量時，KOH 浸漬對麥草纖維的損傷較輕，而在高用堿量時，KOH 浸漬對麥草纖維的損傷程度超過NaOH，不利于提升紙張強度。

圖2 用堿量對麥草組分溶出的影響Fig.2 Effects of KOH and NaOH dosage on the dissolution of wheat straw components

用堿量3%時，KOH 浸漬使麥草中半纖維素溶出量低于NaOH 浸漬后的半纖維素溶出量，說明NaOH在較低用堿量下，對麥草半纖維素有較KOH 更強的水解作用[21]。隨著用堿量上升，2 種堿浸漬均使麥草半纖維素溶出量增加，但KOH 浸漬后麥草中半纖維素溶出量增幅更高；當用堿量達到7%后，2 種堿浸漬液中半纖維素溶出量幾乎相同。

KOH 在浸漬過程中脫木素的效果強于NaOH。用堿量3%時，KOH 浸漬后麥草木素溶出量高于NaOH浸漬后麥草木素溶出量，KOH表現出比NaOH更強的脫木素效果，可能是因為半纖維素與木素通過酯鍵和芳基-醚鍵等結合形成的木素-碳水化合物復合體（LCC）容易在堿液中發生皂化而斷裂，KOH 堿性較強，皂化效率更高，使木素更容易溶出[22-23]。

2.1.2 浸漬時間

圖3為KOH 與NaOH 在不同浸漬時間下麥草溶出的纖維素、半纖維素和木素的比較。用堿量5%時，隨著浸漬時間的延長，經過KOH 浸漬后，麥草中纖維素與半纖維素溶出量始終低于NaOH 浸漬后的，而脫木素效果高于NaOH。反應進行80 min 時，與NaOH 相比，KOH 浸漬后的麥草中木素溶出量高出18.16%。

圖3 浸漬時間對麥草組分的溶出影響Fig.3 Effects of KOH and NaOH impregnation time on the dissolution of wheat straw components

2.1.3 得率與pH值

表2為不同用堿量下KOH 和NaOH 對紙漿得率和浸漬液pH 值的影響。由表2 可知，紙漿得率隨用堿量增加而略有下降，浸漬液pH 值隨用堿量增加而升高?；瘜W機械法制漿通過機械作用減少了化學藥品對麥草的分絲帚化作用，能夠保留大部分半纖維素與木素，相比化學法制漿得率更高，能節約生產成本。提高用堿量會使浸漬液中組分溶出量增加，在提高麥草漿纖維潤脹程度的同時，也會不可避免地造成紙漿損失。用堿量3%時，KOH與NaOH浸漬后浸漬液pH值幾乎沒有差異，均接近中性。隨著用堿量提高，浸漬液中半纖維素與木素的溶出量明顯增多，KOH 浸漬后的麥草漿得率低于NaOH 浸漬后的麥草漿，同時可觀察到2 種堿浸漬后浸漬液的pH 值隨用堿量的增加變化不大[24]。由浸漬液中2 種堿溶出的組分含量可知，木素的溶出對紙漿得率的影響較大，導致KOH浸漬后麥草的得率低[25]。

表2 不同用堿量下KOH與NaOH對紙漿得率與浸漬液pH值的影響Table 2 Effects of KOH and NaOH dosages on yield and pH value of wheat straw chemical mechanical pulp

表3為不同浸漬時間下KOH 與NaOH 對紙漿得率與浸漬液pH 值的影響。由表3 可知，紙漿得率隨KOH 與NaOH 浸漬時間的延長而下降，pH 值隨之下降。浸漬時間的延長有助于藥液對麥草浸漬程度加深，在一定用堿量下提高了麥草中半纖維素與木素的溶出量，造成得率下降。浸漬10 min 時，KOH 浸漬后溶液中的pH 值為11.14，遠高于NaOH 浸漬后浸漬液中的 pH 值。當浸漬 80 min 時，KOH 與 NaOH 浸漬液中pH值的差異減小，說明堿的消耗程度趨于一致。此時KOH 浸漬后的紙漿得率為79.43%，相比浸漬10 min 時下降了11.2%，而NaOH 浸漬后的紙漿得率為84.55%，相比浸漬10 min 時僅下降了5.1%。由此可知KOH浸漬麥草漿不宜時間過長。

表3 不同浸漬時間下KOH與NaOH對紙漿得率與浸漬液pH值的影響Table 3 Effects of KOH and NaOH impregnation time on yield and pH value of wheat straw chemical mechanical pulp

2.2 KOH與NaOH浸漬對麥草纖維素結晶度的影響

堿浸漬會對纖維素中無定形組分造成影響，不同程度的堿浸漬導致結晶度不同，從而造成纖維素可及度的差異，影響麥草纖維對浸漬藥品的吸收效果。圖4 為KOH 與NaOH 浸漬后麥草的XRD 譜圖。纖維素I型的衍射峰出現在14.8°、16.3°和22.6°，分子鏈在晶胞內是平行堆砌，纖維素分子中氫鍵強度主要由15°和22°的衍射峰強度來體現。由圖4可以看出，2種堿浸漬后 XRD 譜圖在 2θ=16.1°和 22.3°附近出現明顯的衍射峰，是典型的纖維素I 型結構，表明2 種堿浸漬沒有改變纖維素的晶體結構[23]。

圖4 不同用堿量堿浸漬后麥草的XRD譜圖Fig.4 XRD spectra of wheat straw impregnated with KOH and NaOH

表4為不同用堿量KOH 與NaOH 浸漬后的麥草纖維素結晶度。由表4 中可以看出，用堿量較低時，KOH與NaOH浸漬作用以麥草中的半纖維素和木素等無定形組分溶出為主，麥草纖維素的結晶區幾乎沒有被破壞；當用堿量高于臨界值時，堿液對麥草纖維素結晶區的作用增大，結晶區的破壞程度增加，結晶度下降，這導致2種堿浸漬后麥草纖維素的結晶度呈現先升高后下降的趨勢。但KOH 浸漬對麥草纖維素結晶度的影響高于NaOH，隨著用堿量的升高，KOH 浸漬后麥草纖維素結晶度的變化幅度高于NaOH。說明KOH 浸漬對麥草纖維素非結晶區和結晶區的破壞都高于NaOH。

表4 在不同用堿量下KOH與NaOH處理對麥草纖維素結晶度的影響Table 4 Effects of KOH and NaOH dosage on crystallinity of wheat straw cellulose %

2.3 KOH 與NaOH 浸漬對麥草化機漿纖維形態的影響

2.3.1 用堿量

表5 為用堿量對麥草化機漿纖維形態的影響。由表5可知，麥草纖維長度隨KOH 與NaOH 用量的增加而上升。在用堿量較低時纖維長度較短，表明在堿浸漬作用較輕的情況下麥草纖維潤脹不足，纖維挺硬，在磨漿中可能導致纖維嚴重切斷，最終漿中細小纖維（纖維長度0～0.2 mm）含量升高。相比于NaOH 浸漬的麥草化機漿，KOH 浸漬處理的麥草化機漿中細小纖維含量低，而較低的細小纖維含量會使纖維平均長度升高，從而在整體上提高紙張強度。用堿量3%時NaOH 有較好的潤脹效果，繼續提高用堿量，KOH 對麥草纖維浸漬潤脹的效果會超過NaOH，使麥草纖維在磨漿作用下不易被切斷[26]。用堿量7%時，KOH 浸漬麥草漿中細小纖維的數均長度分布高于NaOH 浸漬麥草漿，但質均含量分布低于NaOH 浸漬后的麥草漿中的細小纖維含量，說明KOH 浸漬后細小纖維損失嚴重，KOH 對細小纖維有更強的水解作用。因此使用KOH 浸漬麥草能減少化學機械法制漿后漿中細小纖維含量，減輕濾水困難的問題，在一定程度上緩解打漿度虛高對制漿生產造成的不利影響[27]。

表5 用堿量對麥草化機漿纖維形態的影響Table 5 Effects of KOH and NaOH dosages on fiber morphology of wheat straw chemical mechanical pulp

麥草纖維寬度隨著用堿量的增加呈現下降趨勢。用堿量由3%提高到7%時，KOH 浸漬后的麥草漿纖維寬度下降29.42%，NaOH 浸漬后的麥草纖維寬度下降27.52%，這說明KOH 浸漬后纖維較NaOH 浸漬更易分絲帚化。

當用堿量由3%提高到7%，KOH 浸漬后麥草纖維粗度下降程度比NaOH 浸漬的下降程度更大，KOH浸漬使麥草纖維表面剝離更嚴重。纖維粗度的下降趨勢與纖維寬度相似，表明纖維分絲與剝離是同時進行的。

2 種堿浸漬后纖維卷曲度與扭結指數隨著用堿量的增加不斷提高，說明麥草纖維變得柔軟，在機械作用下容易扭曲折疊。纖維分絲帚化的程度高，纖維表面游離的羥基增多，這有利于形成氫鍵結合，提高紙張的強度。用堿量7%時，KOH 浸漬后的麥草纖維的柔軟度最高。

2.3.2 浸漬時間

表6為KOH 和NaOH 浸漬時間對麥草化機漿纖維形態的影響。由表6可看出，浸漬時間由10 min延長到80 min，KOH浸漬麥草化機漿的纖維數均長度提高幅度大于NaOH，而質均長度提高幅度低于NaOH。KOH 較強的水解作用能夠使漿中的細小纖維含量降低，從而降低細小纖維在纖維質均長度中的占比，提高了KOH 浸漬后麥草化機漿纖維的質均長度。與NaOH 浸漬的麥草化機漿的纖維長度相比，KOH 浸漬麥草化機漿的長纖維所占比例較高，數均長度增長明顯，這可能是由于KOH 浸漬后制備的化機漿的纖維柔軟而不易被切斷[28]。

表6 KOH與NaOH浸漬時間對麥草化機漿纖維形態的影響Table 6 Effects of KOH and NaOH impregnation time on fiber morphology of wheat straw mechanized pulp

2 種堿浸漬后制備的麥草化機漿纖維的寬度與粗度隨著浸漬時間的延長而下降，但下降幅度較小。麥草化機漿纖維的卷曲與扭結指數會隨著浸漬時間的延長而增加，同樣增加幅度不明顯。KOH浸漬80 min后麥草化機漿的纖維粗度和寬度低于NaOH 浸漬后麥草化機漿的纖維粗度和寬度，而纖維卷曲與扭結則高于NaOH 浸漬后麥草化機漿。KOH 浸漬更容易柔軟纖維，這可能是因為KOH 浸漬更容易降低麥草漿的纖維粗度，降低了纖維素的挺度。

2.4 KOH與NaOH浸漬對麥草化機漿物理性能的影響

2.4.1 緊度

圖5為經過NaOH 與KOH 浸漬后麥草化機漿所抄紙張緊度。由圖5(a)可以看出，當浸漬時間為40 min時，隨著用堿量增加，紙張的緊度逐漸增加，且提高幅度相近。由圖5(b)可以看出，當用堿量為5%時，紙張的緊度隨著浸漬時間的延長變化不明顯。當用堿量由3%提高到7%時，KOH 浸漬后紙張緊度提高了32.35%，高于NaOH 浸漬的30.30%。與NaOH 相比，KOH 對提高紙張緊度效果更好。這可能是因為KOH有較強的脫木素效果，能使纖維更快達到某種程度的活化和松弛，這有利于纖維的分絲帚化和吸水潤脹，增強纖維間的結合力，使緊度提高。

圖5 用堿量與浸漬時間對紙張緊度的影響Fig.5 Effects of NaOH and KOH dosage/impregnation time on the paper tightness

2.4.2 裂斷長

裂斷長與纖維長度、纖維結合強度相關，主要受纖維結合強度的影響。圖6是NaOH 與KOH 浸漬后麥草化機漿所抄紙張裂斷長的變化。由圖6(a)可以看出，當浸漬時間為40 min時，紙張的裂斷長隨用堿量增加而增加，且NaOH 浸漬與KOH 浸漬對紙張裂斷長的作用效果幾乎相同。由圖6(b)可以看出，當用堿量為5%時，隨著浸漬時間的延長，KOH 浸漬對紙張裂斷長提升效果略高于NaOH。

圖6 用堿量與浸漬時間對紙張裂斷長的影響Fig.6 Effects of NaOH and KOH dosage/impregnation time on the paper tensile properties

2.4.3 環壓強度

圖7是經過NaOH 與KOH 浸漬后麥草化機漿所抄紙張環壓強度指數的變化。由圖7(a)可以看出，浸漬時間為40 min 時，環壓指數隨著用堿量增加明顯上升，用堿量達到5%后上升趨勢減緩。用堿量相同的情況下，KOH 浸漬后紙張環壓強度指數較高。相比于NaOH 浸漬，其原因為麥草經KOH 浸漬后能保留更多的半纖維素，這增強了纖維的彈性，有助于提高紙張的環壓強度[29]。由圖7(b)可以看出，用堿量5%時，2 種堿浸漬后紙張的環壓指數隨著浸漬時間的延長而上升，說明延長浸漬時間有助于提高紙張的環壓強度。KOH作為浸漬劑時，浸漬時間從10 min延長至60 min，紙張環壓指數從9.93 N·m/g提高至11.0 N·m/g。而NaOH 作為浸漬劑浸漬60 min 時紙張的環壓指數為9.78 N·m/g。可見在相同用堿量和浸漬時間下，KOH比NaOH浸漬更有利于提高紙張環壓強度。

圖7 用堿量與浸漬時間對紙張環壓指數的影響Fig.7 Effects of NaOH and KOH dosage/impregnation time on the paper compressive strength-ring crush

2.4.4 撕裂指數

圖8 是NaOH 與KOH 浸漬對紙張撕裂指數的影響。由圖8(a)可以看出，浸漬時間為40 min，用堿量較低時，紙張的撕裂指數上升較快，用堿量6%時達到最大值；繼續提高用堿量，撕裂指數降低。相同用堿量時KOH浸漬后紙張的撕裂指數高于NaOH，造成這個現象的原因是堿性更強的KOH 對纖維的作用效果強于NaOH，纖維寬度與粗度下降，柔軟程度提高，這能減輕麥草纖維在磨漿過程中的切斷，提高纖維平均長度，使紙張中的麥草纖維不易被拉斷或拉出[30]。由圖8(b)可以看出，用堿量5%時，2種堿浸漬紙張撕裂指數隨著浸漬時間的延長而上升，并在60 min達到最大值。當浸漬時間為60 min 時，KOH 浸漬紙張撕裂指數為3.93 mN·m2/g，高于NaOH 浸漬紙張的撕裂指數3.81 mN·m2/g。隨著浸漬時間延長，KOH 浸漬對紙張撕裂強度能夠起到比NaOH 浸漬更好的效果。這是由于KOH 浸漬使麥草中木素溶出更多，增大了堿液與麥草纖維的接觸程度，能夠使纖維潤脹更充分，從而提高纖維柔軟度。

圖8 用堿量與浸漬時間對紙張撕裂指數的影響Fig.8 Effects of NaOH and KOH dosage/impregnation time on the paper tearing resistance

2.4.5 耐破指數

影響耐破指數的2 個主要因素為纖維長度和纖維間的結合力。圖9是NaOH 與KOH 浸漬對紙張耐破指數的影響。由圖9 可以看出，浸漬時間為40 min 時，2 種堿浸漬對紙張的耐破指數的影響趨勢是一致的，均隨著用堿量和浸漬時間的增加而升高。因為KOH浸漬能夠較好的保留半纖維素，這導致KOH 浸漬后制備的化機漿更容易發生水化潤脹和分絲帚化，有利于增加纖維間接觸面積，提高紙張的耐破指數，因此KOH 浸漬后紙張耐破指數更高。由圖9(b)可知，用堿量5%時，隨著浸漬時間從10 min 延長到60 min，KOH 浸 漬 紙 張 耐破 指 數 由 1.10 kPa·m2/g 提 高 到1.59 kPa·m2/g，提高了44.6%；而NaOH 浸漬使紙張的耐破指數由0.99 kPa·m2/g 提高到1.46 kPa·m2/g，提高了47.5%。這說明浸漬時間對NaOH 浸漬紙張耐破指數的影響更大。

圖9 用堿量與浸漬時間對紙張耐破指數的影響Fig.9 Effects of NaOH and KOH dosage/impregnation time on the paper bursting strength

3 結 論

本研究探究了不同用堿量和浸漬時間下，采用KOH和NaOH分別對麥草進行化學預浸漬，并制備不同物理化學性能的麥草化機漿，比較了KOH和NaOH堿浸漬后浸漬液中組分溶出情況、紙張強度、纖維形態等指標。

3.1 在用堿量相同或浸漬時間相同的條件下，KOH浸漬后麥草化機漿的得率低于NaOH 浸漬后麥草化機漿的得率。在用堿量相同的情況下，KOH 浸漬后殘液pH 值低于NaOH；用堿量5%（以KOH 計）時，隨著浸漬時間的延長，KOH 浸漬后浸漬液的pH 值高于NaOH。

3.2 KOH 浸漬后麥草中纖維素與木素的溶出量高于NaOH，半纖維素溶出量低于NaOH。KOH 浸漬后麥草纖維素的結晶度與NaOH 相比下降較多，但兩者均沒有改變纖維素I型的晶型結構。KOH 浸漬后麥草纖維數均與質均纖維長度高于NaOH 浸漬后的麥草纖維，但纖維寬度與粗度較NaOH 浸漬后的麥草纖維下降較多，且麥草纖維的柔軟度更高。KOH 浸漬后麥草纖維的數均細小纖維含量較高，但質均細小纖維含量低于NaOH。

3.3 KOH 與NaOH 浸漬因對麥草中組分的溶出能力不同與對纖維形態不同程度的改變，導致2種堿浸漬后麥草化機漿所抄紙張強度存在差異。KOH 浸漬麥草化機漿所抄紙張緊度與環壓指數、裂斷長、撕裂指數、耐破指數等均高于NaOH 浸漬麥草化機漿紙張強度。