当前课程知识点：植物纤维化学 > 第六章 半纤维素 > 6.5半纤维素与纸张的关系 > 6.5半纤维素与纸张的关系
同学们，大家好！我们前面学习了半纤维素在制浆过程中的行为
大部分半纤维素在制浆中均进入到黑液中？
纸浆中只剩余少量的半纤维素，半纤维素起到什么作用？
能否通过向纸浆中添加一些半纤维素来改善纸张的性能？
要回答这些问题，我们就需要学习半纤维素与纸张的关系
第五节 半纤维素与纸张的关系
半纤维素对纸浆打浆行为的影响，纸浆中保留一定量的半纤维素，对打浆及纸张性质都有好处
由于半纤维素对水的亲合性很好，所以在打浆过程中能增加纤维的水化、润胀与帚化
提高纤维表面积和塑性，因而不仅能提高纸的强度(一般指抗张强度、耐破度和耐折度)
使纸的物理性能大大改善，而且还能降低打浆时间和所需的动力
纸浆中存留的半纤维素聚糖的种类与结构比半纤维素的含量对打浆的影响更大
如硫酸盐浆中的半纤维素含量不少于亚硫酸盐浆，而其打浆却比亚硫酸盐浆困难
这与硫酸盐浆的半纤维素中碱溶性聚糖较少，而亚硫酸盐浆的半纤维素中碱溶性聚糖较多有关
见图，碱溶性高聚糖含量下降，糠醛值(在碱溶性高聚糖中)下降，纸浆的打浆抗拒上升
研究发现打浆抗拒与γ一纤维素(用17.5NaOH抽提，用酸中和后仍溶解在液体中的组分,实质上是半纤维素)
及α一纤维素中的糠醛值之间未发现有任何关系
这个图是碱溶性高聚糖与打浆抗拒的关系
半纤维素含量对纸张性质影晌
半纤维素是木材或纸浆中的一种重要成分，它对纸张的性质有较大的影响
根据对不同纸张的性质的要求不同，在制浆时应尽量或适当保留纸浆中的半纤维素
如前所述，半纤维素有利于纸浆的打浆，有利于纤维的细纤维化，大量研究结果表明
凡是通过打浆能获得较高强度纸张的纸浆都有较高的半纤维素含量
对于给定的植物纤维原料来说，在蒸煮过程中半纤维素脱得越少
则单位质量的纸浆中含有的纤维素就越少
反之，半纤维素脱得越多，则单位质量的纸浆中含有的纤维素就越多
从这个意义上来说，半纤维素含量高有利于纤维的结合
所以对提高纸张的裂断长、耐破度和耐折度等有利
半纤维素含量低，有利于一些与纤维结合力无关的纸张性质，如不透明度和撕裂度等
在工业纸浆中，随着半纤维素含量的增加，相应地降低了α-纤维素的含量
即减少了保证纤维本身强度的纤维素的含量，所以半纤维素在增加纤维结合上的积极影响
在某种程度上会被纤维本身强度降低的不利影响所降低或抵消。反之亦然
当纸浆中α-纤维素含量达94%~95%，而且如果其中聚戊糖含量不少于3.5%~4.0%时
纸浆便具有良好的打浆性能，并能制得强度高的纸张
当α-纤维素含量达96%聚戊糖含量不低于2.5%~3.0%时，也能得到强度足够高的纸张
聚戊糖含量进一步降低时，纸浆在打浆时就会失去水结合能力，抄成的纸松软而强度低
α-纤维素含量为97%~98%的冷碱精制浆，其中聚戊糖的含量不大于1.2%~2.0%不适合于造纸
应该指出，对增加纤维结合有效的并不是全部半纤维素的组分，也不是聚戊糖的总量
现在已经认识到，作为针叶木半纤维素主要成分的聚己糖
(特别是聚葡萄糖甘露糖和聚半乳糖葡萄糖甘露糖)
对纸浆的打浆性能及纸张性质的影响比作为阔叶木半纤维素主要成分的聚戊糖
(其中包括聚葡萄糖醛酸木糖)作用更大
这是因为聚甘露糖与聚木糖相比，其每个甘露糖基上有一个多余的羟基
而且与所有的其它羟基相比，这个羟基对水具有更大的活性
因此，正是聚甘露糖保证了纤维间结合的强度增大
这也是使用针叶木浆制得的纸张比用阔叶木浆制得的纸张有较高强度的原因之一
麦草浆、稻草浆和芦苇浆等一些非木材植物浆所含的半纤维素比木浆高得多
但这并不能使它们成为理想的造纸原料
在这些纸浆中纤维的尺寸、纤维细胞和杂细胞的比率
以及纤维的物理性质要比纸浆的化学组分重要得多
这类纸浆的半纤维素含量高，在打浆时水化润胀很快，在发挥适宜的强度之前
就降低了纸浆的游离度，用这种纸浆所生产的纸易出现透明、发脆和强度低的毛病
从逻辑上希望有一个最佳的(或最适宜的)半纤维素含量
但在实际中是很难控制的，因为半纤维素含量对不同的纸张性质的影响是不一样的
如草浆的聚戊塘含量与纸张的物理性能的关系
α-纤维素比上聚戊糖=2.5~3.0时，纸张的裂断长、耐破度和耐折度最大
而松厚度和撕裂度最小
当该系数为6~9时，则撕裂度最大，松厚度好
当杨木浆达到最大耐破度和抗张强度的适宜半纤维素含量约为20%
而此时纸张的不透明度和撕裂度都最小
此外，在纸浆中加入分离的半纤维素，对改善纸张强度的作用比纸浆中固有的半纤维素更有效
据研究，从稻草浆中分离的半纤维素(主要是溶于17.5%Na0H)但不为醋酸所沉淀
加入乙醇才能分离出来的部分含较多的阿拉伯糖基(占总糖的16.3%)，对纸浆强度影响更为有效
半纤维素对溶解浆的影响
溶解浆系作人造丝、玻璃纸或纤维素衍生物之用
半纤维素的存在对溶解浆的使用产生不利影响
例如纸浆中的半纤维素在醋酸酯时将使其丙酮溶液产生浑浊而难于过滤
所以溶解浆中的半纤维素含量均有一定的限制，一般α-纤维素最低应为87%
应该指出的，在造纸工业生产中，部分半纤维素和大部分木质素溶于蒸煮液，并作为废物排放
这些废物排入江河，不仅资源得不到合理利用，而且对环境会造成严重污染
因此，根据我国实际情况，综合利用这部分资源将是十分重要的课题
小结
纸浆中保留一定量的半纤维素，对打浆有利，能提高纸张的裂断长、耐破度和耐折度
在纸浆中加入分离的半纤维素，对改善纸张强度的作用比纸浆中固有的半纤维素更有效
今天的课程就讲到这里，下节课我们将一起学习半纤维素的利用，欢迎继续关注我们的课程
-绪论
--绪论
-讨论
-1.1 植物纤维原料形成与分类
-1.1 植物纤维原料形成与分类--作业
-1.2 木材的宏观结构
--木材的宏观结构
-1.2 木材的宏观结构
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造--作业
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构--作业
-1.5 纤维细胞壁超微结构
-1.5 纤维细胞壁超微结构--作业
-1.6 纤维形态学因素
-1.6 纤维形态学因素--作业
-讨论
-图文
-课程思政--中国文化自信案例1
--纸的故事（一）
-本章总结
-2.1 植物纤维原料的化学组成
-2.1 植物纤维原料的化学组成--作业
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响--作业
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成--作业
-讨论
-图文
-本章总结
-3.1水分存在形式
-3.1水分存在形式--作业
-3.2 水分对木材的影响
-3.2 水分对木材的影响--作业
-讨论
-图文
-课程思政——木材水分与干缩湿胀实例
-本章总结
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质--作业
-4.2 芳香族化合物
-4.2 芳香族化合物--作业
-4.3 脂肪族化合物和无机物
-4.3 脂肪族化合物和无机物--作业
-4.4 提取物的分布、提取和分离
-4.4 提取物的分布、提取和分离--作业
-4.5 提取物对加工利用的影响
-4.5 提取物对加工利用的影响--作业
-讨论
-课程思政——提取物的高效利用实现绿水青山就是金山银山
--松脂采集
--松脂加工利用案例
-本章总结
-5.1糖化学基础
-5.1糖化学基础--作业
-5.2纤维素的存在、结构、性质
-5.2纤维素的存在、结构、性质--作业
-5.3纤维素物理结构
-5.3纤维素物理结构--作业
-5.4纤维素晶体结构
-5.4纤维素晶体结构--作业
-5.5纤维素结晶度及测定方法
-5.5纤维素结晶度及测定方法--作业
-5.6 纤维素润胀、溶解
-5.6 纤维素润胀、溶解--作业
-5.7 纤维素双电层及热解
-5.7 纤维素双电层及热解--作业
-5.8 纤维素酸水解和碱降解
-5.8 纤维素酸水解和碱降解--作业
-5.9 纤维素的氧化
-5.9 纤维素的氧化--作业
-5.10 纤维素酶降解
-5.10 纤维素酶降解--作业
-5.11纤维素酯化
-5.11纤维素酯化--作业
-5.12 纤维素醚化
-5.12 纤维素醚化--作业
-5.13纤维素接枝共聚与交联
-5.13纤维素接枝共聚与交联--作业
-5.14纤维素物理改性
-5.14纤维素物理改性--作业
-5.15细菌纤维素
-5.15细菌纤维素--作业
-讨论1
-讨论2
-图文
-拓展学习资料
--纸张结构
--纤维角质化定义
--纤维角质化机理
-课程思政--文化自信案例2（中国古名纸）
-课程思政——国家能源战略：生物质能源
-课程思政——文化自信案例3（纤维素与纺织）
-本章总结
-思维导图
-6.1半纤维素的命名、存在
-6.1半纤维素的命名、存在--作业
-6.2半纤维素提取
-6.2半纤维素提取--作业
-6.3半纤维素分离及糖基测定
-6.3半纤维素分离及糖基测定--作业
-6.4半纤维素的化学性质
-6.4半纤维素的化学性质--作业
-6.5半纤维素与纸张的关系
-6.5半纤维素与纸张的关系--作业
-6.6半纤维素利用
-6.6半纤维素利用--作业
-讨论
-图文
-拓展学习-功能性低聚糖
--功能性低聚糖
--常见功能性低聚糖
--木糖醇的食用
-本章总结
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.2 木素的存在及其生物合成
-7.2 木素的存在及其生物合成--作业
-7.3 木素概念及化学结构
-7.3 木素概念及化学结构
-7.4 木素的分离
-7.4 木素的分离--作业
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.8 木素的显色反应
-7.8 木素的显色反应
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.13 木素的亲电反应
-7.13 木素的亲电反应
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.15 木素的利用
-7.15 木素的利用
-讨论1
-讨论2
-图文
-植物纤维化学实验资料
--植物纤维化学实验
-课程思政——文化自信案例3：中国造纸技术的贡献
-本章总结
-考试
