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第 18 卷第 2 期
2010 年 6 月
纤 维 素 科 学 与 技 术
Journal of Cellulose Science and Technology
Vol. 18 No. 2
Jun. 2010

文章编号：1004-8405(2010)02-0044-05
枫香树材硫酸盐制浆工艺技术研究
刘祝兰， 曹云峰*， 杨益琴， 熊林根
（南京林业大学 江苏省制浆造纸重点实验室，江苏 南京 210037）

摘 要：通过对枫香树材硫酸盐蒸煮的用碱量、硫化度、温度和保温时间四因素三
水平方差分析工艺技术研究发现，在所选的四因素三水平内，用碱量对浆料得率和
卡伯值的影响最大，硫化度对浆料得率和卡伯值的影响最小。枫香树材硫酸盐蒸煮
较为适宜的工艺条件为：用碱量 17%（Na2O 计），硫化度 20%，温度 165℃，保温
时间 60 min，液比 1∶6。另外，在枫香树材硫酸盐蒸煮过程中添加 AQ，对提高蒸
煮脱木素选择性具有明显的效果。
关键词：枫香树；硫酸盐制浆；蒽醌
中图分类号：TS743.1 文献标识码：A

枫香树又名枫树（Liquidambar Formosans Hence），九孔子（江苏），枫树果（四川），
夹木蛇（湘西），为金缕梅科枫香属落叶乔木。叶先端渐尖，基部心形，边缘有锯齿。常生
长在村旁，坡地，丘陵或山腰的树林中。主要分布在黄河以南，江苏，安徽，浙江，江西，
福建，河南，湖北，湖南，广东，广西，四川，贵州，云南和陕西等省[1]。枫香树树皮主要
含木栓细胞、石细胞、树脂道、纤维；树枝含有木栓细胞、韧皮部散生韧皮纤维，树脂道散
生，木质部较发达，弧角处形成周木型维管束，髓部主要有薄壁细胞；树根横切木栓层 3～
6 列， 韧皮纤维成环状排列，散生树脂道，木质部导管径向单向排列[2]。易利萍等[3]对枫香
人工林生物量及生产力进行了研究，结果表明 21 年生枫香人工林单株生物量为 68.42 kg，
生态系统生物量为 154.10 t/hm2，乔木层生物量为 148.92 t/hm2，乔木层平均净生产力为 8.97
t/(hm2·a)，表现出较高的生产力。
而目前一些研究者研究了其在医药和木材工业上的应用情况[4-6]，但在制浆造纸工业的
应用研究很少。为此，本文对枫香树材的主要化学组成和硫酸盐制浆工艺进行了探讨，为枫
香树材在造纸工业上的应用提供理论基础。
1 实验
1.1 主要化学成分分析
按照石淑兰[7]主编的《制浆造纸分析与检测工艺实验》中的方法测定枫香树材主要化学成分。

收稿日期：2009-11-26
基金项目：“江苏省青蓝工程中青年学术带头人培养对象”省教育厅资助课题（164105308）。
作者简介：刘祝兰（1987~），女，硕士研究生；研究方向：制浆造纸。
∗ 通讯作者：曹云峰，教授，博士，博士生导师；研究方向：制浆造纸与清洁生产。

DOI:10.16561/j.cnki.xws.2010.02.011






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1.2 硫酸盐蒸煮
采用 10×1.25 L 油浴锅进行蒸煮。
1.3 卡伯值测定
根据 Tappium 236 标准测定卡伯值[8]。
2 结果与讨论
2.1 枫香树材的化学成分
植物纤维原料的主要成分直接影响其制浆的工艺和蒸煮后纸浆的性能，枫香树材的主要
化学成分见表 1。
表 1 枫香树材的主要化学成分（%）
灰分 冷水抽出物 热水抽出物 1%NaOH 抽出物 苯―醇提取物
0.67 1.90 3.96 15.78 2.11
总木质素 酸不溶木质素 酸溶木质素 综纤维素 戊聚糖
18.95 16.17 2.78 82.04 24.04

2.2 硫酸盐蒸煮性能
2.2.1 正交试验结果
根据一般阔叶材硫酸盐蒸煮工艺，制定了枫香树材硫酸盐蒸煮的用碱量、硫化度、温度
和保温时间四因素三水平方差分析工艺条件。用碱量（Na2O 计）为 15%、17%、19%，硫
化度为 20%、25%、30%，温度 165、170、175℃，保温时间 60、90、120 min。其它蒸煮条
件为：液比 1∶6，蒸煮结果见表 2。
表 2 四因素三水平对蒸煮结果的影响
编号 用碱量/ % 硫化度/ % 温度/℃ 保温时间/ min 卡伯值 得率/ % 残碱/ (g·L-1)
1 15 20 165 60 28.7 52.39 4.40
2 15 25 170 90 21.6 47.24 2.28
3 15 30 175 120 17.5 46.51 1.44
4 17 20 170 120 15.8 45.46 4.28
5 17 25 175 60 19.4 46.64 4.44
6 17 30 165 90 20.9 48.03 4.26
7 19 20 175 90 13.5 43.84 6.32
8 19 25 165 120 16.6 45.57 5.09
9 19 30 170 60 18.1 45.85 5.22

由表 2 得知，采用所选的用碱量、硫化度、温度和保温时间四因素三水平对枫香树材进
行硫酸盐蒸煮，卡伯值在 13.5～28.7 之间，得率为 43.84%～52.39%，残碱为 1.44～6.32 g/L。
由于蒸煮时为了方便取出蒸煮黑液，采用了 1∶6 的液比，因而导致残碱偏低。为了便于分






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析，将用碱量、硫化度、温度和保温时间与浆料得率、卡伯值和黑液残碱的相关性和极差分
别列于表 3～5。
表 3 四因素三水平对浆料得率的相关性和极差的影响
因素 用碱量/ % 硫化度/ % 温度/℃ 保温时间/ min
相关性 K1 146.14 141.69 145.99 144.88
相关性 K2 140.13 139.45 138.55 139.11
相关性 K3 135.26 140.39 136.99 137.54
极差 10.88 2.24 9.00 7.34

表 3 显示，用碱量、硫化度、温度和保温时间四因素三水平对浆料得率的极差分别为
10.88、2.24、9.00 和 7.34，其中用碱量对浆料得率的极差最大，达到 10.88，而硫化度对浆
料得率的极差最小，仅为 2.24。因此，用碱量对浆料得率的影响最大，硫化度对浆料得率的
影响最小。
表 4 四因素三水平对浆料卡伯值的相关性和极差的影响
因素 用碱量/ % 硫化度/ % 温度/℃ 保温时间/ min
相关性 K1 67.8 58.0 66.2 66.2
相关性 K2 56.1 57.6 55.5 56.0
相关性 K3 48.2 56.5 50.4 49.9
极差 19.6 1.5 15.8 16.3

从表 4 发现，用碱量、硫化度、温度和保温时间四因素三水平对浆料卡伯值的极差分别
为 19.6、1.5、15.8 和 16.3，其中用碱量对浆料卡伯值的极差最大，达到 19.6，而硫化度对
浆料卡伯值的极差最小，仅为 1.5。因此，用碱量对浆料卡伯值的影响最大，硫化度对浆料
卡伯值的影响最小。
表 5 四因素三水平对黑 8 残碱的相关性和极差的影响
因素 用碱量/ % 硫化度/ % 温度/℃ 保温时间/ min
相关性 K1 8.12 15.00 13.75 14.06
相关性 K2 12.98 11.81 11.78 12.86
相关性 K3 16.63 10.92 12.22 10.81
极差 8.51 4.08 1.97 3.25

由表 5 得知，用碱量、硫化度、温度和保温时间四因素三水平对黑液残碱的极差分别为
8.51、4.08、1.97 和 3.25，其中用碱量对黑液残碱的极差最大，达到 8.51，而温度对黑液残碱
的极差最小，仅为 1.97。因此，用碱量对黑液残碱的影响最大，温度对黑液残碱的影响最小。
根据表 3～5 中的用碱量、硫化度、温度和保温时间对浆料的得率和卡伯值等的极差影
响分析，枫香树硫酸盐蒸煮较为适宜的工艺为：用碱量 17%，硫化度 20%，温度 165℃，保
温时间 60 min，液比 1∶6。






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2.2.2 添加助剂 AQ硫酸盐蒸煮的纸浆性能
在用碱量 17%，硫化度 20%，温度 165℃，保温时间 60 min，液比 1∶6 的条件下进行
硫酸盐蒸煮，并与添加 AQ 的硫酸盐法蒸煮在不同保温时间下纸浆的性能进行比较。具体蒸
煮结果见表 6。
表 6 添加 AQ 硫酸盐法蒸煮的纸浆性能和黑液残碱
得率/ % 卡伯值 得率/卡伯值 残碱/ (g·L-1)
KP，60 min 49.87 26.77 1.86 3.44
KP＋AQ，30 min 51.64 28.26 1.83 7.41
KP＋AQ，60 min 50.60 24.41 2.07 5.95
KP＋AQ，90 min 49.46 21.06 2.35 3.09

由表 6 可见，枫香树材在用碱量 17%，硫化度 20%，温度 165℃，保温时间 60 min，液
比 1∶6 的条件下进行硫酸盐蒸煮，得率为 49.87%，卡伯值为 26.77，得率/卡伯值为 1.86，
残碱为 3.44 g/L。而在添加 AQ 的硫酸盐蒸煮过程中，当保温时间从 30 min 延长到 90 min
时，得率由 51.64%降为 49.46%；卡伯值从 28.26 降为 21.06；残碱由 7.41 g/L 下降为 3.09 g/L。
在 KP 和 KP＋AQ 蒸煮，保温时间均为 60 min 时，得率由 49.87%提高到 50.60%，而卡伯值
却由 26.77 下降为 24.41，蒸煮脱木素的选择性（此处用得率/卡伯值表示）由 1.86 提高为 2.07。
因为在碱法蒸煮时，AQ 对碳水化合物有保护作用，同时对木质素的脱除也有促进作用，因
此，在枫香树材硫酸盐蒸煮过程中添加 AQ，对蒸煮脱木素选择性具有明显的效果。
3 结论
研究结果表明：
1）枫香树材的主要化学成分为：综纤维素含量 82.04%，总木素含量 18.95%，戊聚糖
含量 24.04%，苯―醇提取物含量 2.11%，1%NaOH 抽出物含量 15.78%，灰分含量 0.67%。
2）通过对枫香树材硫酸盐蒸煮的用碱量、硫化度、温度和保温时间四因素三水平方差
分析工艺技术研究发现，用碱量对浆料得率和卡伯值的影响最大，硫化度对浆料得率和卡伯
值的影响最小。在所选四因素三水平内，枫香树材硫酸盐蒸煮的较适宜的工艺条件为：用碱
量 17%，硫化度 20%，温度 165℃，保温时间 60 min，液比 1∶6。
3）在枫香树材硫酸盐蒸煮过程中添加 AQ，对提高蒸煮脱木素选择性具有明显的效果。
参考文献：
[1] 刘刚. 野生枫香提取液的理化性质初步研究[J]. 江西化工, 2003(4): 102.
[2] 米长忠, 李春艳, 杨德胜. 枫香树的生药特征研究[J]. 中国民族民间医药, 2005(74): 179-181.
[3] 易利萍, 文仕知, 王珍珍, 等. 枫香人工林的生物产量及生产力[J]. 中南林业科技大学学报, 2008,
28(2): 50-53.
[4] 谢跃生. 枫香树叶中某些水溶性微量元素的分析[J]. 广西师院学报, 2000, 17(3): 5-7.
[5] 容箬. 枫香树属植物化学成分及药理活性研究进展[N]. 中国中医药报, 2003(1929): 4.
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第 18 卷

[7] 石淑兰, 何福望. 制浆造纸分析与检测工艺实验[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2003: 127.
[8] TAPPI. Tappi Test Methods 1994-1995[M ]. Atlanta: Tappi Press, 1995.

Kraft Pulping of Maple
LIU Zhu-lan, CAO Yun-feng*, YANG Yi-qin, XIONG Lin-gen
（Jiangsu Provincial Key Laboratory of Pulp and Paper Science and Technology, Nanjing 210037, China）

Abstract: A three factor and four level orthogonal experiment was designed to study the effect of
alkali charge, sulfidity, cooking temperature and holding time on maple kraft pulping process. It
was found that the influence on the pulp yield and kappa number of alkali charge is the greatest
and that of sulfidity is the least. The results also indicated that the optimal pulping condition is as
follows: alkali charge 17% (based on sodium oxide), sulfidity 20%, cooking temperature 165℃,
holding time 60 min and liquor ratio 1∶6. In addition, it obtained good effect on the selectivity of
delignification by adding anthraquinone into Maple kraft pulping process.
Key words: Maple; kraft pulping; anthraquinone


（上接第 37页）
Preparation and Characterization
of Cellulose/Chitosan Composite Film
MA Hao, ZHENG Chang-qing, LI Yi-qun*
（Department of Chemistry, Jinan University, Guangzhou 510632, China）

Abstract: This paper reports a facile preparation of the cellulose-chitosan (m/m＝2/1) composite
film by mixing a solution of cellulose in ionic liquid of 1-(2-hydroxylethyl)-3-methylimidazolium
chloride and a solution of chitosan in acetic acid solution. The composite film was characterized
by Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), thermal gravimetric
analysis (TGA), digital picture and scanning electron microscope (SEM). The results of IR, XRD,
TGA showed that composite film is composed of cellulose and chitosan molecules and exists an
interaction including hydrogen bond between the molecular of cellulose and chitosan. SEM
showed the surface of the composite is uniform and rough. The as-prepared composite film may
be a potential biomedical material.
Key words: cellulose; chitosan; composite film