全 文 ：第 32卷　第 1期
2008年 1月
　南京林业大学学报(自然科学版)
　JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition)
Vol.32, No.1
Jan., 2008
小叶龙竹的化学成分与制浆性能
杨　清 1, 2 ,周承贵 3 ,苏光荣 4 ,许丛恒 4 ,王正良 1 ,郭永杰 1 ,韩　蕾 5＊
(1.中国科学院西双版纳热带植物园 ,云南　勐腊　666303;2.国际竹藤网络中心研究生院 ,北京　 100091;
3.云南省林业调查规划院大理分院 ,云南　大理　671000;4.云南省景洪市林业局 ,云南　景洪　666100;
5.中国林业科学研究院林业研究所 ,国家林业局林木培育重点实验室 ,北京　 100091)
摘要:研究了小叶龙竹(Dendrocalamusbarbatus)的化学成分 、纤维形态 、成浆性能 ,并与造纸工业目前使用较多纸
浆树种慈竹(Bambusaafinis)、毛竹(Phylostachysedulis)、云杉(Piceaasperata)、马尾松(Pinusmassoniana)、桉树
(Eucalyptusglobulus)等相比较。 结果表明:小叶龙竹灰分 、SiO
2
、冷水抽提物 、热水抽提物 、苯-醇抽提物 、 1%
NaOH抽提物 、木质素 、戊聚糖 、纤维素含量分别为 1.82%、0.25%、 2.99%、 3.76%、1.65%、 16.73%、 28.13%、
15.78%、51.00%;纤维平均长度为 5.25mm、宽度为 20.13μm、长宽比为 260.80;小叶龙竹具有纤维平均长度较
长 、长宽比较高 、纤维素含量较高 、木质素含量较低的优势 , 其成浆容易 ,撕裂强度较高 , 是一种优良的竹类纤维
原料。
关键词:小叶龙竹;化学成分;纤维形态;制浆性能
中图分类号:S785;TS721　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-2006(2008)01-0065-04
ChemicalcompositionandpulpingpropertiesofDendrocalamusbarbatus
YANGQing1 , 2 , ZHOUCheng-gui3 , SUGuang-rong4 , XUCong-heng4 ,
WANGZheng-liang1 , GUOYong-jie1 , HANLei5＊
(1.XishuangbannaTropicalBotanicGardensChineseAcademyofScience, Menglun666303, China;2.GraduateSchoolofInternational
CentreforBambooandRatan, Beijing100091, China;3.DaliBranchofTechnologyofYunnanInstituteofForestryInventoryand
Planning, Dali671000, China;4.JinghongForestBureauYunnanProvince, Jinghong666100, China;5.TheResearchInstituteof
ForestryCAF, KeyLaboratoryofForestCultivationStateForestryAdministration, Beijing100091, China)
Abstract:Thechemicalcomposition, fibermorphologyandphysicalpropertiesofDendrocalamusbarbatuswerestudied.
TheywerecomparedwithBambusaafinis, Phylostachysedulis, Piceaasperata, PinusmassonianaandEucalyptus
globulusLabill.Thesewerethemostpopulationfibermaterialsofpapermakingindustry.Theresultsshowedthatthe
chemicalcomponentswereashcontentat1.82%, SiO2 at0.25%, coldwatersolventextractiveat2.99%, hotwater
solventextractiveat3.76%, benzene-alcoholsolventextractiveat1.65%, 1% NaOHsolventextractiveat16.73%,
Klasonligninat28.13%, pentosanat15.78%, celuloseat51.00%.Thefiberlengthis5.25 mmanditswidthis
20.13μm.Thelength/widthratiois260.80.Itwasseenthatitsfiberlengthislonger, fiberlength/widthratioand
celuloseishigherandKlasonligninislowerthanotherspeciesofthemostpopulationfibermaterofpapermaking
industry.Itspapermakingiseasier.Thetearingstrengthpropertyismuchbetterthansomeotherspeciesofbambooor
somewoodpulpspecies.Therefore, itisagoodfibermaterialofbambooforpapermakingindustry.
Keywords:Dendrocalamusbarbatus;Chemicalcomposition;Fibermorphology;Pulpingproperties
　　收稿日期:2006-11-17　　　　修回日期:2007-06-28
基金项目:中国科学院知识创新项目(0501073009)
　　作者简介:杨　清(1969—),男 , 副研究员 , 博士。 ＊通讯作者:韩　蕾 ,女 , 副研究员 , 博士 , 主要研究方向为植物保护生物学 ,
hl04192003@yahoo.com.cn。
　　引文格式:杨　清 ,周承贵 ,苏光荣 ,等.小叶龙竹的化学成分与制浆性能 [ J] .南京林业大学学报:自然科学版 , 2008, 32(1):65-68.
　　小叶龙竹(DendrocalamusbarbatusHsueh＆D.Z.Li)属禾本科(Gramineae)竹亚科(Bambusoideae)
牡竹属 ,西双版纳当地土著傣族称之埋桑 [ 1-2] 。小叶龙竹为大型合轴丛生竹 ,秆高 15 ～ 20cm,直径 15 ～
20cm,梢头弯曲至下垂;节间深绿色具白粉 ,长 20 ～ 30cm;节内及箨环下各具一圈白色绒毛;秆箨早落 ,
初时 黄棕色至淡肉红色 ,密被棕褐色刺毛;箨耳波状 ,与下延之箨叶相连 ,高 0.2 ～ 0.3cm,密被长 1cm
之鬃状毛;箨舌高 5 ～ 8mm,先端齿裂 ,具流苏毛;箨叶外翻 ,腹面基部具鬃状毛 。主枝明显 ,叶片长 10 ～
15cm,宽 1 ～ 2cm,笋期 7— 9月。分布于云南南部 ,生于海拔 360 ～ 1 160m地带。小叶龙竹秆光滑 ,生
长快速 , 2年便可成林。国内外对小叶龙竹的研究报道极少 ,李秀兰在中国部分丛生竹类染色体报道中
对其染色体数目进行了研究[ 3] ,而对其制浆性能的研究尚未见相关报道。笔者对小叶龙竹的化学成分
和成浆性能进行了研究 ,以期为小叶龙竹的开发利用提供理论基础 ,对中国热带地区利用大型丛生竹开
发制浆造纸产业有着重要意义 。
1　材料与方法
1.1　试材
　　小叶龙竹取自中国科学院西双版纳热带植物园内的百竹园。选取 3 ～ 4年生秆形通直的小叶龙竹 ,
于株高 1 /3处截取一段竹材 ,在现场将竹劈成竹片;将试材剖切为宽 3cm、长 5 ～ 8cm的竹块 ,置实验室
风干备用。
1.2　纤维形态及化学成分的测定
于秆高 1 /3处取一竹环 ,分外侧 、中部 、内侧劈成 3个部分 ,将各部分沿纤维走向劈成细杆状 ,分别
在试管中用硝酸 -铬酸混合液离析 ,在光电立体投影仪上测定纤维长度 、宽度及腔径 。纤维长度放大
50倍 ,纤维宽度和腔径放大 100倍 ,每个样测 30 ～ 50根。
化学成分分析指标有水分 、灰分 、热水抽提物 、1% NaOH抽提物 、苯-醇抽提物 、木质素 、戊聚糖 、纤
维素等 ,试样处理测定分别按 GB/T2677.1— 1993要求的方法进行 [ 4-5] 。
1.3　蒸煮试验方法
试验利用 ZQS1/15L电热回转式蒸煮锅采用硫酸盐法对小叶龙竹进行了蒸煮 。分别按文献 [ 6]中
“纸浆得率的测定方法 ”、“蒸煮废液的测定方法 ”与 GB/T1546— 1998方法测定其粗浆得率 、黑液的残
碱量 、有机物含量 、二氧化硅含量等蒸煮废液的性质与纸浆硬度。
1.4　竹材造纸性能评定
取适量未漂浆 ,在 PFI打浆机中进行适度打浆 ,测定打浆度 ,抄造纸样 ,进行定量 、抗张强度 、撕裂
度 、耐破度 、耐折度等纸张物理性能的测定 ,综合评价其制浆性能。定量 、抗张指数 、撕裂指数 、耐破指
数 、耐折度的测定采用 GB/T12033— 1989方法 [ 7] 。
2　结果与分析
2.1　纤维形态
表 1　小叶龙竹与其他竹材和针(阔)叶木材的纤维形态比较
　Table1　Comparisonsoffibermorphologywithotherspecies
ofbamboo, timberofbroadleafand timberof
conifer
种类
Species
长度 /mm
Length
宽度 /μm
Width
最大值 最小值 平均 最大值 最小值 平均
长宽比
L/W
小叶龙竹 7.25 0.83 5.25 33.42 6.53 20.13 260.80
慈竹 4.77 0.50 1.99 29.40 5.00 15.00 133.00
毛竹 5.39 0.48 2.00 33.30 7.80 16.20 123.00
巨龙竹 6.78 0.65 2.90 32.04 6.81 16.05 180.00
慈竹 4.77 0.50 1.99 29.40 5.00 15.00 133.00
云杉 - - 3.06 - - 51.9 59.00
马尾松 - - 3.61 - - 50.0 72.00
桉树 - - 0.68 - - 15.8 142.00
　　纤维形态作为植物纤维原料的特征 ,与纸张
的性能有密切联系。小叶龙竹与其他竹材及木
材的纤维形态比较见表 1。
从表 1可见 ,小叶龙竹纤维长度平均长达
5.25mm,是目前纤维最长的竹种之一 ,比常用
的纸浆树种云杉(Piceaasperata)、马尾松(Pinus
masoniana)、桉树 (Eucalyptusglobulus)的纤维
还要长 ,是巨龙竹(Dendrocalamussinicus)、毛竹
(Phylostachyseduils)、慈竹(Bambusaafinis)纤
维平均长度的 1.81倍以上。从纤维长度频率分
布来看(表 2),小叶龙竹纤维长度在 3.0mm以
上的比例为 91.5%, 比巨龙竹 (46.0%)、毛竹
(9.5%)、慈竹(10.0%)的比例高 1.99 ～ 9.63倍 。同时 ,小叶龙竹长宽比为 260.80 ,是慈竹 、毛竹 、巨龙
竹 、桉树等的 2倍 ,是云杉 、马尾松的 3.5倍以上。纤维长度是衡量植物纤维原料优劣最重要的指标之
一 。因此 ,就纤维平均长度 、纤维长度分布频率和长宽比而言 ,小叶龙竹作为植物纤维原料的质量要优
于目前造纸工业使用较多的毛竹和慈竹 ,也明显高于同属的巨龙竹;与目前工业上常用的针 、阔叶材如
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云杉 、马尾松 、桉树等相比 ,其质量也有较大的优势 。
表 2　小叶龙竹与其他竹种的纤维长度分布频率的比较
　　　Table2　Comparisonsoffiberlengthfrequencywith
otherbamboospecies %
纤维长度 /mm
Pulplength
纤维长度分布频率 /%Lengthfrequency
小叶龙竹 慈竹 毛竹 巨龙竹
≤0.5
0.5～ 1.0
1.0～ 1.5
1.5～ 2.0
2.0～ 2.5
2.5～ 3.0
3.0～ 3.5
3.5～ 4.0
≥4.0
0
0.5
1.0
1.0
2.5
4.5
7.0
13.5
74.0
2.0
9.0
18.0
23.0
21.0
17.0
6.0
3.0
1.0
0
6.5
18.5
28.0
22.0
15.5
7.0
2.5
0
0
1.5
6.5
13.0
15.0
18.0
18.5
18.5
9.0
2.2　化学成分
竹材化学成分组成直接影响竹子造纸的质量
和性能 ,是判别造纸原料优劣与利用价值的一个
重要方面 ,同时也是合理利用纤维原料和制定制
浆工艺技术条件的重要依据。小叶龙竹化学成分
与其他竹材及木材的比较见表 3。由表 3可见 ,
小叶龙竹的灰分含量为 1.80%,与毛竹(1.16%)
的相当 , 与慈竹灰分相比要低 。 SiO2含量仅为
0.50%,远低于慈竹的 SiO2含量。冷水抽提物 、
热水抽提物分别为 2.99%和 3.76%,与毛竹 、慈
竹以及巨龙竹相当[ 7-8] 。但小叶龙竹 1%NaOH抽
提物的含量(16.73%)远比慈竹 、毛竹的含量低 ,而略高于巨龙竹 。纤维素含量为 51.00%,明显高于毛
竹 、慈竹 、巨龙竹[ 9] , 比目前常用阔叶材桉树的纤维素含量高 5.41%,也比针叶材造纸原料云杉高
4.08%,略低于马尾松的纤维素含量 [ 6] 。木质素含量为 28.13%,较毛竹的低 ,与慈竹的相当。戊聚糖
含量为 15.78%,比毛竹的和慈竹的都低 。因此 ,小叶龙竹具有纤维含量高 ,木质素含量 、灰分含量和
SiO2含量较低的优势 ,是一种优良的制浆造纸原料 ,优于毛竹 、慈竹和巨龙竹 。
表 3　小叶龙竹与其他竹种和阔叶材 、针叶材化学成分的比较
　　　Table3　Comparisonofthechemicalcomponentamongotherspeciesofbamboo, timberofbroadleafand
timberofconifer %
种类
Species
c灰分
Ashcontent cSiO2
c抽提物 Solventextractive
冷水 热水 苯 -醇 1%NaOH
c戊聚糖
Klasonlignin
c木质素
Pentosan
c纤维素
Celulose
小叶龙竹 1.82 0.25 2.99 3.76 1.65 16.73 15.78 28.13 51.00
慈竹 2.36 1.39 3.21 4.64 1.24 24.27 19.06 25.12 44.35
毛竹 1.16 - 2.38 5.96 0.66 30.98 21.12 30.67 45.50
巨龙竹 1.43 0.49 2.90 4.31 2.72 15.17 22.40 27.68 44.87
云杉 0.78 - - 2.58 - - 11.52 28.43 46.92
马尾松 0.33 - - 6.77 - - 8.54 28.42 51.86
桉树 0.29 - - 3.30 - - 10.27 27.45 45.59
2.3　蒸煮性能与成浆物理性能
根据对小叶龙竹化学成分的分析 ,参照其他竹种的蒸煮工艺条件 ,经初步探索实验 ,确定小叶龙竹
蒸煮工艺条件为:用碱量 15%(NaOH计),硫化度 25%,液比 1∶3.5 ,升温曲线为 60 ～ 120℃保温 40min,
20℃保温 100min, 120℃ ～ 160℃保温 30min, 160℃保温 70min。
实验结果表明 ,小叶龙竹在用碱量(NaOH计)为 14%时 , 其粗浆得率可达 49.65%, 卡伯值为
25.86,与针叶材木浆相比偏低(一般针叶木未漂浆卡伯值达 30以上),与阔叶材相比偏高 。未加水洗
涤 、挤压粗浆所得黑液的残碱为 9.76g/L,与毛竹 、慈竹 、白夹竹 、撑篙竹等竹种相比 [ 7-8, 10] ,其用碱量偏
低 ,而粗浆得率较高。黑液的有机物含量为 116.36%,占总固形物含量的 65.02%, SiO2含量为 1.29g/
L,占总固形物含量的 0.75%,高于落叶松 [ 6] ,但远低于甘蔗渣 、芦苇 、麦草黑液 SiO2的含量(分别为
2.36%、2.38%、7.48%),也低于毛竹(2.08%)和巨龙竹(1.45%)黑液的 SiO2含量 [ 6, 9] ,对制浆与碱回
收过程而言 ,不会导致较明显的硅干扰 [ 10] 。黑液的燃烧值达 13.28kJ/g,与马尾松(13.92kJ/g)、慈竹
黑液(13.98kJ/g)的燃烧值相近[ 10] 。
纸张的物理强度是纤维的平均长度 、纤维间的结合力 、纤维自身的强度 、纤维在纸张中的定位等因
素复杂作用的综合反映。其中 ,抗张强度 、耐破度受纤维间结合力的影响程度较高 ,而撕裂度 、耐折度则
更易受到纤维自身强度 、纤维平均长度的影响 。实验蒸煮条件下 ,小叶龙竹在打浆度(SR)51、定量为
64g/cm2时 ,其撕裂指数为 27.60mN·m2 /g,远远超过 A级硫酸盐浆所要求的撕裂指数 13.0mN·m2 /g,
具有撕裂度明显较高的优势。小叶龙竹的抗张指数为 44.65 N·m/g,耐破指数为 3.70kPa·m2 /g,耐折
度为 229(9.8N,次),其耐折度也达到较高水平。
67　第 1期　　　　　　　　　　　　杨　清 ,等:小叶龙竹的化学成分与制浆性能
3　结　论
(1)小叶龙竹纤维长度平均为 5.25mm,比目前常用的纸浆树种云杉 、马尾松 、桉树的纤维还要长 ,
比巨龙竹 、毛竹 、慈竹的比例高 1.99 ～ 9.63倍 。其长宽比为 260.80,是慈竹 、毛竹 、巨龙竹 、桉树的 2倍
左右 ,是云杉 、马尾松的 3.5倍以上 ,是目前纤维最长 、长宽比最大的竹种之一 。
(2)从小叶龙竹的主要化学成分来看 ,其纤维素含量为 51.00%,明显高于毛竹 、慈竹 、巨龙竹 ,金平
龙竹和版纳甜龙竹[ 12-13] 。比阔叶材桉树的纤维含量高 5.41%,比针叶材造纸原料云杉的高 4.08%,略
低于马尾松的纤维素含量;木质素含量为 28.13%,与慈竹相当 ,比毛竹低;戊聚糖含量为 15.78%,比毛
竹和慈竹的都低;其冷水抽提物 、热水抽提物与毛竹 、慈竹和巨龙竹相当;其 1%NaOH抽提物远低于慈
竹 、毛竹 ,而略高于巨龙竹 。
(3)小叶龙竹黑液的有机物含量占总固形物含量的 65.02%, SiO2含量高于落叶松 ,但远低于甘蔗
渣 、芦苇 、麦草黑液的 SiO2含量 ,也低于毛竹和巨龙竹黑液的 SiO2含量。黑液的燃烧值达 13.28kJ/g,
与马尾松 、慈竹黑液的燃烧值相近。与常用制浆竹种相比具有硫酸盐法蒸煮成浆容易 、撕裂强度高的特
性 ,是一种优良的制浆造纸原料 。
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(责任编辑　李燕文)
68 南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)　　　　　　　　　　　　第 32卷