製漿造紙工程研究所

製漿造紙工程研究所隸屬於天津科技大學，是我國最早設立的製漿造紙學科，其前身為1939年的中央技藝專科學校，歷經四川化工學院、成都工學院、天津大學等變遷，發展至今為止，已有七十餘年的歷史，在國內外都具有重要的影響。

基本介紹

• 中文名：製漿造紙工程研究所
• 前身：中央技藝專科學校
• 科研人員：27人
• 成就：申報專利3項

簡介

該學科自1981年起一直為原輕工業部和輕工總會部級重點學科，所屬實驗室為原輕工總會部級重點實驗室。1983年該學科被國務院學位委員會確定為第一批博士學位授權點，現為我國高校輕工、食品類教學指導委員會製漿造紙組組長單位。該學科現在為天津市的重點學科。

天津科技大學製漿造紙工程學科在國際上具有很大的影響和知名度。多年來，該學科已與國外二十餘所著名大學及研究機構建立了多方位的聯繫。開展互派教師、學生、合作科研等活動，同時積極參加國際學術會議、多邊研討會等，以多種形式積極對外開展學術交流。近年來，該學科積極參加重大國際學術會議，並擔任大會的組委會成員。第三屆和第四屆國際非木材製漿造紙年會，該學科均有二十餘篇論文分別在大會上宣讀和在小組交流。1999年六月在韓國漢城和日本橫濱召開的第十屆國際木材與製漿化學大會上，該學科又有十餘篇論文在大會上宣讀和交流。

該學科擁有一支老中青結合、思想活躍、作風嚴謹、教學水平高、科研能力強的學術隊伍，現有科研人員27人，其中教授7人，博士生導師4人，副教授8人，具有博士學位者6人，另有2人在職攻讀博士學位。

經過幾十年的建設，該學科已擁有以製漿造紙科學技術研究室、製漿造紙工藝實驗室、木質資源化學研究室、黑液研究室、紙包裝與結構設計研究室、造紙過程視覺檢測與仿真實驗室為代表的實驗室群體，為科研成果轉化而設定的製漿造紙中間實驗室正在建設中。現有實驗室面積約1900平方米，萬元以上的實驗室設備數十台，許多進口精密設備和檢測儀器為國內僅有。

該學科在製漿化學、特種功能紙、造紙化學助劑、造紙廢液廢水治理、木素化學及木素高分子材料、生物技術在製漿造紙工業中的套用（生物漂白、酶脫墨、生物法廢水廢液處理、生物法纖維廢渣處理等）等方面的研究、開發處於國內領先水平，部分研究（如非木材製漿造紙機理，生物脫墨、溶劑製漿等）達到國際先進水平。近年來已完成和正在承擔著國家“七五”、“八五”和“九五”重點科技攻關項目、國家自然科學基金項目、天津市自然科學基金項目和其它省部級項目等40餘項，申報專利3項，主編教材和專著12部，發表論文400餘篇。其中在國外重要刊物及國際會議上發表論文70餘篇。

製漿造紙工程研究所主要研究方向：

製漿造紙技術與機理

特色

以非木材纖維和速生材為主要原料，以低污染製漿和漂白為重點，研究製漿造紙新技術及其相關機理。非木材原料以荻、蘆葦、稻麥草和紅麻為主，通過草類原料纖維生物結構和化學組成特徵及其製漿造紙機理的研究，揭示草類原料不同於木材的製漿特性，確立了草類鹼法製漿可取消或縮短保溫時間的“快速蒸煮”理論，從而為生產上節能和提高產品質量提供了理論依據。此外，通過草類原料不同製漿方法機理差異的研究，在我國最早提出了草類原料最適宜的製漿方法，並給出相關機理的全面深入的研究結果。 製漿和漂白廢水是我國主要的污染源。本研究方向著重於對非木材製漿與漂白清潔生產新技術及其機理的研究，特別是對全無氯（TCF）和無元素氯（ECF）漂白的研究，符合國際製漿與漂白髮展趨勢，為減輕我國製漿和漂白廢水污染提供改革生產工藝的理論依據。

上述研究為套用理論性研究成果，為我國更合理地利用非木材和速生材製漿造紙，改進傳統生產工藝和減少環境污染提供了重要的理論依據，從而可獲得明顯的經濟效益和社會效益。同時，理論性研究成果也具有重要的學術價值。

本研究方向持續承擔國家級和省部級科研項目14項，在國內外學術刊物和國際學術會議發表論文200多篇。成果整體水平居國際先進水平，在國內處於領先地位。

主要相關科研項目有：部級項目“造紙植物纖維原料微觀結構與製漿造紙機理的研究”1992年鑑定，獲輕工業科技進步三等獎；“紅麻製漿特性與機理的研究”1995年獲國家教委科技進步獎（甲類）三等獎；國家“八五”重點科技攻關項目子專題“紅麻打包和貯存技術的研究”、“紅麻化學機械法製漿工藝研究”和“提高新聞紙光學性能和印刷性能的研究”1996年通過鑑定和驗收，達國際先進水平；省級項目“紅麻全稈亞銨漿牛皮箱紙板”、“楊木磨木漿與紅麻漿配抄新聞紙”1991年鑑定；部級項目“採用RDH製漿和低污染漂白技術製備優質桉木化學漿”2000年通過鑑定；製漿造紙工程國家重點實驗室項目“過氧酸預處理對速生楊硫酸鹽漿氧脫木素的影響”、“採用各種助劑改善化學漿過氧化氫的漂白”、“採用RDH製漿和低污染漂白技術製備優質樺木漿”均已完成；“稻草醋酸法製漿”已完成；天津市自然基金項目“蘆葦低污染置換蒸煮工藝及其裝備”和中日國際合作項目“稻麥草氧鹼製漿和漂白”正在進行中。

造紙助劑與濕部化學

紙和紙板是人類文化與信息的載體，也是工業、農業、科學、生活和衛生等方面的重要材料。20世紀後50年，世界紙和紙板產量由1950年的4300萬噸增加至1998年的30101萬噸，48年平均年增長率為4.24%，根據預測，2010年全世界紙和紙板產量將達到4.10億噸，2030年6.20億噸，2100年16.90億噸。21世紀末，二次纖維將占造紙纖維原料的70%左右。新漿中，各種木材原料漿占90%左右的局面，不會有很大的變化，但材種和地區分布會有相應的變化。合理配合和利用非木材纖維，將得到更大的注意，與木材纖維相比，二次纖維將與非木材纖維存在很多不足之處，必須依靠造紙助劑來禰補。

以高速化和智慧型化為標誌的現代造紙技術，要求建立相適應的濕部化學體系。當前，市場上供應多種多樣的濕部添加劑，正確地選用和確定其最佳的用量，保證濕部化學的平衡，以取得最佳的套用效果，從而提高紙機的運行性和紙的質量、增加企業經濟效益。

造紙過程是一個複雜的過程，紙料中各組分之間，存在相互作用和相互影響，會進一步影響到紙機的操作性能和最後的紙頁性能。工廠的操作人員和工程技術人員，為了將紙機保持在合乎需要的一整套抄造化學條件內，以減少生產過程變化，需要加強濕部化學控制，改善紙機運轉性能，提高紙機清潔度，提高紙頁施膠度、強度，減小紙頁兩面差，減小定量和灰分的波動，提高紙頁的勻度和外觀的均一性。綜合濕部化學控制的前提，是對所存在的各參數之間關係的近似定量的認識，這些參數包括：

化學添加劑、化學環境參變數、留著率、勻度、施膠度、濕強度和乾強度，這些參數間的關係，許多都是非線性的，也取決於體系的具體物理環境(如湍動、剪下力等)。

本研究方向從八十年代初開始，先後研究與製備了不同電荷、不同分子量、不同取代度的變性澱粉、聚丙烯醯胺、殼聚糖等系列造紙用高效增乾強劑、助留劑、助濾劑；聚醯胺聚胺表氯醇等濕強劑；

陰離子分散松香膠，陽離子松香膠、陽離子石蠟和各種自附型中性施膠劑；紙張透明劑、脫墨劑；鹼性聚合氯化鋁陰離子松香膠中性施膠沉澱劑我們對濕部化學的研究，用膠體滴定方法測定造紙助劑電荷的方法作了研究，自行合成，製得的PVSK所得結果與日本產品完全相同，套用效果良好，能方便快速地檢測聚合物的電荷密度。研究了造紙系統的x—電位；研究了動態濾水的測定和留著與成型的關係。先後承擔了國家“七、五”國家重點科技項目（攻關）《造紙助劑與濕部化學的研究》、“八、五”國家重點科技項目（攻關）《提高新聞印刷紙的光學性能與印刷性能的研究》 “九五”國家重點科技項目（攻關）《造紙用高效中性施膠劑、增乾強劑、助留劑、助濾劑的研究開發及套用》取得了預期的成果，成果水平居國際先進、國內領先，逐步實現產業化，培養了博士生、碩士生近20名，在國內外發表論文近百篇。

新技術

基於傳統製漿工藝存在廢液環境污染和傳統漂白廢水含有二惡英等致癌物質，因此進行清潔製漿和漂白新技術的研究具有重要意義。該研究方向符合國際製漿和漂白技術的發展趨勢。研究內容重點是速生材和非木材纖維原料的低污染深度脫木素製漿和全無氯(TCF)、無元素氯(ECF)漂白清潔生產新技術和新工藝的研究。

清潔製漿技術的研究內容：闊葉木快速置換加熱(RDH)深度脫木素技術；草類原料低污染置換蒸汽新工藝等。 清潔漂白技術內容：無元素氯(ECF)和全無氯(TCF)漂白新技術研究。包括氧脫木素、過氧化物及胺類助劑等活化預處理、生物漂白、臭氧漂白、過氧化氫漂白等低污染和無污染漂白技術。

該研究領域已取得的主要成果有：“紅麻製漿特性與機理的研究”獲國家教委1995年度科技進步三等獎；輕工業科技項目“造紙纖維原料微觀結構及製漿造紙機理的研究”1992年通過部級鑑定，獲輕工業部科技進步三等獎；國家“八五”重點攻關項目“紅麻打包與貯存技術的研究”和“提高新聞紙光學性能和印刷性能的研究”1996年通過國家級鑑定；輕工業科技項目：“採用RDH和低污染漂白技術製備桉木優質漂白漿”2000年通過部級鑑定；“麥草氧鹼法製漿”1998年通過鑑定；國家重點實驗室項目“採用RDH和低污染漂白技術製備樺木優質漂白漿”、“過氧酸預處理對速生楊硫酸鹽漿氧脫木素的影響”和“採用各種助劑改善化學漿的H2O2漂白”於1997～1999年均已結題。中日合作項目“稻麥草醋酸法製漿”和“稻麥草氧鹼法製漿和漂白”已完成。上述成果大多為國際先進水平。現在正進行天津市自然科學基金項目“蘆葦低污染置換蒸煮新工藝及其裝備”的研究（與天津輕工機械廠合作），可望在草類原料低污染清潔製漿新技術方面開闢新的途徑，節約能源、降低紙漿硬度、改善紙漿品質、減少廢液處理負荷等。中日合作研究課題“稻麥草氧鹼製漿和漂白”正準備中試。此外天津自然科學基金項目“汽車濾紙用水溶性樹脂浸漬清潔生產技術”正在進行。 木質資源的綜合利用與環境保護造紙工業對木質資源的完全利用和對製漿廢液的綜合利用是關係到人類賴以生存的資源和環境問題。該研究方向主要研究內容包括：木質資源（木材、農業剩餘物——秸稈）綜合利用新技術的開發，製漿廢液的處理與綜合利用，木素新材料的開發等。

傳統觀念認為造紙工業主要是利用木質資源中的纖維素和半纖維素組分。隨著對環境保護的重視，人們開始考慮如何在造紙生產中對木質資源進行綜合利用。國家自然科學基金項目“從製漿廢液中的木素合成新材料的研究”已完成並通過驗收。目前還在進行國家輕工業局項目“木素合成新材料的研究”以及中日合作研究“通過常壓醋酸法實現稻麥草的完全與高效利用”；國家教委項目“以工業木素為原料合成環氧樹脂的研究”和“農業廢棄物綜合利用”；天津市自然科學基金項目“從農業廢棄物製備高附加值產品的開發研究”。 製漿廢液的處理方面曾完成國家重點示範工程項目“草漿黑液的濕裂解”。中國輕工總會項目“木質素膜分離技術的研究”，成果達國際先進水平。國家經貿委項目“稻草漿黑液處理與綜合利用”。研究生物技術在製漿造紙中的套用，酶促製漿、漂白、脫墨、消除樹脂障礙，腐漿和粘液的控制，廢水的最終淨化等，在21世紀將變得越來越重要，具有實用價值和現實意義。造紙學科與院內外、國內外微生物學科長期密切合作，我校與美國EDT（酶技術公司）合作進行利用生物酶脫墨、纖維改性和酶促漂白；

生物法處理製漿造紙廢水的研究，取得的成果達國際先進水平。

該研究方向的特色和突破點在於將木質資源綜合利用，立足於木素、半纖維素部分替代石油產品研製高附加值產品，與環境保護的效應同時考慮，同時獲益，兩者有機地結合。而生物技術引入造紙學科更是跨學科的研究課題。該研究領域的成果可達國內領先和國際先進水平。

材料

主要研究開發造紙濕部高效添加劑和紙質特種新功能材料，諸如增乾強劑、助留劑、助濾劑、中性施膠劑和用於信息、汽車、航空航天、生命工程等的紙質新材料及其套用技術和相關的物理化學和生態機理。

該研究處於國內領先地位。該課題組承擔的國家“七五”攻關項目“造紙助劑和濕部化學的研究”1991年通過國家級鑑定和驗收。本研究組首創的ZS-03兩性澱粉、APAM-8701和CU-2陽離子聚丙烯醯胺等新產品，均陸續轉化，進入工業生產規模。國家重點實驗室項目“變性澱粉和膠體SiO2複式助留助濾控制系統的研究”、“聚矽鋁酸鹽絮凝劑的研究開發”1998年通過鑑定，研究成果為國際先進水平。

成果

承擔國家“九五”攻關項目“造紙用高效中性施膠劑、增乾強劑、助留劑、助濾劑的研究開發及套用”（經費60萬元），研究開發新型兩性澱粉、兩性PAM、分散松香膠中性施膠的沉澱劑PAC，陽離子松香膠等產品，積極進行中試和大生產試驗，做好生產轉化工作。濕部電荷測量和濕部化學過程控制的研究處於國內領先地位，膠體電荷滴定標準試劑PVSK的研製屬國內首創，其質量達到日本產品的水平，準備在實驗室進行批量生產。國家重點實驗室項目“季銨型陽離子聚丙烯醯胺共聚法合成及機理研究”、“松香膠/無機有機複合型聚合氯化鋁中性施膠”、“兩性助劑助留助濾機理研究”正在進行中。承擔天津市自然科學基金項目“紙質農用地膜的研製”，增產效果與聚乙烯膜相同，殘膜三個月內完全降解。研究紙質餐具、水果生理保育紙、超高吸水纖維材料，“大流量濾塵殺菌空氣過濾膜及其製造方法”獲得國家專利。本方向研究人員“九五”期間承擔國家“九五”攻關項目“桉木化機漿高級印刷紙的紙頁結構與印刷性能的研究”，中國輕工總會項目“計算機視覺及圖像處理技術在濕部化學研究及助劑效果評價中的套用”。在上述基礎上，可望在造紙助留助濾劑、增強劑的開發和造紙濕部化學研究方面達到國際先進水平；在紙質信息傳輸及顯示材料、汽車節能與環保材料、農業與衛生材料等方面，開發出高效的綠色材料