本發(fā)明屬制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速檢測納米纖維素在紙張中留著率的方法。

背景技術(shù)：

近年來，大量研究報道表明納米纖維素能夠有效提高紙張的物理強(qiáng)度，有望作為一種綠色環(huán)保的造紙助劑，運(yùn)用于紙張或紙板的增強(qiáng)。在造紙生產(chǎn)中，為及時指導(dǎo)生產(chǎn)、控制造紙助劑的不合理流失，常需對助劑的留著率進(jìn)行及時、準(zhǔn)確地測定。目前，造紙助劑留著率的測定方法主要有灼燒法（測灰分法）、離心分離法（測重量法）和分光光度法（比色法）。一般而言，灼燒法僅適用于測定無機(jī)造紙助劑在紙張中的留著率；離心分離法是通過測定白水中固形物含量從而計(jì)算造紙助劑的留著率，但操作過程復(fù)雜且精確度較低；分光光度法是一種快速、簡捷、高精度的檢測方法，但納米纖維素對紫外或紫外可見光譜沒有特征吸收峰，難于用該方法準(zhǔn)確檢測。因此，有必要開發(fā)一種更簡捷、準(zhǔn)確的方法測定納米纖維素在紙張的留著率。

納米纖維素維纖絲屬于微納米尺寸，具有較高的比表面積，對染料分子具有極強(qiáng)的吸附固著能力。此外，染料分子在紫外或紫外可見光譜下均具有特征吸收峰。因此，運(yùn)用纖維染料對納米纖維素進(jìn)行染料標(biāo)記，染料標(biāo)記后的納米纖維素也存在相同的特征吸收峰。在抄紙過程中，測定白水中染料標(biāo)記的納米纖維素的吸光度，將能夠簡捷、準(zhǔn)確地檢測其在紙張中的留著率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有測定造紙助劑在紙張中留著率方法的不足，先將納米纖維素進(jìn)行染料標(biāo)記，再用染料標(biāo)記后的納米纖維素與紙漿纖維配抄。通過測定白水中納米纖維纖絲的吸光度，從而實(shí)現(xiàn)簡捷、準(zhǔn)確地測定納米纖維纖絲在抄紙過程中的留著率。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種快速檢測納米纖維素在紙張中留著率的方法，該方法包括以下步驟：

將木質(zhì)纖維素漿料進(jìn)行酶解處理后，再進(jìn)行研磨、染料標(biāo)記、高壓均質(zhì)處理得到染料標(biāo)記的納米纖維素，將其與紙漿纖維配抄，測定白水的吸光度。

優(yōu)選的，該方法具體包括以下步驟：

（1）將木質(zhì)纖維素漿料進(jìn)行磨漿處理；

（2）將步驟（1）處理后的漿料進(jìn)行酶解處理；

（3）將步驟（2）酶處理后的漿料進(jìn)行納米化機(jī)械研磨處理；

（4）向步驟（3）納米化機(jī)械研磨處理后漿料進(jìn)行染料標(biāo)記；

（5）將步驟（4）染料標(biāo)記后的漿料繼續(xù)進(jìn)行高壓均質(zhì)處理；

（6）運(yùn)用步驟（5）均質(zhì)后的納米纖維素與紙漿進(jìn)行配抄，并收集紙張成型后的白水；

（7）運(yùn)用分光光度法測定步驟（6）所得白水的吸光度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（1）中，磨漿處理后漿料的濃度為10wt%-30wt%。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（2）中，所述酶解處理時漿料濃度為1wt%-10wt%，ph為4.5-6，溫度為35-60℃，時間為5-40h。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（2）中，所述的酶是能夠使纖維結(jié)構(gòu)松散的酶。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的酶為纖維素復(fù)合酶、打漿酶或內(nèi)切酶。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（3）中，所述機(jī)械研磨處理時漿料濃度為0.1wt‰-1.5wt‰，壓力為0-60mpa。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（4）中，所述染色時攪拌的溫度為30-90℃，轉(zhuǎn)速為50-800r/min，時間為5-36h。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（4）中，所述染料的用量為50g/kg-200g/kg絕干漿。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（5）中，所述高壓均質(zhì)處理中均質(zhì)內(nèi)部流體壓力為70-250mpa。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（6）中，對收集的白水進(jìn)行定容。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟（7）中，分光光度計(jì)的吸收波長為200-800nm。

進(jìn)一步優(yōu)選的，該方法的具體步驟如下：

（1）將纖維素漿料進(jìn)行磨漿處理，漿料濃度在10%-25%之間；

（2）將上述處理后的漿料進(jìn)行酶解，漿料濃度為1%-10%，ph為4.5-6，溫度為40-60℃，酶解時間為5-36h；

（3）將上述酶解后的漿料進(jìn)行納米化機(jī)械研磨處理，調(diào)節(jié)漿濃為0.01%-1.5%，壓力為0-400mpa；

（4）向上述納米化機(jī)械研磨后的漿料中加入一定量的染料液，并攪拌，轉(zhuǎn)速為500-800r/min，溫度為50-80℃；

（5）將上述染料標(biāo)記后的漿料進(jìn)行高壓均質(zhì)處理，均質(zhì)壓力70-250mpa；

（6）將上述均質(zhì)后的納米纖維素與紙漿進(jìn)行配抄，收集紙張成型后的白水并檢測其吸光度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明所制得的染料標(biāo)記的納米纖維素在水中不掉色，能夠準(zhǔn)確反映納米纖維素在白水中的含量；

（2）本發(fā)明能夠簡捷、快速地測定納米纖維素在紙漿中的留著率，能夠及時指導(dǎo)生產(chǎn)、控制納米纖維素的不合理流失。

附圖說明

圖1為不同入射波長下染料標(biāo)記后納米纖維素的吸光度圖。

圖2為染料標(biāo)記后納米纖維素在504nm波長下的吸光度曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的具體說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

本發(fā)明對所用木質(zhì)纖維素原料的種類、來源并沒有特殊的限制，下面以直接大紅染料和針葉木漿為例。

實(shí)施例1

（1）將60g針葉木漿料進(jìn)行磨漿處理，處理后漿料濃度為10wt%；

（2）將步驟（1）處理后的漿料進(jìn)行酶解，先把纖維素復(fù)合酶（酶活力為180pfu/g）溶解于去離子水中，得纖維素酶液；再用酶解液調(diào)節(jié)漿料濃度為5wt%，酶用量為50g/kg（相對于絕干漿），在ph為5.5，50℃下酶處理3h；

（3）將步驟（2）酶處理后的漿料進(jìn)行機(jī)械研磨處理，機(jī)械研磨時加去離子水調(diào)節(jié)漿料濃度為1wt‰，在40mpa壓力下研磨4次；

（4）將步驟（3）研磨后的漿料過濾后加入直接大紅4b中，其中直接大紅4b的用量為100g/kg(相對于絕干漿)，于50℃、轉(zhuǎn)速為300r/min條件下攪拌4h進(jìn)行染色；

（5）將步驟（4）所得漿料過濾后放進(jìn)超高壓納米勻質(zhì)機(jī)（nanodebee）中進(jìn)行高壓均質(zhì)處理，均質(zhì)壓力為100mpa，得染料標(biāo)記的納米纖維素；

（6）用步驟（5）勻質(zhì)后染料標(biāo)記的納米纖維素與針葉木漿配抄，染料標(biāo)記的納米纖維素的添加量為1wt%（相對于絕干漿），收集紙張成型后的白水并定容至500ml；

（7）在504nm波長下檢測步驟（6）所收集白水的吸光度。

結(jié)果：所得染料標(biāo)記的納米纖維素在波長504nm處有特征吸收峰，如圖1所示。將染料標(biāo)記的納米纖維素配制成不同濃度（100mg/ml、200mg/ml、400mg/ml、600mg/ml、800mg/ml、1000mg/ml），其吸光度與濃度之間的關(guān)系為y=0.0015x（如圖2所示）。所得白水的吸光度為0.043，白水中納米纖維素含量為14.22mg，紙張中納米纖維素的含量為4.6mg，納米纖維素在紙張中的留著率為24.54%，檢測所用時間為5min。

采用稱重法對白水中的固形物進(jìn)行離心干燥后，稱重檢測步驟（6）所得紙張中納米纖維素的留著率為24.63%，檢測所用時間為24h。

實(shí)施例2

（1）將60g針葉木漿料進(jìn)行磨漿處理，處理后漿料濃度為15wt%；

（2）將步驟（1）處理后的漿料進(jìn)行酶解，先把纖維素復(fù)合酶（酶活力為180pfu/g）溶解于去離子水中，得纖維素酶液；再用酶解液調(diào)節(jié)漿料濃度為2wt%，酶用量為50g/kg（相對于絕干漿），在ph為5.5，在40℃下酶處理36h；

（3）將步驟（2）酶處理后的漿料進(jìn)行機(jī)械研磨處理，機(jī)械研磨時加去離子水調(diào)節(jié)漿料濃度為1wt‰，在壓力為60mpa下研磨4次；

（4）將步驟（3）研磨后的漿料過濾后加入直接大紅4b中，其中直接大紅4b的用量為100g/kg(相對于絕干漿)，于60℃、轉(zhuǎn)速為900r/min條件下攪拌7h進(jìn)行染色；

（5）將步驟（4）所得漿料過濾后放進(jìn)超高壓納米勻質(zhì)機(jī)（nanodebee）中進(jìn)行高壓均質(zhì)處理，均質(zhì)壓力為200mpa，得染料標(biāo)記的納米纖維素；

（6）用步驟（5）勻質(zhì)后染料標(biāo)記的納米纖維素與針葉木漿配抄，染料標(biāo)記的納米纖維素的添加量為12wt%（相對于絕干漿），收集紙張成型后的白水并定容至500ml；

（7）在504nm波長下檢測步驟（6）所收集白水的吸光度。

結(jié)果：根據(jù)吸光度與染料標(biāo)記的納米纖維素濃度之間的關(guān)系（如圖2所示），所得白水的吸光度為0.406，白水中納米纖維素含量為135.27mg，紙張中納米纖維素的含量為90.8mg，納米纖維素在紙張中的留著率為40.17%，檢測所用時間為5min。

采用稱重法對白水中的固形物進(jìn)行離心干燥后，稱重檢測步驟（6）所得紙張中納米纖維素的留著率為40.31%，檢測所用時間為24h。

實(shí)施例3

（1）將60g針葉木漿料進(jìn)行磨漿處理，處理后漿料濃度為25wt%；

（2）將步驟（1）處理后的漿料進(jìn)行酶解，先把纖維素復(fù)合酶（酶活力為180pfu/g）溶解于去離子水中，得纖維素酶液；再用酶解液調(diào)節(jié)漿料濃度為10wt%，酶用量為50g/kg（相對于絕干漿），在ph為4.8，在60℃下酶處理15h；

（3）將步驟（2）酶處理后的漿料進(jìn)行機(jī)械研磨處理，機(jī)械研磨時加去離子水調(diào)節(jié)漿料濃度為1wt‰，在壓力為40mpa下研磨4次；

（4）將步驟（3）研磨后的漿料過濾后加入直接大紅4b中，其中直接大紅4b的用量為100g/kg(相對于絕干漿)，于70℃、轉(zhuǎn)速為200r/min條件下攪拌12h進(jìn)行染色；

（5）將步驟（4）所得漿料過濾后放進(jìn)超高壓納米勻質(zhì)機(jī)（nanodebee）中進(jìn)行高壓均質(zhì)處理，均質(zhì)壓力為250mpa，得染料標(biāo)記的納米纖維素；

（6）用步驟（5）勻質(zhì)后的染料標(biāo)記的納米纖維素與針葉木漿配抄，染料標(biāo)記的納米纖維素的添加量為30wt%（相對于絕干漿），收集紙張成型后的白水并定容至500ml；

（7）在504nm波長下檢測步驟（6）所收集白水的吸光度。

結(jié)果：根據(jù)吸光度與染料標(biāo)記的納米纖維濃度之間的關(guān)系（如圖2所示），所得白水的吸光度為0.798，白水中納米纖維素含量為265.93mg，紙張中納米纖維素的含量為299.3mg，納米纖維素在紙張中的留著率為52.95%，檢測所用時間為5min。

采用稱重法對白水中的固形物進(jìn)行離心干燥后，稱重檢測步驟（6）所得紙張中納米纖維素的留著率為54.85%，檢測所用時間為24h。

以上說明本發(fā)明所得的染料標(biāo)記的納米纖維素能夠簡捷、快速地測定納米纖維素在紙漿中的留著率，及時指導(dǎo)生產(chǎn)、控制納米纖維素的不合理流失。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。