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UV / vis反射率光谱揭示了化学纤半岛综合体育官方APP下载德甲维老化期间的变化

Anna-Stiina科^一个和Tiina Liitia^b

^一个TKK赫尔辛基技术大学林产品化学实验室,邮政信箱6300,02015埃斯波,芬兰。电子邮件:(电子邮件保护)
^b氯化钾科学咨询,邮政信箱02150埃斯波,芬兰。电子邮件:(电子邮件保护)

介绍

论文在存储期间容易颜色变化。这是很容易看到黄色或褐色的颜色印刷材料,如旧书和报纸。识别造成泛黄的反应是很重要的,因为这些发生后迅速造纸和减少材料的价值。此外,老化的反应和机制将有助于理解为历史文献在选择正确的存储条件。

纸浆,纸的主要原料,可以由两种不同的方法:机械或化学制浆。机械制浆、木材纤维分离机械和纤维的漂白如果高白度水平的目标。木浆纸来说是一个相对廉价的原材料,主要用于低品位论文,如新闻纸。机械浆的化学成分接近木材的成分。因此,它主要是由多糖(纤维素和半纤维素)和芳香族木质素。

论文以更好的光学性质,如办公室文件,是由化学浆。在化学制浆,木纤维分离化学depolymerising和溶解木质素。卡夫制浆,如今是最常见的制浆过程中,氢氧化钠和硫化钠作为lignin-dissolving化学物质。制浆后,柴defibrated,但果肉的颜色已经变成深棕色,像cartonboard。因此,剩下的木质素被其他化学物质,如氧气、二氧化氯、过氧化氢和臭氧。因为整个过程目标移除木质素,漂白化学浆主要由多糖组成。然而,一些在制浆的多糖进行化学反应,因此其结构并不完全对应天然多糖的结构。

因为机械和化学纸浆化学成分不同,他们的行为在老化也是不同的。¹泛黄的机械浆主要是光化学反应。当然,其他因素如温度、湿度、氧气和pH值也影响率和泛黄的机制,但曝光是最关键的参数,开始泛黄的反应。光在木质素被芳香的根吸收。这是紧随其后的是激进的反应,导致形成高度的结构,发色团。这些反应是快速和阳光直射下机械纸浆几小时内变成黄色,可以直观地观察,当新闻纸留在阳光。泛黄的理解反应需要识别生色团的形成。然而,他们的身份是具有挑战性的,因为它们的浓度很低,他们注定在纤维矩阵。

泛黄的化学浆是一个热化学过程,而光辐照对亮度损失只有有限的影响。在化学纸浆,形成发色团产生主要来自多糖,而木质素的痕迹也可能发生反应,导致颜色结构的形成。像机械纸浆的生色团,那些化学纸浆也在非常低的浓度和绑定到纤维。这使得生色团的分析困难,只有少数技术可用来描述它们。

人工老化

纸浆的亮度稳定性可以通过人工老化测试纸浆手抄纸页在严格控制的条件下。对于机械纸浆,老化是最常见的由样品暴露在光类似于太阳光的波长范围。另一方面,化学纸浆受到热处理的年龄。有几个标准化老化治疗,包括干燥和潮湿的热处理。在潮湿的条件下(如老化。80°C, 65%相对湿度(RH), 48小时),然而,可能更准确地模拟在纸浆干燥和储存条件。²

纸浆亮度的变化在光或热接触反映了老化过程中出现的发色团的数量。作为一个标准的措施,纸浆亮度等于无限厚样品的反射率在蓝光的波长,主要在457海里。这个参数是最重要的一个决定纸浆质量,和一般机械纸浆和化学纸浆亮度70 - 85%和88 - 92%,分别。在老化过程中,亮度可以减少几个单位和降低纸浆的价值。即使亮度质量是一个重要的参数,它不提供信息发色团的结构导致了纸浆颜色。

UV / vi半岛综合体育官方APP下载德甲s光谱作为一种工具来观察纸浆生色团

UV / vis反射光谱技术是一种实用半岛综合体育官方APP下载德甲的方法研究化学纸浆泛黄。³可见光谱区和反射光谱的变化敏感的彩色纸浆组件确定亮度。在非线性反射光谱吸收最大值并不总是容易识别,但结构生色团的信息可以从光谱,获得一个“无限”的反射波长的厚的样品,作为机械纸浆样品显示光辐照前后五个小时(图1),发生在的主要区别c。340 - 400 nm,增加曝光。另一方面,反射率乐队在420 - 600海里减少光辐照,解释样品的亮度降低。

图1所示。前后反射光谱的木浆曝光了五个小时。

反射光谱的转换成一个吸光度光谱通过应用Kubelka-Munk方程(1)提高UV / vis光谱学的适用性纸浆和纸张样品。半岛综合体育官方APP下载德甲纸媒体扩散散射,反射影响吸收和散射特性,由Kubelka-Munk方程(1),所述R_∞代表无限厚样品的反射率,k光吸收系数年代光散射系数。

(1)

\[\压裂{k}{年代}= \压裂{{{{(1 - {R_ \ infty})} ^ 2}}} {{R_ \ infty}} {2} \]

如果纸样品的光散射系数是常数,k/年代成正比的光的吸光度,从而纸浆发色团的内容。在老龄化,纸的散射特性保持不变k/年代可以用作这样没有解决k和年代分开。执行转换时的反射光谱,可以收集信息的光吸收的物种,在紫外和可见的范围。图2显示了k/年代光谱的机械纸浆之前和之后的曝光。它可以观察到,没有很多变化发生在200 nm和300 nm之间的紫外线范围,而300 - 500年的巨大变化可以观察到纳米光谱范围。的肩膀c。350海里减少老化,可能说明松柏醛结构中木质素的降解。上面的吸收近315 nm和400 nm增加在光辐照,表明共轭生色团的形成,可能α-carbonyl结构和醌类。

图2。吸光度(k/年代机械浆)光谱之前和之后曝光了五个小时。

化学纸浆几乎完全是由纤维素和半纤维素(木聚糖和葡甘露聚糖)。因此亮度反转发生在碳水化合物半个。这些碳水化合物结构的大多数热敏感结构hexenuronic酸groups-conjugated side-groups形成于碱性制浆。的热降解产物hexenuronic酸,5-formyl-2-furancarboxylic酸(FFA)形成,进一步反应,形成高彩色小分子组件。⁴值得注意的是hexenuronic酸和主要降解产物FFA是无色的,但由于他们不耐热性都有亮度降级化学纸浆的重要角色。

的热降解hexenuronic酸很容易被UV / vis光谱学紧随其后。半岛综合体育官方APP下载德甲图3显示了UV / vis吸收光谱的牛皮纸浆hexenuronic酸含量很高。强大的乐队在240 nm起源于hexenuronic酸。热处理后,乐队在强度降低,而乐队起源于FFA的强度在285 nm增加了。同时,吸光度在320 - 500海里也增加了。当长时间热处理时,乐队在285 nm减少和吸收可见范围因而增加。

图3。吸光度(k/年代)光谱漂白化学浆热处理前后在80°C, 65% RH和48小时。

总结

UV / vis反射光谱法是一种实用半岛综合体育官方APP下载德甲的方法来调查纸浆老化,特别是当反射光谱转换为吸光度(k/年代)光谱。即使详细反应路径不能解决单独使用这种技术,它提供了一个快速和简单的方法来研究某些重要的纸浆的浓度变化的组件在老化。此外,研究了这些组件的浓度也在其他纸浆过程,如机械和化学浆漂白。