刘海棠等

模型物在制浆造纸研究中的应用

模型物在制浆造纸研究中的应用

刘海棠　裴继诚

(天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室 ,天津市 ,300457)

　　摘　要 　随着科学技术的发展

模型物在制浆造纸领域的应用越来越广

尤其是在制浆白水降解处理领域

模

型物的种类也越来越多

其中包括木素模型物、

二次胶粘物模型物、

树脂模型物、

DCS

模型物、

酶模型物等。介绍了

以上几种主要的模型物的研究

并对模型物的进一步开发利用提出了展望。

关键词 　模型物　木素　树脂　胶粘物　酶

　　制浆造纸行业是一个传统的行业 ,考虑到

经济、

环境等因素 ,也为了提高造纸的效率 ,优

化人们的生活质量 ,造纸工作者在不断地探索
更好的制浆、

漂白等方法。仿生学给造纸工作

者很好的启示。仿生学是研究以模仿生物系统
的方式、

或是以具有生物系统特征的方式、

或是

以类似于生物系统方式工作为工程技术提供新
的设计思想及工作原理的系统的科学。其研究
方法突出的特点是最广泛地运用类比、

模拟和

模型。仿生学的研究范围中的分子仿生 ,是研
究与模拟生物体中酶的催化作用、

生物膜的选

择性、

通透性、

生物大分子或其类似物的分析和

合成等。分子仿生在生物酶研究领域运用很
多 ,一些造纸工作者也将酶模型引用到造纸领
域来 ,并取得了一定的效果。鉴于仿生思维的
启发 ,造纸工作者对制浆中模型物的研究也取
得了很大的进展。

1 　木素模型物

由于纸浆中的残余木素结构复杂 ,与漂白

化学品的反应产物更为复杂 ,这对研究纸浆中
残余木素与漂白化学品的反应机理带来了困
难。20 世纪 70 、

80 年代 ,以 Geller stedt 为代表

的一批学者以简单木素模型物质为对象 ,从分
子结构的角度探讨了木素与碱性过氧化氢的反
应性能 ,对醌型模型物质在碱性过氧化氢中的

氧化产物进行了研究

[ 1 - 3 ]

,他们使用的 5 种简

单木素醌型模型物质的结构式如图 1 所示。

图

　五种简单木素醌型模型物质的结构式

　　这些简单醌型模型物质能快速降解为羧

酸 ,反应生成的羟醌结构比较稳定。这是制浆
造纸行业首次引入模型物的概念 ,这种新思维
也给从事制浆造纸研究的工作者们带来了很多

启发 ,推动着人们运用更多的模型物去探讨制
浆造纸的机理。

近些年来对苄醇类木素模型物的研究也有

一定的进展 ,付时雨等人

[ 4 ]

从残余木素或苄醇

之类的化合物结构分析 ,发现漆酶 - 助剂体系
进行生物催化氧化反应的底物均具有α - 苄
基氢。

针叶木木素大约有一半的结构单元间是以

β- O - 4 型连接 ,因此有学者研究了β- O - 4

型木素模型物 ——

—愈创木基丙三醇 - β- 愈创

木基醚的合成方法 ,用该化合物替代磨木木素

(M WL ) 等高分子物质作为反应物来研究木素

在制浆及漂白过程中的机理。在以 4 - (α- (2

- 甲氧基苯氧基) - 乙酰基) 愈创木酚为β- O

- 4 型木素模型化合物研究木素在 GIF 型仿酶