制浆造纸工程研究所
制浆造纸工程研究所
简介
天津科技大学制浆造纸工程学科是我国最早设立的制浆造纸学科，其前身为1939年的中央技艺专科
学校，历经四川化工学院、成都工学院、天津大学等变迁，发展至今为止，已有七十余年的历史，在国内外都具有重要的影响。
该学科自1981年起一直为原轻工业部和轻工总会部级重点学科，所属实验室为原轻工总会部级重点实验室。1983年该学科被国务院学位委员会确定为第一批博士学位授权点，现为我国高校轻工、食品类教学指导委员会制浆造纸组组长单位。该学科现在为天津市的重点学科。
天津科技大学制浆造纸工程学科在国际上具有很大的影响和知名度。多年来，该学科已与国外二十余所著名大学及研究机构建立了多方位的联系。开展互派教师、学生、合作科研等活动，同时积极参加国际学术会议、多边研讨会等，以多种形式积极对外开展学术交流。近年来，该学科积极参加重大国际学术会议，并担任大会的组委会成员。第三届和第四届国际非木材制浆造纸年会，该学科均有二十余篇论文分别在大会上宣读和在小组交流。1999年六月在韩国汉城和日本横滨召开的第十届国际木材与制浆化学大会上，该学科又有十余篇论文在大会上宣读和交流。
该学科拥有一支老中青结合、思想活跃、作风严谨、教学水平高、科研能力强的学术队伍，现有科研人员27人，其中教授7人，博士生导师4人，副教授8人，具有博士学位者6人，另有2人在职攻读博士学位。
经过几十年的建设，该学科已拥有以制浆造纸科学技术研究室、制浆造纸工艺实验室、木质资源化学研究室、黑液研究室、纸包装与结构设计研究室、造纸过程视觉检测与仿真实验室为代表的实验室群体，为科研成果转化而设置的制浆造纸中间实验室正在建设中。现有实验室面积约1900平方米，万元以上的实验室设备数十台，许多进口精密设备和检测仪器为国内仅有。
该学科在制浆化学、特种功能纸、造纸化学助剂、造纸废液废水治理、木素化学及木素高分子材料、生物技术在制浆造纸工业中的应用（生物漂白、酶脱墨、生物法废水废液处理、生物法纤维废渣处理等）等方面的研究、开发处于国内领先水平，部分研究（如非木材制浆造纸机理，生物脱墨、溶剂制浆等）达到国际先进水平。近年来已完成和正在承担着国家“七五”、“八五”和“九五”重点科技攻关项目、国家自然科学基金项目、天津市自然科学基金项目和其它省部级项目等40余项，申报专利3项，主编教材和专著12部，发表论文400余篇。其中在国外重要刊物及国际会议上发表论文70余篇。
制浆造纸工程研究所主要研究方向：
制浆造纸技术与机理
本研究方向的特色是：
以非木材纤维和速生材为主要原料，以低污染制浆和漂白为重点，研究制浆造纸新技术及其相关机理。非木材原料以荻、芦苇、稻麦草和红麻为主，通过草类原料纤维生物结构和化学组成特征及其制浆造纸机理的研究，揭示草类原料不同于木材的制浆特性，确立了草类碱法制浆可取消或缩短保温时间的“快速蒸煮”理论，从而为生产上节能和提高产品质量提供了理论依据。此外，通过草类原料不同制浆方法机理差异的研究，在我国最早提出了草类原料最适宜的制浆方法，并给出相关机理的全面深入的研究结果。 制浆和漂白废水是我国主要的污染源。本研究方向着重于对非木材制浆与漂白清洁生产新技术及其机理的研究，特别是对全无氯（TCF）和无元素氯（ECF）漂白的研究，符合国际制浆与漂白发展趋势，为减轻我国制浆和漂白废水污染提供改革生产工艺的理论依据。
上述研究为应用理论性研究成果，为我国更合理地利用非木材和速生材制浆造纸，改进传统生产工艺和减少环境污染提供了重要的理论依据，从而可获得明显的经济效益和社会效益。同时，理论性研究成果也具有重要的学术价值。
本研究方向持续承担国家级和省部级科研项目14项，在国内外学术刊物和国际学术会议发表论文200多篇。成果整体水平居国际先进水平，在国内处于领先地位。
主要相关科研项目有：部级项目“造纸植物纤维原料微观结构与制浆造纸机理的研究”1992年鉴定，获轻工业科技进步三等奖；“红麻制浆特性与机理的研究”1995年获国家教委科技进步奖（甲类）三等奖；国家“八五”重点科技攻关项目子专题“红麻打包和贮存技术的研究”、“红麻化学机械法制浆工艺研究”和“提高新闻纸光学性能和印刷性能的研究”1996年通过鉴定和验收，达国际先进水平；省级项目“红麻全秆亚铵浆牛皮箱纸板”、“杨木磨木浆与红麻浆配抄新闻纸”1991年鉴定；部级项目“采用RDH制浆和低污染漂白技术制备优质桉木化学浆”2000年通过鉴定；制浆造纸工程国家重点实验室项目“过氧酸预处理对速生杨硫酸盐浆氧脱木素的影响”、“采用各种助剂改善化学浆过氧化氢的漂白”、“采用RDH制浆和低污染漂白技术制备优质桦木浆”均已完成；“稻草醋酸法制浆”已完成；天津市自然基金项目“芦苇低污染置换蒸煮工艺及其装备”和中日国际合作项目“稻麦草氧碱制浆和漂白”正在进行中。
造纸助剂与湿部化学
纸和纸板是人类文化与信息的载体，也是工业、农业、科学、生活和卫生等方面的重要材料。20世纪后50年，世界纸和纸板产量由1950年的4300万吨增加至1998年的30101万吨，48年平均年增长率为4.24%，根据预测，2010年全世界纸和纸板产量将达到4.10亿吨，2030年6.20亿吨，2100年16.90亿吨。21世纪末，二次纤维将占造纸纤维原料的70%左右。新浆中，各种木材原料浆占90%左右的局面，不会有很大的变化，但材种和地区分布会有相应的变化。合理配合和利用非木材纤维，将得到更大的注意，与木材纤维相比，二次纤维将与非木材纤维存在很多不足之处，必须依靠造纸助剂来祢补。
以高速化和智能化为标志的现代造纸技术，要求建立相适应的湿部化学体系。当前，市场上供应多种多样的湿部添加剂，正确地选用和确定其最佳的用量，保证湿部化学的平衡，以取得最佳的应用效果，从而提高纸机的运行性和纸的质量、增加企业经济效益。
造纸过程是一个复杂的过程，纸料中各组分之间，存在相互作用和相互影响，会进一步影响到纸机的操作性能和最后的纸页性能。工厂的操作人员和工程技术人员，为了将纸机保持在合乎需要的一整套抄造化学条件内，以减少生产过程变化，需要加强湿部化学控制，改善纸机运转性能，提高纸机清洁度，提高纸页施胶度、强度，减小纸页两面差，减小定量和灰分的波动，提高纸页的匀度和外观的均一性。综合湿部化学控制的前提，是对所存在的各参数之间关系的近似定量的认识，这些参数包括：
化学添加剂、化学环境参变数、留着率、匀度、施胶度、湿强度和干强度，这些参数间的关系，许多都是非线性的，也取决于体系的具体物理环境(如湍动、剪切力等)。
本研究方向从八十年代初开始，先后研究与制备了不同电荷、不同分子量、不同取代度的变性淀粉、聚丙烯酰胺、壳聚糖等系列造纸用高效增干强剂、助留剂、助滤剂；聚酰胺聚胺表氯醇等湿强剂；
阴离子分散松香胶，阳离子松香胶、阳离子石蜡和各种自附型中性施胶剂；纸张透明剂、脱墨剂；碱性聚合氯化铝阴离子松香胶中性施胶沉淀剂我们对湿部化学的研究，用胶体滴定方法测定造纸助剂电荷的方法作了研究，自行合成，制得的PVSK所得结果与日本产品完全相同，应用效果良好，能方便快速地检测聚合物的电荷密度。研究了造纸系统的x—电位；研究了动态滤水的测定和留着与成型的关系。先后承担了国家“七、五”国家重点科技项目（攻关）《造纸助剂与湿部化学的研究》、“八、五”国家重点科技项目（攻关）《提高新闻印刷纸的光学性能与印刷性能的研究》 “九五”国家重点科技项目（攻关）《造纸用高效中性施胶剂、增干强剂、助留剂、助滤剂的研究开发及应用》取得了预期的成果，成果水平居国际先进、国内领先，逐步实现产业化，培养了博士生、硕士生近20名，在国内外发表论文近百篇。
清洁制浆新技术
基于传统制浆工艺存在废液环境污染和传统漂白废水含有二恶英等致癌物质，因此进行清洁制浆和漂白新技术的研究具有重要意义。该研究方向符合国际制浆和漂白技术的发展趋势。研究内容重点是速生材和非木材纤维原料的低污染深度脱木素制浆和全无氯(TCF)、无元素氯(ECF)漂白清洁生产新技术和新工艺的研究。
清洁制浆技术的研究内容：阔叶木快速置换加热(RDH)深度脱木素技术；草类原料低污染置换蒸汽新工艺等。 清洁漂白技术内容：无元素氯(ECF)和全无氯(TCF)漂白新技术研究。包括氧脱木素、过氧化物及胺类助剂等活化预处理、生物漂白、臭氧漂白、过氧化氢漂白等低污染和无污染漂白技术。
该研究领域已取得的主要成果有：“红麻制浆特性与机理的研究”获国家教委1995年度科技进步三等奖；轻工业科技项目“造纸纤维原料微观结构及制浆造纸机理的研究”1992年通过部级鉴定，获轻工业部科技进步三等奖；国家“八五”重点攻关项目“红麻打包与贮存技术的研究”和“提高新闻纸光学性能和印刷性能的研究”1996年通过国家级鉴定；轻工业科技项目：“采用RDH和低污染漂白技术制备桉木优质漂白浆”2000年通过部级鉴定；“麦草氧碱法制浆”1998年通过鉴定；国家重点实验室项目“采用RDH和低污染漂白技术制备桦木优质漂白浆”、“过氧酸预处理对速生杨硫酸盐浆氧脱木素的影响”和“采用各种助剂改善化学浆的H2O2漂白”于1997～1999年均已结题。中日合作项目“稻麦草醋酸法制浆”和“稻麦草氧碱法制浆和漂白”已完成。上述成果大多为国际先进水平。现在正进行天津市自然科学基金项目“芦苇低污染置换蒸煮新工艺及其装备”的研究（与天津轻工机械厂合作），可望在草类原料低污染清洁制浆新技术方面开辟新的途径，节约能源、降低纸浆硬度、改善纸浆品质、减少废液处理负荷等。中日合作研究课题“稻麦草氧碱制浆和漂白”正准备中试。此外天津自然科学基金项目“汽车滤纸用水溶性树脂浸渍清洁生产技术”正在进行。 木质资源的综合利用与环境保护造纸工业对木质资源的完全利用和对制浆废液的综合利用是关系到人类赖以生存的资源和环境问题。该研究方向主要研究内容包括：木质资源（木材、农业剩余物——秸秆）综合利用新技术的开发，制浆废液的处理与综合利用，木素新材料的开发等。
传统观念认为造纸工业主要是利用木质资源中的纤维素和半纤维素组分。随着对环境保护的重视，人们开始考虑如何在造纸生产中对木质资源进行综合利用。国家自然科学基金项目“从制浆废液中的木素合成新材料的研究”已完成并通过验收。目前还在进行国家轻工业局项目“木素合成新材料的研究”以及中日合作研究“通过常压醋酸法实现稻麦草的完全与高效利用”；国家教委项目“以工业木素为原料合成环氧树脂的研究”和“农业废弃物综合利用”；天津市自然科学基金项目“从农业废弃物制备高附加值产品的开发研究”。 制浆废液的处理方面曾完成国家重点示范工程项目“草浆黑液的湿裂解”。中国轻工总会项目“木质素膜分离技术的研究”，成果达国际先进水平。国家经贸委项目“稻草浆黑液处理与综合利用”。研究生物技术在制浆造纸中的应用，酶促制浆、漂白、脱墨、消除树脂障碍，腐浆和粘液的控制，废水的最终净化等，在21世纪将变得越来越重要，具有实用价值和现实意义。造纸学科与院内外、国内外微生物学科长期密切合作，我校与美国EDT（酶技术公司）合作进行利用生物酶脱墨、纤维改性和酶促漂白；
生物法处理制浆造纸废水的研究，取得的成果达国际先进水平。
该研究方向的特色和突破点在于将木质资源综合利用，立足于木素、半纤维素部分替代石油产品研制高附加值产品，与环境保护的效应同时考虑，同时获益，两者有机地结合。而生物技术引入造纸学科更是跨学科的研究课题。该研究领域的成果可达国内领先和国际先进水平。
造纸化学与纸质新功能材料
主要研究开发造纸湿部高效添加剂和纸质特种新功能材料，诸如增干强剂、助留剂、助滤剂、中性施胶剂和用于信息、汽车、航空航天、生命工程等的纸质新材料及其应用技术和相关的物理化学和生态机理。
该研究处于国内领先地位。该课题组承担的国家“七五”攻关项目“造纸助剂和湿部化学的研究”1991年通过国家级鉴定和验收。本研究组首创的ZS-03两性淀粉、APAM-8701和CU-2阳离子聚丙烯酰胺等新产品，均陆续转化，进入工业生产规模。国家重点实验室项目“变性淀粉和胶体SiO2复式助留助滤控制系统的研究”、“聚硅铝酸盐絮凝剂的研究开发”1998年通过鉴定，研究成果为国际先进水平。
成果
承担国家“九五”攻关项目“造纸用高效中性施胶剂、增干强剂、助留剂、助滤剂的研究开发及应用”（经费60万元），研究开发新型两性淀粉、两性PAM、分散松香胶中性施胶的沉淀剂PAC，阳离子松香胶等产品，积极进行中试和大生产试验，做好生产转化工作。湿部电荷测量和湿部化学过程控制的研究处于国内领先地位，胶体电荷滴定标准试剂PVSK的研制属国内首创，其质量达到日本产品的水平，准备在实验室进行批量生产。国家重点实验室项目“季铵型阳离子聚丙烯酰胺共聚法合成及机理研究”、“松香胶/无机有机复合型聚合氯化铝中性施胶”、“两性助剂助留助滤机理研究”正在进行中。承担天津市自然科学基金项目“纸质农用地膜的研制”，增产效果与聚乙烯膜相同，残膜三个月内完全降解。研究纸质餐具、水果生理保育纸、超高吸水纤维材料，“大流量滤尘杀菌空气过滤膜及其制造方法”获得国家专利。本方向研究人员“九五”期间承担国家“九五”攻关项目“桉木化机浆高级印刷纸的纸页结构与印刷性能的研究”，中国轻工总会项目“计算机视觉及图像处理技术在湿部化学研究及助剂效果评价中的应用”。在上述基础上，可望在造纸助留助滤剂、增强剂的开发和造纸湿部化学研究方面达到国际先进水平；在纸质信息传输及显示材料、汽车节能与环保材料、农业与卫生材料等方面，开发出高效的绿色材料