造紙行業細菌纖維素的運用論文

細菌纖維素用於紙張效能的改善

徐千等［6］研究發現，在植物纖維(針葉木漿與闊葉木漿質量比為20∶80)中新增3%(對絕幹漿質量，下同)的細菌纖維素，紙張的抗張指數、撕裂指數、耐破指數及耐折度分別提高了22.4%、16.1%、17.9%、44.7%。修慧娟等［7］研究發現，將經過機械勻漿處理後的細菌纖維素新增到針葉木漿纖維中能顯著提高成紙的物理強度。許春元［8］以植物纖維(或再生纖維)和細菌纖維素為原料製得的紙張具有強度高、防水效能好等優點。Barbara等［9］通過3種方式改善紙張效能:①在含有樺木或松木漿的培養基中培養木醋桿菌併產生細菌纖維素;②新增適度分散的細菌纖維素於不同的漿料中;③將細菌纖維素膜平鋪在樺木或松木溼紙幅上並乾燥。通過對成紙強度的測定發現，前2種方法制得的'紙張的機械強度均高於第3種方法。細菌纖維素可改善紙張的印刷適性。羅先毅等［10］研究發現，在麥草漿中加入3%的細菌纖維素，得到的紙張表面強度、平滑度、光澤度、表面效率(紙張的表面效率是指由於紙張的吸收性和光澤度而影響油墨顏色效果的綜合效應)分別提高了4.3%、87.9%、36.9%、4.4%。劉忠等［11］研究了將細菌纖維素作為紙張新增劑對紙質振膜效能的影響。當細菌纖維素新增量為8%時，紙質振膜的抗張指數和彈性模量大大提高。廢紙纖維由於長度和機械強度低，限制了其應用範圍，但可以將細菌纖維素摻入到廢紙纖維中，製造新的高強度複合材料。這為廢紙找到了回收利用的新途徑［12］。

細菌纖維素用於特種紙的製備

在靜置培養和搖瓶培養條件下，由發酵木醋桿菌TISTR976產生的細菌纖維素的溼強度保留率分別為124.2%和25.7%，阻燃值也較高。採用這2種方式生產的細菌纖維素均可用於製備羊皮紙［13］。Mormino等［12］在木醋桿菌培養基中加入植物纖維，通過旋轉生物反應器來生產細菌纖維素，該生物反應器能將植物纖維嵌入到細菌纖維素膜中，從而製得複合材料，該複合材料可提高細菌纖維素的強度和韌性。製得的紙張雖然比普通紙張價格更高，但可用於柔韌度要求高的特殊領域，如用於羊皮紙和鈔票紙的製備等。Basta等［14］採用6-磷酸葡萄糖和葡萄糖作為碳源製備了阻燃性細菌纖維素———磷酸-細菌纖維素(PCBC)，並將其用於造紙。與單獨使用6-磷酸葡萄糖相比，採用6-磷酸葡萄糖協同葡萄糖能夠大幅提高PCBC的產量。與新增細菌纖維素相比，新增5%(對絕幹漿質量)的PCBC能明顯提高紙張強度、阻燃性及高嶺土留著量。PCBC可用於製備特種紙。Ricardo等［15］研究了細菌纖維素在防偽紙中的應用。通過原位纖維合成或聚電解質輔助沉積法，使含金奈米粒子附著於植物纖維或細菌纖維素中，製備複合材料。該複合材料的光學特性不僅與奈米粒子的特性有關，還與纖維素的種類有關。這類複合材料的化學效能和光學效能較穩定，其在防偽紙中的應用具有很大的吸引力。

細菌纖維素用於“電子紙”的製備

“電子紙”(Electronicpapers)是一種類似紙張的電子顯示器。與其他顯示器相比，具有與紙張類似的效能，如清晰度高，顯示屏輕、薄且可彎曲等［16］。基於細菌纖維素具有反射率和對比度高等特點，Shah等［17］利用離子沉積法在細菌纖維素膜上製備導體或半導體材料，然後再進行導電將離子固定在細菌纖維素膜上，在提高細菌纖維素膜的導電效能後，採用標準背板或平面驅動電路，以細菌纖維素作為底板製備了清晰度和解析度高的顯示器。該顯示器在電子書、電子報紙、動態牆紙、可擦寫地圖的領域中具有應用潛力。

展望

細菌纖維素是一種極具潛力的新型生物材料，在改善紙張效能、製備特種紙和“電子紙”等方面都具有很好的應用前景。目前，細菌纖維素的產量較低、生產成本較高，這阻礙了細菌纖維素在造紙工業中的大規模應用。為加快細菌纖維素在造紙工業中的商業化程序，首先需結合分子生物學及遺傳學所取得的進步來構建穩定的高產菌株;其次要建立一種能同時進行靜置和深層培養的生物反應器，用富含碳源的工業廢料來代替價格昂貴的培養基，以降低細菌纖維素的生產成本。（本文作者：湯衛華、賈士儒、王?、殷海松單位：天津現代職業技術學院生物化工系、天津市工業微生物重點實驗室）