《表1 三因素四水平正交试验结果Tab.1 Results orthogonal test on three factors and four levels》

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《正交试验法优化改性黄麻纤维茶叶泡袋纸制备工艺及安全性评价》

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正交试验的结果见表1，可以看出，在NaOH用量一定的情况下，ZnO的加入可明显增大滤纸的透气度，但并非ZnO用量越多越好。滤纸透气度随NaOH用量的增多而增大，抗张强度随NaOH用量的增多而减小，在NaOH所用质量分数为10%的条件下，经NaOH/尿素/ZnO体系改性的黄麻纤维不能成纸，这是因为在该条件下细小纤维被大量地溶解。根据这体系溶解纤维的特性，张俐娜[25]等采用温度为-12℃，质量分数分别为7%，12%，0.5%的NaOH/尿素/ZnO的水溶液作为棉纤维素的溶剂，通过流延法成功地制备了棉纤维素薄膜。胡潇雨[26]等采用300 mL温度为-6℃，质量分数分别为3%，3%，4%的NaOH/尿素/硫脲水溶液对剑麻浆进行改性，同时利用超声波协同打浆处理，用改性的剑麻纤维抄造精细滤纸，结果达到了PM2.5口罩滤材的过滤性能。由此可见，改性体系的配比、处理条件不同，其作用结果也不同。由表1可知，最高的透气度和最佳的抗张强度不能同时获得，因此根据需要，课题组选取了第8组（体积为500 mL，配比为质量分数分别为6%，10%，0.4%的NaOH/尿素/ZnO改性溶液）作为最佳的改性条件，在该条件下滤纸透气度高且抗张强度好，透气度为3868.9μm/（Pa?s），抗张强度为0.60 kN/m。NaOH/尿素/ZnO体系之所以能大大增强滤纸的透气度，是因为在碱性条件下，黄麻纤维充分润胀，结晶区间的半纤维素、树脂和色素等都能较好地溶解而除去[27—28]。在低温条件下，NaOH/尿素/ZnO体系中的ZnO能以Zn（OH）42-的形式存在，Zn（OH）42-能与黄麻纤维形成强烈的氢键作用力，然后在尿素的包围下形成蠕虫状的复合体[9，29—30]。这使得纤维之间的氢键作用力大大减弱且细小纤维数量因溶解而显著降低，纤维间的作用力减弱，接触面积减小，纸张孔隙率增大，从而提高了纸张的透气度。