文献综述
随着现代社会的飞速发展，人们的环保意识越来越强，同时我国也面临着水资源匮乏的现实问题，我国水资源总量虽然总体上看比较丰富，但人均占有量却低于世界平均值的1/4[1]。在传统制浆造纸行业中，需要耗用大量的水资源，而且会产生大量的废水，处理废水也需要耗用很多的能源、人力与物力。当前纸张泡沫成型技术是国内外普遍关注的一个能在制浆造纸行业中有效节能节水的方法，纸浆泡沫成型技术不同于制浆造纸行业中传统的湿法成形和干法成形，是以水基泡沫作为纸浆纤维的载体，使纤维均匀分散在水基泡沫中，并通过控制泡沫的破裂，从而使纤维最终沉积在网部形成纸页[2]。利用泡沫成型技术可以提高纸浆上网浓度，节约水资源与能源的消耗，提高纸张的松厚度、透气性能和匀度等性能[3]，故纸张泡沫成型技术对我国造纸工业的发展具有很大的促进作用，还具有较高的使用价值和发展前景。
泡沫成型技术第一次出现是在20世纪70年代由Radvan和Gatward提出的，他们发现长度相对较长的纤维，可以在水基泡沫中均匀分散，并提出了Radfoam流程[4]。1974年，Tringham采用Radfoam流程抄造纸页，并对抄造出的纸页进行测定分析，研究结果表明：由Radfoam流程抄造出的纸页的匀度、松厚度均优于标准手抄牛皮纸的20~30倍[5]。近年来，纸张泡沫成型技术不断发展与进步，已有研究的重点主要集中于泡沫浆料中气泡的状态和纤维网络结构的研究及泡沫浆料成型技术对制造出纸张性能影响。Gido等通过实验研究指出含气率和剪切力是影响水基泡沫浆料中泡沫大小的重要参数，随着剪切力的增大，气泡尺寸会减小，而当液体量不变时，空气含量增大时，气泡尺寸也会减小[6]。王伟对泡沫成型中泡沫尺寸分布进行了研究，发现控制起泡剂用量、含气率及搅拌转速等条件可以制备尺寸分布好的泡沫浆料[7]。
泡沫浆料中主要依靠在浆料中加入表面活性剂并加上适当的剪切作用，从而产生气泡。目前，关于泡沫的制备方法主要有三种：蒸汽发泡法；化学发泡法；物理化学发泡法。其中物理化学发泡法是将一定配比的表面活性剂与纤维、水混合制成纤维悬浮液，采用用发泡机、搅拌器或浆泵等，通过其瞬时产生的强剪切作用使悬浮液发泡制成泡沫浆料[8]。这种发泡方法对生产条件的要求相对较低，并且所用的物理发泡剂成本较低，故应用较广。起泡剂是指具有一定起泡作用的表面活性剂。起泡作用则是指当表面活性剂吸附在气液界面上时会形成薄膜，气液两相的接触面积就会随之增大，因此泡沫产生会变得容易[9]。在泡沫成型技术的已有研究中，研究者们最常用的起泡剂是十二烷基硫酸钠（SDS）或十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）[10]。
对于水基泡沫浆料，气泡的加入改变了原来的固液两相体系和纤维间的重叠状态，因此其流变特性也发生了改变。屈服应力和粘度是纸浆纤维悬浮液流变性能的两个重要参数，一直以来有很多学者都致力于相关研究。Derakhshandeh 等以化学浆和机械浆为原材料，测定其处于不同PH值条件下的悬浮液的屈服应力，分析总结得到在其实验浆浓范围内,PH值对屈服应力存在正作用，且相比之下其对化学浆的影响作用更大[11]。蒋旸[12]和蔡慧[13]等人则以废纸浆为研究对象，探究其悬浮液屈服应力的主要影响因素，实验结果表明其屈服应力与纸浆质量浓度和纤维长度都是正相关。除了对纸浆纤维悬浮液的屈服应力进行研究外，对纸浆纤维悬浮液粘度的研究也取得了很多的进步。张德智以两相和三相植物纤维悬浮液为研究对象，利用博勒飞转子式流变仪探究其流变性能的影响因素，并分析得到两种悬浮液均为塑性流体，且粘度均随纸浆纤维浓度的增大而增大，而体系温度越大，粘度则越小[14]。
泡沫成型技术与传统制浆造纸工艺相比，能有效节约水资源和能源，提高纸张物理性能，有着广阔的前景。但这项技术与现实之间还有很大的差距，还需要大量的理论研究，且泡沫浆料成形后的除气、脱泡问题还有待解决。
[1] 任燕. 21世纪中国水资源面临的严峻形势[J]. 水利规划设计,2001, (1): 30-33 41.
[2] 侯邱鹏. 泡沫成型应用基础研究[D]. 华南理工大学, 2018.
[3] 王伟，吴立群. 纸页泡沫成形新技术的研究现状及应用前景[J]. 中华纸业, 2014, 35(10):12-15.
