为什么纸在潮湿时更容易撕裂

如果您曾经将饮料洒在办公桌上的文件上,或者不小心将餐巾纸放在潮湿的表面上,您就会知道纸张在潮湿时会变得多么脆弱。即使是最小的水滴似乎也会永远削弱那片原始的床单。但是为什么纸张在潮湿时更容易撕裂呢?

答案归结为论文的化学结构。

“在它的核心,纸只是纤维素纤维-来自木材的天然聚合物分子-相互编织形成一张纸,”英国JamesCropper造纸厂的研发专家CharlotteScott-Parker说。“在一张普通的纸中,这些纤维通过单个纤维素链上的小钩状不规则性相互互锁,但它们也通过氢键相互结合。

氢键是化学中最重要的相互作用之一;没有他们,生命就不可能存在。某些化学键的行为可能有点像磁铁,一端略为正,另一端略为负。与真正的磁铁一样,异性相吸,因此一个分子的正端被吸引到另一个附近分子的负端,这种吸引力将两者结合在一起。

含有与氢键合的氧的分子-包括水,H2O-特别容易发生这种类型的相互作用,称为氢键。碰巧的是,纤维素聚合物,一股重复的化学单元,在整个纤维长度上都覆盖着氧氢键。

纤维素聚合物的化学结构图示,上面覆盖着氧氢键

“当你撕开一张干纸时,基本上你只需要克服所有的分子间力,摩擦力和纤维缠绕,”芬兰纸浆和造纸化学品公司凯米拉的研发研究员MarkoKolari说。“如果你把纸弄湿,纤维基质就会膨胀;纤维开始分离;而且它开始失去力量,所以更容易撕裂。

在化学层面上,水破坏了将纤维素纤维结合在一起的重要氢键,斯科特-帕克说。因为水还含有最重要的氧氢键,它开始与纤维素形成自己的氢键,阻止其他纤维结合。由于单个纤维素聚合物之间的相互作用较少,因此更容易分离纤维,因此撕裂纸张所需的力更小。

但并非所有纸张都是平等的。想想你每天使用的所有纸制品——卫生纸、纸巾、报纸、打印纸、纸板等等。“所有这些产品的纤维素纤维几乎相同,但它们的特性却如此不同和多样化,”Kolari说。他补充说,这些不同等级对水的反应方式归结为造纸过程中包含的额外添加剂。

造纸行业有无数的化学技巧来增强纸制品的性能,制造商


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