一张纸中的历史和化学奥秘！（上）

1931年9月18日，东北三省一夜之间沦入日寇之手，中国近现代史上最大的灾难即将来临。尽管全面抗战尚未开始，但南方诸省的手工业已经遭受了灭顶之灾。

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作为毛竹的主产地，浙赣闽三省长期以来都是中国造纸业最发达的地区。二十世纪初，中国的造纸业正处于手工向机械化转型的阶段，但直到九一八事变前夕，手工造纸的产量仍然高达七成。虽然这些纸的品质一般，连报纸都印刷不了，但农村地区对厕纸以及祭祀用纸的大量需求，还是勉强可以让从业者维持生计，而东北地区正是重要的目标市场。

然而东北沦陷之后，日本很快就在这里建立了造纸厂，工业纸逐步驱离了本地市面上的南方竹纸，并进一步南下闯入华北，传统手工纸的市场急剧萎缩，从业者很快便陷入亏损，数十万人因此从小资产阶级被迫转成了无产阶级。

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在造纸术这个领域，中国古代的手工业者可谓是全世界同行的老师。史料记载，东汉的蔡伦是纸的发明人，但实际上，不少证据也表明，西汉时代就已经出现了原始的纸，袁翰青先生经过考证，认为合理的诞生的过程是漂丝工艺启迪了造纸之术。

最早的纸张其实是蚕丝，是动物蛋白纤维，而非是植物纤维，这也能很好的解释为什么纸的部首会是“纟”。当然，蔡伦对于造纸而言也是功不可没，其最伟大的贡献也许就是在此基础上发扬光大，让纸张成了一种可以流行起来的“商品”。

汉朝衰落之后，朝鲜、日本这些近邻最先取经中原，学会了造纸术；唐朝时期，对外交流日益频繁，吐蕃及东南亚地区也先后学会了造纸术。相传在唐帝国与阿拉伯帝国之间发生的一场战争之后，阿拉伯人从几名战俘那里学会了造纸术，从此这一技术一路西去，12世纪时经由伊比利亚半岛进入欧洲大陆，而到了16世纪，又随着新大陆的殖民者们流传到了美洲。

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然而，地球是圆的，在经历了文艺复兴与工业革命之后，欧洲人在19世纪来到了中国，带来先进的造纸机与造纸理论，与曾经的老师“切磋”造纸之术。

毫无悬念，在造纸方面固步自封了千余年的老师，这一次败下阵来，除了宣纸等少数纸品更适合毛笔书写之外，其他方面劣势明显。于是，在轰轰烈烈的洋务运动中，一些开明的地方总督大人们便引进了造纸机，学习西方技艺开始生产纸张。

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然而，对于近代化学几乎一窍不通的晚清工匠们，即便学会了如何操作造纸机，也并不能造出质量优异的纸张来。传统造纸业所使用的竹浆与石灰，并不怎么适用于这些机械，所以为了能将这些机器开动起来，这些洋务工厂只好从欧洲国家进口木浆、烧碱还有漂白剂等各种化学品。

说起来，纸的化学成分并不算复杂，主要其实就是纤维素，一种由葡萄糖串联起来的链状高分子。

在自然界中，纤维素可谓是最高产的有机物，粗粗估算下来，各类农作物、花草、海藻以及森林每年可以产生上百亿吨纤维素，称其为人类取之不尽的原材料库，怕是也不为过。

不过，各类植物生产出的纤维素并不纯净，而是和其他一些物质杂糅在一起，形成秸秆或是树干。对于植物而言，链状的纤维素就如同是钢筋一般，将它们支撑起来，屹立于风雨之中，高耸在岩石之上。不过，柔韧的纤维素也需要几个帮手提供刚性才能胜任，其中最主要的两种叫半纤维素和木质素。如果说纤维素是直钢筋，那么半纤维素就好比是各种钢筋弯头，至于木质素，就是富有粘合力的混凝土了，这样混合形成的秸秆，才像是构建高楼大厦的钢筋混凝土。

所以说，造纸的过程就如同是从坚硬的钢筋混凝土中剥离出直钢筋，再将它们堆积排列起来，扎成一块块钢筋网。显然，这并不那么容易实现。

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扮演“混凝土”的木质素，是造纸术中极难对付的大敌，在手工造纸时代，无论是抄纸法还是浇纸法，都必须通过浸泡、蒸煮、捶打的工艺，一点点地将木质素去除。

然而，木质素呈现黏胶状，仅通过水洗搓揉的方式，还是很难脱除干净，于是经过长期实践，古代中国人终于发现锅灰是个不错的清洗剂，只不过没人可以说清楚这其中的原理。

其实从化学的角度来说，这也很好理解。木质素主要是些多酚类物质，呈现酸性，而锅灰中含有不少碳酸钾，恰是碱性，可以将木质素中和，胶状的分子也就更容易溶到水中。

后来，随着石灰开采技术逐渐成熟，碱性更强的石灰粉取代了锅灰，成为造纸过程中更为常用的一种中和剂。

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不过，到了19世纪，西方的炼金术已成明日黄花，元素周期表出现了雏形，而经典酸碱理论也在这段时期建立了起来。欧洲人学会了生产氢氧化钠，这种被翻译为“烧碱”的物质，比起石灰中氢氧化钙而言，不仅碱性强，而且中和之后还不会产生沉淀，也就不会在纸张上形成污点。

然而近代化学对于造纸术的推动作用还不止于此。包括木质素在内的很多有机物都有颜色，这对于成品纸张来说可不是什么好事，尤其是书写用纸，如果不够白，看起来可就不那么舒心了。

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古代人为了造出白纸，只好将造好的纸放在太阳下曝晒，利用紫外线的威力实现漂白。然而借助于化学知识，漂白就不那么困难了，只需要一点氯气，土黄色的纸张便可以很快就呈现雪白色。

不过氯气使用和运输都不怎么方便，因此氯气与氢氧化钠反应而来的次氯酸钠就派上了大用场，只是有一点，在使用次氯酸钠时，还需要来点硫酸进行酸化，这样漂白作用才更有效。当然，这背后的化学知识也并不难解释，次氯酸盐的漂白作用源于其强氧化性，而酸化过程正可以对此进行加强。

不过，即便有了这些新鲜的洋玩意儿，这些洋机器也只有吃下洋木浆，才能吐出“本土”的机制纸，这也令当时的纸工们颇为不解。其实，每一种植物打出的浆液，尽管主要成分类似，都是纤维素、半纤维素及木质素的混合物，但纤维的长度等参数，对于造纸机的设计来说，就是需要重点考虑的因素了。

这看似简单的问题，对于当时国弱民贫的晚清政府来说，虽有能工巧匠也不能奈何分毫。直到新中国成立之后，才出现了针对竹浆设计的造纸机。