CN101806006A - 一种采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法 - Google Patents

一种采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法，步骤为：将纸浆进行浓缩干燥脱水，然后通入1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理；处理完毕后纸浆用水洗涤除去1-丁基-3-甲基咪唑氯化物，然后进入打浆工段进行打浆。水洗除去的1-丁基-3-甲基咪唑氯化物经简单除水后循环套用。本发明的方法操作简单，所用的离子液体可循环利用，绿色环保。本方法处理后的纸浆打浆能耗降低，纸浆的纤维质量得到改善，纸张的强度、白度、表面性能和印刷性能等物理指标得到了提高。

Description

一种采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法
技术领域
本发明涉及一种纸浆的处理方法，尤其涉及一种采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法。
背景技术
纸浆的打浆为机械作用于纤维，使纤维发生润涨、切断、细纤维化和弯曲变形等作用，以改善纸浆的造纸性能。打浆方法主要分为游离打浆和黏状打浆。游离打浆是以切断作用为主，纸浆的浓度较低，此方法所抄造出来的纸张，其表面平滑度较低，并容易起毛。黏状式打浆方法是用破裂磨溃等原理，其所用的纸浆浓度较高，纸张的伸缩性较大，对油墨吸收效果较差。因此改善纸浆的打浆性能是亟待解决的问题。
离子液体为100℃下呈液态的有机盐，室温下呈液态的称为室温离子液体。与分子液体相比，离子液体有许多优点，如不挥发、不易燃、高的热稳定性、难以氧化等。离子液体最吸引人的地方是结构的多样性，其粘度、极性等许多物理化学性能随参数其结构的变化而变化，这样可以通过调整有机阳离子和无机/有机阴离子的结构来获取不同物理化学性能的离子液体，因此离子液体被认为是设计溶剂。适当设计的离子液体可作为环境友好的纤维素极性溶剂。而将离子液体用于打浆前纸浆预处理使打浆性能得到改善的方法目前并未见报道。
发明内容
本发明为了克服现有打浆工艺存在的不足，提供了一种采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法，通过本方法处理的纸浆打浆性能得到改善，打浆能耗降低，打浆作用对纤维的损伤减少，纸张的物理强度提高。
本发明是通过以下措施实现的：
一种采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法，步骤为：将纸浆进行浓缩干燥脱水，然后通入1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理；处理完毕后纸浆用水洗涤除去1-丁基-3-甲基咪唑氯化物，然后进入打浆工段进行打浆。
上述方法中，脱水后纸浆含水量为0.2％～2.0％；水洗除去的1-丁基-3-甲基咪唑氯化物经简单除水后循环套用；处理过程中采用微波加热或蒸汽间接加热控制处理温度。
上述方法中，用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理的工艺条件为：1-丁基-3-甲基咪唑氯化物用量5～12L/kg浆，处理温度80～140℃，处理时间30～120min。
上述方法中，所述纸浆是以天然植物纤维为原料制取的化学浆或高得率浆。高得率浆在一段粗磨浆后进行离子液体处理。
1-丁基-3-甲基咪唑氯化物具有式(I)所示的结构式，1-丁基-3-甲基咪唑氯化物为离子液体，它具有离子液体的优良特性，在打浆前用它对纸浆进行预处理，可破坏纤维素分子内及分子间形成的氢键，降低纤维组分间的内聚力，软化纤维，改善纤维的物理特性，减轻打浆过程中纤维的机械损伤，从而改善纸浆的打浆操作，且成纸的强度、表面性能和印刷性能等物理指标也得到改善。因1-丁基-3-甲基咪唑氯化物具备难挥发的特性，易于回收，通过化学品回收系统脱水后可回用于纸浆的预处理，化学品处理费用低。
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本发明的方法操作简单，所用的离子液体可循环利用，绿色环保。本方法处理后的纸浆打浆能耗降低，纸浆的纤维质量得到改善，纸张的强度、白度、表面性能和印刷性能等物理指标得到了提高。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步阐述，下述说明只是示例性的，并不对本发明进行限制。如无特别说明，下述含量均为质量百分含量。
实施例1
蔗渣化学浆常规打浆至打浆度38.0°SR，打浆能量消耗为420kW·h/t浆，纤维的长度为1.18mm，细小组分含量为14.2％。采用此浆料抄造成定量68g/m2文化纸，成纸的松厚度1.85cm3·g-1，白度80.2％ISO，耐破指数1.75KPa·m2·g-1、抗张指数45.8N·m/g，耐折次数356次，撕裂指数4.58mN·m2·g-1，拉毛速度为1.12m/s，K&N值为20.5。
采用本发明方法对蔗渣化学浆进行处理。步骤：打浆前纸浆浓缩干燥脱水至水分含量为1.9％，然后采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理，处理条件为：1-丁基-3-甲基咪唑氯化物用量12L/kg浆，蒸汽间接加热，温度80℃，时间120min。处理后洗涤纸浆，回收1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。
处理后的纸浆进行打浆，打浆至打浆度38.0°SR，打浆能量消耗为272kW·h/t浆，打浆的能耗降低35.2％。纤维的长度为1.26mm，细小组分含量为13.1％。采用此浆料抄造成定量68g/m2文化纸，成纸的松厚度1.84cm3·g-1，白度80.7％ISO，耐破指数1.82KPa·m2·g-1、抗张指数48.5N·m/g，耐折次数376次，撕裂指数4.69mN·m2·g-1，拉毛速度为1.21m/s，K&N值为19.8。纸浆的纤维质量得到改善，纤维长度增大，细小纤维含量降低；成纸的白度有所提高，抗张指数、撕裂指数、耐破度和耐折次数等强度指标有所改善，表面性能和印刷吸墨性也有所提高。
实施例2
杨木高得率浆打浆至打浆度52.0°SR，打浆能量消耗为1095kW·h/t浆，纤维的长度为1.01mm，细小组分含量为22.8％。采用此浆料抄造成纸定量70g/m2，成纸的松厚度3.24cm3·g-1，白度78.3％ISO，耐破指数2.38KPa·m2·g-1、抗张指数33.5N·m/g，撕裂指数3.28mN·m2·g-1，拉毛速度为0.72m/s，K&N值为25.3。
采用本发明方法对杨木高得率浆进行处理。步骤：在一段粗磨浆后对杨木高得率浆进行处理，先将纸浆浓缩干燥脱水至水分含量为1.7％，然后采用回收的1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理，其用量为6L/kg浆，微波加热，温度100℃，时间80min，处理后洗涤纸浆，除去的1-丁基-3-甲基咪唑氯化物继续回收利用。
处理后的纸浆进行打浆，打浆(精磨浆)至打浆度52.0°SR，打浆能量消耗为812kW·h/t浆，打浆能耗降低25.8％。纤维的长度为1.15mm，细小组分含量为21.1％，纤维质量得到改善。采用此浆料抄造成纸定量为70g/m2，松厚度3.26cm3·g-1，白度78.9％ISO，耐破指数2.49KPa·m2·g-1、抗张指数36.1N·m/g，撕裂指数3.38mN·m2·g-1，拉毛速度为0.81m/s，K&N值为23.0。
实施例3
火炬松化学浆常规打浆至打浆度53.0°SR，打浆能量消耗为545kW·h/t浆，纤维的长度为2.41mm，细小组分含量为8.2％。采用此浆料抄造成定量70g/m2文化纸，成纸的松厚度1.91cm3·g-1，白度81.8％ISO，耐破指数2.72KPa·m2·g-1、抗张指数46.2N·m/g，耐折次数487次，撕裂指数6.04mN·m2·g-1，拉毛速度为1.21m/s，K&N值为20.2。
采用本发明方法对火炬松化学浆进行处理。步骤：打浆前将纸浆浓缩干燥脱水至水分含量为1.5％，采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理，处理条件为1-丁基-3-甲基咪唑氯化物用量5L/kg浆，微波加热，温度140℃，时间100min，处理后洗涤纸浆，回收1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。
处理后纸浆送至打浆工段进行打浆，打浆至打浆度53.0°SR，打浆能量消耗为365kW·h/t浆，打浆能耗降低33.0％。纤维的长度为2.49mm，细小组分含量为7.8％。采用此浆料抄造成定量70g/m2文化纸，成纸的松厚度1.92cm3·g-1，白度82.2％ISO，耐破指数2.81KPa·m2·g-1、抗张指数49.3N·m/g，耐折次数504次，撕裂指数6.21mN·m2·g-1，拉毛速度为1.30m/s，K&N值18.3。
实施例4
山毛榉高得率浆打浆至打浆度48.0°SR，打浆(精磨浆)能量消耗为935kW·h/t浆，纤维的长度为0.89mm，细小组分含量为24.2％。采用此浆料抄造成纸定量为73g/m2，成纸的松厚度3.21cm3·g-1，白度79.6％ISO，耐破指数2.12KPa·m2·g-1、抗张指数31.0N·m/g，撕裂指数3.18mN·m2·g-1，拉毛速度为0.79m/s，K&N值为23.2。
采用本发明方法对山毛榉高得率浆进行处理。步骤：在一段粗磨浆后对山毛榉高得率浆进行处理，先将纸浆浓缩干燥脱水至水分含量为2.0％，然后采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理，处理条件为1-丁基-3-甲基咪唑氯化物用量8L/kg浆，蒸汽间接加热，温度120℃，时间30min，处理后洗涤纸浆，回收1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。
处理后的纸浆进行打浆，打浆至打浆度48.0°SR，打浆能量消耗为720kW·h/t浆，打浆能耗降低23.0％。纤维的长度为1.01mm，细小组分含量为22.1％。采用此浆料抄造成纸定量为73g/m2，松厚度3.18cm3·g-1，白度80.1％ISO，耐破指数2.23KPa·m2·g-1、抗张指数33.2N·m/g，撕裂指数3.29mN·m2·g-1，拉毛速度为0.86m/s，K&N值为21.0。
实施例5
麦草化学浆常规打浆至打浆度37.5°SR，打浆能量消耗为382kW·h/t浆，纤维的长度为1.14mm，细小组分含量为15.5％。采用此浆料抄造成定量70g/m2文化纸，成纸的松厚度1.85cm3·g-1，白度78.4％ISO，耐破指数1.57KPa·m2·g-1、抗张指数42.3N·m/g，耐折次数381次，撕裂指数4.68mN·m2·g-1，拉毛速度为1.02m/s，K&N值为21.2。
采用本发明方法对麦草化学浆进行处理。步骤：打浆前纸浆浓缩干燥脱水至水分含量为0.2％，然后采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理，处理条件为1-丁基-3-甲基咪唑氯化物用量10L/kg浆，蒸汽间接加热，温度85℃，时间110min，处理后洗涤纸浆除去1-丁基-3-甲基咪唑氯化物，回收1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。
处理后的纸浆进行打浆，打浆至打浆度37.5°SR，打浆能量消耗为212kW·h/t浆，打浆的能耗降低44.5％。纤维的长度为1.19mm，细小组分含量为14.2％。采用此浆料抄造成定量70g/m2文化纸，成纸的松厚度1.83cm3·g-1，白度79.1％ISO，耐破指数1.64KPa·m2·g-1、抗张指数43.8N·m/g，耐折次数394次，撕裂指数4.74mN·m2·g-1，拉毛速度为1.12m/s，K&N值为20.1。
实施例6
桦木高得率浆打浆至打浆度51.0°SR，打浆(精磨浆)能量消耗为1136kW·h/t浆，纤维的长度为0.85mm，细小组分含量为23.1％。采用此浆料抄造成纸定量为70g/m2，成纸的松厚度3.18cm3·g-1，白度78.2％ISO，耐破指数2.25KPa·m2·g-1、抗张指数35.7N·m/g，撕裂指数3.34mN·m2·g-1，拉毛速度为0.82m/s，K&N值为22.7。
采用本发明方法对桦木高得率浆进行处理。步骤：在一段粗磨浆后对山毛榉高得率浆进行处理，先将纸浆浓缩干燥脱水至水分含量为1.0％，然后采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理，处理条件为1-丁基-3-甲基咪唑氯化物用量6L/kg浆，蒸汽间接加热，温度105℃，时间36min，处理后洗涤纸浆，回收1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。
处理后的纸浆进行打浆，打浆至打浆度51.0°SR，打浆能量消耗为895kW·h/t浆，打浆能耗降低21.2％。纤维的长度为0.94mm，细小组分含量为22.0％。采用此浆料抄造成纸定量为70g/m2，松厚度3.16cm3·g-1，白度78.6％ISO，耐破指数2.32KPa·m2·g-1、抗张指数37.2N·m/g，撕裂指数3.41mN·m2·g-1，拉毛速度为0.89m/s，K&N值为21.4。

Claims (7)

1.一种采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物处理纸浆的方法，其特征是：将纸浆进行浓缩干燥脱水，然后通入1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理；处理完毕后纸浆用水洗涤除去1-丁基-3-甲基咪唑氯化物，然后进入打浆工段进行打浆。
2.根据权力要求1所述的方法，其特征是：水洗除去的1-丁基-3-甲基咪唑氯化物经简单除水后循环套用。
3.根据权力要求1所述的方法，其特征是用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物对纸浆进行处理的工艺条件为：1-丁基-3-甲基咪唑氯化物用量5～12L/kg浆，处理温度80～140℃，处理时间30～120min。
4.根据权力要求1-3中任一项所述的方法，其特征是：脱水后纸浆含水量为0.2％～2.0％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：处理过程中采用微波加热或蒸汽间接加热控制处理温度。
6.根据权力要求4所述的方法，其特征是：所述纸浆是以天然植物纤维为原料制取的化学浆或高得率浆。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：高得率浆在一段粗磨浆后进行离子液体处理。
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