CN102828431B

CN102828431B - 一种用于溶解浆粕生产的预水解助剂及其制备方法

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Publication number: CN102828431B
Application number: CN201210296135.8A
Authority: CN
Inventors: 李文俊; 杨玲; 谢斌
Original assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Current assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2032-08-20
Also published as: CN102828431A

Abstract

本发明公开了一种用于溶解浆粕生产的预水解助剂及其制备方法，目的在于解决目前溶解浆粕生产过程中，在预水解阶段，半纤维素脱除少，造成浆粕半纤维素含量高，灰分（尤其是铁离子）含量高，或在大量脱半纤维素的同时浆粕粘度又遭到严重降低的问题，该预水解助剂由如下重量份数比的组分组成：10～30份非离子表面活性剂，5～25份六偏磷酸钠，35～75份亚硫酸氢盐，5～15份草酸，5～15份柠檬酸。本发明提供的预水解助剂能够有效增大半纤维素和木素的脱除，同时可减少在预水解时木素的缩合，保护纤维素免受降解，降低蒸煮后浆料的硬度，从而能够有效减少后续漂白过程中，化学药品的用量，降低生产成本，降低污染负荷。

Description

一种用于溶解浆粕生产的预水解助剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及利用木材及非木材植物纤维原料生产溶解浆粕领域，尤其是一种用于溶解浆粕生产的预水解助剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对于溶解浆粕的需求也在不断增加。溶解浆粕又称特种浆，或精制浆，其主要用于生产纺织原料的粘胶纤维。另外，溶解浆粕也是玻璃纸、医药行业灭菌过滤纸、醋酸纤维(卷烟过嘴棒原料)、硝化纤维、羧甲基纤维素、微晶纤维素等产品的原料。随着纺织行业的高速发展，各类纤维原料的供需矛盾日益加剧，同时由于作为化纤原料的石油化工产品的紧缺，导致纺织工业的生产成本增加。石油作为不可再生的资源，随着开采量的不断增大，终将面临短缺甚至枯竭的严峻局面。因此，采用溶解浆粕取代石油化学纤维作为纺织原料，将是未来的发展趋势。与石油化学纤维作为纺织原料相比，溶解浆粕由天然植物纤维生产，其具有许多石油化学纤维所不具有的天然特性，如吸、放湿性好，抑菌、抗菌，天然环保、无污染等优异特性。

目前，利用木材或非木材植物纤维原料生产溶解浆粕主要有两种生产方法：预水解-硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法。由于预水解-硫酸盐法所生产的溶解浆粕中，甲种纤维素含量更高，且其综合了硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法制浆的优点，因此，目前主要采用预水解-硫酸盐法生产溶解浆粕。

预水解-硫酸盐法蒸煮包括预水解和硫酸盐蒸煮两个环节。预水解有酸预水解法、水预水解法和蒸汽预水解法三种方式。酸预水解法的操作温度较低，但需要配备酸液循环使用装置，建设成本高且操作复杂。水预水解法的升温时间较长，汽耗高，时间效率低。蒸汽预水解法较为成熟，建设成本低，因而新建系统中大多采用蒸汽预水解法。

预水解的目的是在酸性条件下，使半纤维素发生酸性水解而溶出，木素及灰分也有一定程度的脱除。同时预水解能够破坏纤维的初生壁，并在初生壁上留下许多空隙，利于初生壁在制浆过程中剥离，富含纤维素的纤维次生壁暴露出来，能够与化学药剂接触，提高溶解浆粕的反应能力。

在预水解的过程中，需要尽量降半低纤维素的含量。溶解浆粕中半纤维素含量高，不仅需要消耗更多的二硫化碳，还会造成磺化不均匀，影响粘胶液的溶解性能，会使粘胶液过滤困难并降低粘胶的透明度，因此，在生产中，成品溶解浆粕对半纤维素含量有严格的要求和限制。采用现有制备溶解浆粕方法，存在一些不良现象，如当半纤维素含量降低时，浆粕的粘度会降低，其中所含甲种纤维素含量减少，产量下降。当粘度过低时，会导致溶解浆粕所制备的纤维强度太低，不能拉成丝，且纤维过短，纤维流失增加，所制成的浆粕手感不好，吸碱值下降，在制备粘胶时会导致压榨液混浊等不良后果；若在保证粘度适当时，半纤维素含量会增高。

由于植物在生长过程中，会从土壤中吸收钙、镁、铁等金属离子来满足自身生长的需要，因而采用植物纤维原料所制备的溶解浆粕中，灰分含量较高，特别的是铁的含量较高。如果在溶解浆粕生产过程中，这些金属离子不能得到有效去除，会导致溶解浆粕中高灰分含量，尤其是铁质含量，将会影响溶解浆粕的应用。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前溶解浆粕生产过程中存在的不良现象，提供一种用于溶解浆粕生产的预水解助剂及其制备方法，其能够有效强化预水解过程中半纤维素的脱除，减少木素的缩合，同时在初生壁上留下更多空隙，为后续的硫酸盐法蒸煮打开通道，利于化学药品的渗透，从而有利于木素、灰分大量有效地去除，还可降低用碱量，确保溶解浆粕粘度。因此，本发明提供的预水解助剂能够在保证溶解浆粕质量的同时，提高半纤维素及木素的脱除量，有效降低灰分（尤其是铁离子）的含量。本发明的预水解助剂采用多种组分复配，具有良好的协同作用，其能够有效提高半纤维素及木素的脱除率，降低蒸煮后浆料的卡伯值，提高甲种纤维素的含量及浆料的白度，保护纤维免受降解，同时有效减少本色溶解浆粕中灰分尤其是铁离子等的含量，提高浆粕纯度，减少后续漂白过程中，漂白剂的用量，降低漂白废水对于环境的污染，具有较高的经济和社会价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于溶解浆粕生产的预水解助剂，由如下重量份数比的组分组成：10～30份非离子表面活性剂，5～25份六偏磷酸钠，35～75份亚硫酸氢盐，5～15份草酸，5～15份柠檬酸。

所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。

所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵中的一种或多种。

用于上述用于溶解浆粕生产的预水解助剂的制备方法，包括如下步骤：按配比称取各组分，将各组分混合均匀，即得产品。

采用双螺旋锥形搅拌器进行混合。

混合的时间为30-90min。

申请人在实践中发现，现有技术在预水解时，由于半纤维素的水解，破坏或削弱了碳水化合物与木素之间的联接，导致部分木素被除去。在预水解后期，尤其是在保温期间，如果在温度和时间上没有控制好，将会造成木素的缩合，使预水解原料变黑，增加后期硫酸盐法蒸煮的难度，导致用碱量、蒸汽消耗量增加等，使生产成本显著增高。因此，在预水解过程中，应当尽量避免木素缩合。

针对植物纤维原料在预水解过程出现的问题，采用本发明的预水解助剂能够有效增大半纤维素和木素的脱除，同时防止木素的缩合，保护纤维素免受降解，降低蒸煮后浆料的硬度，从而能够有效减少后续漂白过程中，化学药品的用量，降低生产成本。另外，本发明的预水解助剂还能够有效提高灰分尤其是铁离子等的脱除率，降低其含量。

采用本发明的预水解助剂较好的解决了目前利用植物纤维原料生产溶解浆粕存在的半纤维素含量较高，灰分和铁质含量高的问题。采用本发明的预水解助剂所制备的产品中，甲种纤维素含量≥96%，半纤维素含量＜2.5%，灰分含量＜0.1%，铁离子含量＜20ppm，粘度＞600ml/g，漂后浆白度＞90%ISO。

在预水解的过程中，加入本发明的预水解助剂，能够提高溶解浆粕的白度和粘度，降低溶解浆粕的卡伯值、半纤维素含量及灰分和铁质等含量，从而提高最终产品的使用性能与质量，降低生产成本，减少对环境的污染，提高生产效率。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

分别称取10kg脂肪醇聚氧乙烯醚、35kg亚硫酸氢钠、5kg六偏磷酸钠、5kg草酸、5kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合30分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

取四川某造纸厂竹片，分析得出其半纤维素含量为21.68%，灰分含量为1.63%，木素含量为25.45%。对其进行蒸汽预水解，结果如表1所示。

表1 预水解后料片化学组分含量

助剂用量( % )	0.0	0.5	0.7	1.0
					半纤维素（对原料）（% ）	11.75	9.91	9.48	8.92
半纤维素去除率（对原料）（%）	45.80	54.29	56.27	58.86
					灰分（对原料）（%）	1.32	1.10	0.89	0.82
灰分去除率（对原料）（% ）	19.02	32.52	45.40	49.69
					木素（对原料）（% ）	20.25	16.61	15.70	15.27
木素去除率（对原料）%	20.43	34.73	38.31	40.00

半纤维素（对原料）（% ）是指该半纤维素含量相对于原料中半纤维素含量的质量百分比，其他以此类推。本发明中的百分比均为质量百分比。表中，助剂用量为0，是指在预水解的过程中，不添加本发明的预水解助剂，预水解助剂的用量是以原料的绝干质量为基础，例如预水解助剂的用量为0.5%是指预水解助剂的用量为原料绝干质量的0.5%。

由表1可知，添加预水解助剂后料片化学组分发生了较大变化，与未加助剂相比，半纤维素去除率由未加助剂时的约46%左右提高到了54-59%左右，去除率提高了8-13个百分点；灰分去除率由未加助剂时的约19%左右提高到了33-50%左右，去除率提高了14-31个百分点；木素去除率由未加助剂时的约20%左右提高到了35-40%左右，去除率提高了15-20个百分点。从结果可知，添加水解助剂后能更有效的除去原料中的半纤维素、木素及灰分含量。

实施例2

分别称取5kg脂肪醇聚氧乙烯醚、5kg烷基酚聚氧乙烯醚、35kg亚硫酸氢钠、5kg六偏磷酸钠、5kg草酸、5kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合60分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

取河南某造纸厂杨木片，分析得出其半纤维素含量为23.19%，灰分含量为0.47%，木素含量为18.22%。对其进行水预水解，结果如表2所示。

表2 预水解后料片化学组分含量

助剂用量( % )	0.0	0.5	0.7	1.0
					半纤维素（对原料）（% ）	12.37	10.62	9.78	8.61
半纤维素去除率（对原料）（%）	46.65	54.20	57.83	62.87
					灰分（对原料）（%）	0.36	0.29	0.25	0.22
灰分去除率（对原料）（% ）	23.40	38.30	46.80	53.19
					木素（对原料）（% ）	15.18	13.61	12.33	11.87
木素去除率（对原料）%	16.69	52.30	32.33	34.85

由表2可知，添加预水解助剂后料片化学组分发生了较大变化，与未加助剂相比，半纤维素去除率由未加助剂时的约46%左右提高到了54-62%左右，去除率提高了8-16个百分点；灰分去除率由未加助剂时的约23%左右提高到了38-53%左右，去除率提高了15-30个百分点；木素去除率由未加助剂时的约16%左右提高到了25-34%左右，去除率提高了9-18个百分点。从结果可知，添加水解助剂后能更有效的除去原料中的半纤维素、木素及灰分含量。

实施例3

分别称取30kg脂肪醇聚氧乙烯醚、75kg亚硫酸氢钠、25kg六偏磷酸钠、15kg草酸、15kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合60分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

自备马尾松木片，分析得出其半纤维素含量为8.65%，灰分含量为0.43%，木素含量为28.52%。对其进行盐酸预水解，结果如表3所示。

表3 预水解后料片化学组分含量

助剂用量( % )	0.0	0.5	0.7	1.0
					半纤维素含量（对原料）（% ）	4.87	4.16	3.87	3.65
半纤维素去除率（对原料）（%）	43.70	51.91	55.26	57.80
					灰分含量（对原料）（%）	0.34	0.30	0.24	0.21
灰分去除率（对原料）（% ）	20.93	30.23	44.19	51.16
					木素含量（对原料）（% ）	22.16	20.45	18.76	17.46
木素去除率（对原料）%	22.30	28.30	34.22	38.78

由表3可知，添加预水解助剂后料片化学组分发生了较大变化，与未加助剂相比，半纤维素去除率由未加助剂时的约43%左右提高到了51-57%左右，去除率提高了8-14个百分点；灰分去除率由未加助剂时的约20%左右提高到了30-51%左右，去除率提高了10-31个百分点；木素去除率由未加助剂时的约22%左右提高到了28-38%左右，去除率提高了6-16个百分点。从结果可知，添加水解助剂后能更有效的除去原料中的半纤维素、木素及灰分含量。

实施例4

分别称取30kg烷基酚聚氧乙烯醚、75kg亚硫酸氢铵、25kg六偏磷酸钠、15kg草酸、15kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合60分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

取新疆产芦苇，分析得出其半纤维素含量为24.13%，灰分含量为2.51%，木素含量为20.63%。对其进行蒸汽预水解，结果如表4所示。

表4 预水解后料片化学组分含量

助剂用量( % )	0.0	0.5	0.7	1.0
					半纤维素（对原料）（% ）	13.62	11.52	10.54	9.28
半纤维素去除率（对原料）（%）	43.56	52.26	56.32	61.54
					灰分（对原料）（%）	1.96	1.72	1.43	1.30
灰分去除率（对原料）（% ）	21.91	31.47	42.85	48.21
					木素（对原料）（% ）	16.79	15.14	13.72	12.88
木素去除率（对原料）%	18.61	26.61	33.50	37.57

由表4可知，添加预水解助剂后料片化学组分发生了较大变化，与未加助剂相比，半纤维素去除率由未加助剂时的约43%左右提高到了52-61%左右，去除率提高了9-18个百分点；灰分去除率由未加助剂时的约21%左右提高到了31-48%左右，去除率提高了10-27个百分点；木素去除率由未加助剂时的约18%左右提高到了26-37%左右，去除率提高了8-19个百分点。从结果可知，添加水解助剂后能更有效的除去原料中的半纤维素、木素及灰分含量。

实施例5

分别称取10kg烷基酚聚氧乙烯醚、35kg亚硫酸氢钠、5kg六偏磷酸钠、5kg草酸、5kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合30分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

实施例6

分别称取15kg脂肪醇聚氧乙烯醚、15kg烷基酚聚氧乙烯醚、75kg亚硫酸氢钠、25kg六偏磷酸钠、15kg草酸、15kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合30分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

实施例7

分别称取30kg烷基酚聚氧乙烯醚、75kg亚硫酸氢钠、25kg六偏磷酸钠、15kg草酸、15kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合30分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

实施例8

分别称取30kg脂肪醇聚氧乙烯醚、75kg亚硫酸氢钾、25kg六偏磷酸钠、15kg草酸、15kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合90分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

实施例9

分别称取10kg脂肪醇聚氧乙烯醚、10kg烷基酚聚氧乙烯醚、25kg亚硫酸氢钠、25kg亚硫酸氢钾、25kg亚硫酸氢铵、15kg六偏磷酸钠、10kg草酸、10kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合90分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

实施例10

分别称取15kg脂肪醇聚氧乙烯醚、45kg亚硫酸氢钠、20kg六偏磷酸钠、12kg草酸、12kg柠檬酸，将上述各组分在常温下均匀混合55分钟，即为成品水解助剂，放料装袋后即可出厂。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种用于溶解浆粕生产的预水解助剂，由如下重量份数比的组分组成：10～30份非离子表面活性剂，5～25份六偏磷酸钠，35～75份亚硫酸氢盐，5～15份草酸，5～15份柠檬酸；

2.根据权利要求1所述用于溶解浆粕生产的预水解助剂，其特征在于，所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵中的一种或多种。

3.根据权利要求1-2任一所述用于溶解浆粕生产的预水解助剂的制备方法，包括如下步骤：按配比称取各组分，将各组分混合均匀，即得产品。

4.根据权利要求3所述用于溶解浆粕生产的预水解助剂的制备方法，其特征在于，采用双螺旋锥形搅拌器进行混合。

5.根据权利要求3所述用于溶解浆粕生产的预水解助剂的制备方法，其特征在于，混合的时间为30-90min。