CN107151931A - 一种用杂多酸提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，包括以下步骤：步骤1，浆料准备：采用针叶木或阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解；将疏解后的浆料浓缩到25‑30%的质量浓度，然后将浆料分散，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用；步骤2，杂多酸处理：取步骤1的浆料于自封袋中，加水稀释浆料，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为60‑90℃，加入杂多酸，处理时间为30‑120min，处理过程中揉捏自封袋，使得反应均匀进行；步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到25‑30%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为92‑97%；具有绿色、高效且可循环的特点。
Description
技术领域
本发明属于造纸工业技术领域，特别涉及一种用杂多酸提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法。
背景技术
溶解浆是以棉/棉短绒、木材、竹子等纤维原料经酸法或碱法制浆而获得的高纯度纤维素载体，具有较高的纤维素含量（90-99%）、较低的半纤维素（2-4%）和木素含量（1%以下）以及微量的树脂和灰分含量。溶解浆主要用于纺织业和烟草制造业，其中60% 用于纺织用粘胶纤维的生产。2016年我国溶解浆需求约400万吨国内产能约100万吨进口量约230万吨存在约70万吨的产出缺口。过去几年我国溶解浆实际产量并未增加但进口量却以每年14-17%的速度递增。因此，近年来国内许多制浆造纸企业，如福建青山纸业、晨鸣集团、太阳纸业等，通过技改或新建多条大规模溶解浆生产线。
对于粘胶纤维用溶解浆来说，其反应性能主要指溶解浆在碱性条件下与二硫化碳的反应能力。反应性能的高低直接关系到粘胶纤维的生产过程、粘胶纤维的最终品质以及与此相关的成本、环保和效率等多方面的问题。较高的反应性能可以降低下游粘胶纤维生产企业氢氧化钠和二硫化碳的用量与排放，改善粘胶过滤性，缩短纤维素老化时间，进而提高粘胶纤维生产效率。粘胶纤维用溶解浆反应性能的表征目前国外主要采用Fock反应性能，国内主要采用粘胶过滤性能。Fock反应性能值越高，粘胶过滤阻滞度秒越低，说明溶解浆的反应性能越好。
但是，反应性能较低是目前溶解浆和粘胶纤维生产企业所面临的最难解决的问题之一，严重影响到溶解浆和粘胶纤维生产企业的正常生产和产品质量。国内外针对如何改善溶解浆反应性能的研究主要集中于采用降解（无机酸水解等）、润胀（离子液体等）、机械处理和生物酶等方式对溶解浆进行处理。然而上述处理方式中采用无机酸，如盐酸和硫酸等处理效果较差对设备腐蚀严重；采用离子液体等溶剂纤维与溶剂分离具有一定难度且溶剂成本较高；采用机械磨浆处理在一定程度上将增大能耗；生物酶会导致浆料粘度显著下降,降低下游粘胶纤维产品的物理强度。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，解决了现有的溶解浆反应性能低的问题；该方法具有绿色、高效且可循环的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，所用的原料是预水解硫酸盐溶解浆，采用固体杂多酸处理浆料，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用针叶木或阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25-30%的质量浓度，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用；
步骤2，杂多酸处理：称取步骤1的相当于5g（称准至0.0001g）绝干质量的浆料置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为5-15% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为60-90℃，然后加入0.288-8.64g的杂多酸，处理时间为30-120min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到25-30%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为92-97%。
所述的溶解浆采用针叶木或阔叶木预水解硫酸盐溶解浆。
所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩。
所述的平衡水分在24 h以上。
所述的杂多酸为磷钨酸。
所述的杂多酸用量为控制整个体系中H+ 浓度为0.01-0.1mol/L。
所述的洗涤液经氧化后可回用。
所述的恒温恒湿条件具体为：温度达到23±1℃、湿度达到50±2%r.h。
本发明的有益效果是：
相对现有提升溶解浆反应性能方法来说，该制备方法绿色、高效且可循环，即通过杂多酸催化氧化纤维素纤维，局部破坏紧密的纤维细胞初生壁和次生壁外层，降低纤维内部聚合度和结晶度，提高纤维可及性，从而提升溶解浆反应性能。催化氧化后的杂多酸可通过回收，还原处理后再利用，且回用率和回用效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；（各实施例中步骤一为同一批次浆料，条件均相同）
步骤2，杂多酸处理：称取步骤1的（称准至0.0001g）绝干质量的浆料5g置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为5% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为90℃，然后加入1.728g的磷钨酸（体系中H+浓度为0.02mol/L），处理时间为90min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到30%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为92%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；（各实施例中恒温恒湿条件均相同）
所述的洗涤液经氧化后可回用。
测定结果如表1所示。
实施例2：
一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；
步骤2，杂多酸处理：取步骤1的浆料置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为10% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为60℃，然后加入4.32g的磷钨酸（体系中H+浓度为0.05mol/L），处理时间为120min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到28%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为94%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；
所述的洗涤液经氧化后可回用。
测定结果如表2所示。
实施例3：
一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；
步骤2，杂多酸处理：取步骤1的浆料置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为15% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为90℃，然后加入2.88g的磷钨酸（体系中H+浓度为0.1mol/L），处理时间为30min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到30%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为97%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；；
所述的洗涤液经氧化后可回用。
测定结果如表3所示。
实施例4：
一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；
步骤2，杂多酸处理：取步骤1的浆料置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为11% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为80℃，然后加入0.777g的磷钨酸（体系中H+浓度为0.02mol/L），处理时间为90min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到26%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为94%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；；
所述的洗涤液经氧化后可回用。
测定结果如表4所示。
实施例5：
一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；
步骤2，杂多酸处理：取步骤1的浆料置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为10% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为90℃，然后加入0.864g的磷钨酸（体系中H+浓度为0.05mol/L），处理时间为90min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到27%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为96%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；；
所述的洗涤液经氧化后可回用。
测定结果如表5所示。
实施例6：
一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；
步骤2，杂多酸处理：取步骤1的浆料置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为12% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为90℃，然后加入加入2.112g的磷钨酸（体系中H+浓度为0.06mol/L），处理时间为60min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到29%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为96%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；；
所述的洗涤液经氧化后可回用。
测定结果如表6所示。
。
Claims (10)
1.一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，所用的原料是预水解硫酸盐溶解浆，采用固体杂多酸处理浆料，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用针叶木或阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25-30%的质量浓度，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用；
步骤2，杂多酸处理：称取步骤1的绝干质量的浆料5g置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为5-15% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为60-90℃，然后加入0.288-8.64g的杂多酸，处理时间为30-120min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到25-30%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为92-97%。
2.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，所述的溶解浆采用针叶木或阔叶木预水解硫酸盐溶解浆。
3.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩。
4.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，所述的平衡水分在24 h以上。
5.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，所述的杂多酸为磷钨酸。
6.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，所述的杂多酸用量为控制整个体系中H+ 浓度为0.01-0.1mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，步骤3中所述的洗涤液经氧化后可回用。
8.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，所述的恒温恒湿条件具体为：温度达到23±1℃、湿度达到50±2%r.h。
9.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到25%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；
步骤2，杂多酸处理：称取步骤1的绝干质量的浆料5g置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为5% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为90℃，然后加入1.728g的磷钨酸，使得体系内H+浓度为0.02mol/L，处理时间为90min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到25%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为92%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；
所述的洗涤液经氧化后可回用。
10.根据权利要求1所述的一种提高粘胶纤维用溶解浆反应性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，浆料准备：采用阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，先把浆料撕成25mm×25mm的小碎片，然后用纸浆标准解离机在常温下疏解3min；将疏解后的浆料浓缩到30%的质量浓度，所述的浓缩方式为采用200目网子挤压浓缩，然后将浆料分散成5mm×5mm大小，转移到聚乙烯自封袋内平衡水分备用，平衡水分时间为24h；
步骤2，杂多酸处理：称取步骤1的绝干质量的浆料5g置于自封袋中，加水稀释浆料质量浓度为15% ，搅拌均匀，将自封袋放入超级恒温水浴锅中，处理温度为90℃，然后加入2.88g的磷钨酸，使得体系内H+浓度为0.10mol/L，处理时间为30min，处理过程中每隔10min揉捏自封袋，使得反应均匀进行；
步骤3，风干：洗涤步骤2处理完毕的浆料至中性，回收洗涤液；然后将浆料浓缩到30%的质量浓度并分散成5mm×5mm大小，在恒温恒湿条件下风干到质量浓度为97%，恒温恒湿条件具体为：温度达到23℃、湿度达到50%r.h；
所述的洗涤液经氧化后可回用。
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