CN112867825A - 用作过氧化物稳定剂的成分 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在纸浆漂白中用作过氧化物稳定剂的组合物，其包含亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐和聚天冬氨酸钠盐(PASP)。

Description

用作过氧化物稳定剂的成分
发明领域
本发明涉及根据下文所示独立权利要求的一种在纸浆漂白中用作过氧化物稳定剂的组合物以及用于漂白纸浆的方法。
发明背景
过氧化氢通常在纸浆漂白过程中用作漂白化学品。但是，过氧化氢在纸浆生产中出现的高温和高碱条件下将分解为羟基自由基。在金属离子例如铁、锰和铜的存在下，过氧化氢也被催化分解。过氧化氢分解形成的羟基自由基将使纤维变质，并使纤维变暗。此外，由于分解，必须在漂白过程中使用更高量的过氧化氢，导致成本增加。
为了提高过氧化氢的效率，通常在制备过氧化物漂白剂期间添加稳定剂。通常使用硅酸钠(水玻璃)在将机械纸浆漂白至高白度时稳定过氧化氢，因为它具有相对较高的成本效益。尽管硅酸盐是有效稳定剂并且有益于过氧化物漂白，但它可能在纸浆和造纸过程中产生严重的有害影响。硅酸盐可能沉积在造纸机上，并且其还将阴离子性(anionicity)引入到造纸系统中，导致较高的湿部化学品消耗。因此，对于解决上述问题的成本有效的无硅酸盐过氧化物稳定剂存在着持续的需求。
此外，由于价格低，在机械纸浆漂白中通常使用磷螯合剂例如二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMP)和羟基亚乙基二膦酸(HEDP)作为过氧化物稳定剂。但是，磷螯合剂可能不仅在制浆管线中，而且在蒸发器中造成严重的结垢，并且结垢进一步导致制浆生产减少，甚至导致关机进行清洁。磷螯合剂也可能危害环境。
对于具有成本效益的过氧化物稳定剂有着持续的需求，尤其是在高得率纸浆的漂白中。高得率纸浆具有低的生产成本，并且如果还能够通过具有成本效益的方式进行漂白，这将是有利的。
发明概述
本发明的一个目的是减少或甚至消除现有技术中出现的上述问题。
本发明的目的是在纸浆漂白过程中提供新颖的、具有成本效益的过氧化氢稳定剂，特别适合用于高得率纸浆漂白过程。
本发明的一个目的特别是在纸浆漂白过程中提供可生物降解的无磷过氧化物稳定剂。
此外，本发明的一个目的是提供一种过氧化物稳定剂组合物，其通过改善或至少保持漂白过程中过氧化物的稳定性并为高产量纸浆提供高白度来提供协同效应。为了能够替代各种产品中的低得率漂白化学纸浆，必须达到更高的白度并降低高得率纸浆漂白的化学成本。
为了达到尤其是上述目的，本发明的特征在于所附独立权利要求的特征部分中所示的内容。
本发明的一些优选实施方案将在其他权利要求中描述。
本文中提到的实施方式和优点在适用时均涉及根据本发明的组合物、方法以及根据本发明的用途，尽管没有始终明确提及。
根据本发明的用作纸浆漂白中的过氧化物稳定剂的一种典型组合物包含：
-亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐，和
-聚天冬氨酸钠盐(PASP)，
其中亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐与聚天冬氨酸钠盐(PASP)的重量比为1：20至20：1，优选重量比为1：10至10：1，更优选重量比为1：1至3：1。
根据本发明的典型方法包括在漂白之前和/或漂白期间将根据本发明的组合物添加至纸浆中，优选地添加至高得率纸浆中。高得率纸浆(HYP)是指通过机械方法或化学和机械装置联合方法从原材料以超过85％的得率生产的纸浆。
已经发现，亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐和聚天冬氨酸钠盐(PASP)的混合物在纸浆漂白过程中对过氧化氢提供了良好的稳定作用，而且还提供了更好的白度。根据本发明的组合物还能够螯合重金属离子，从而防止过氧化氢分解。
根据本发明的优选实施方案的过氧化物稳定剂组合物是无磷的并且是可生物降解的，这对于环境是有益的。根据本发明的组合物还能够抑制制浆过程中常见的结垢，并且还能够减少因关机而造成的结垢，从而能够减少清洁成本和灰尘问题。
根据本发明的组合物包含亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐和聚天冬氨酸钠盐(PASP)，二者的重量比为1：20至20：1，优选重量比为1：10至10：1，更优选重量比为1：1至3：1。在根据本发明的一个优选实施方案中，该组合物包含重量比为2：1的亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐和聚天门冬氨酸钠盐(PASP)。
在根据本发明的一个实施方案中，一种组合物包含亚氨基二琥珀酸的水溶性盐，例如亚氨基二琥珀酸四钠，其是亚氨基二琥珀酸的钠盐。
聚天冬氨酸钠盐(PASP)是一种基于氨基酸天冬氨酸的可生物降解的水溶性聚合物。根据本发明的一个实施方案，聚天冬氨酸钠盐的分子量在2000-8000Da的范围内，更优选在3000-5000Da的范围内。
根据本发明的组合物是碱性液体产品，使得可以将所述组合物直接添加到制浆和漂白过程中，和/或与其他制浆化学品混合。可以将根据本发明的碱性组合物添加到制浆过程中的任何地方，例如纸浆的预处理、纸浆的漂白、储存塔，或与其他化学品混合。在根据本发明的一个典型实施方案中，所述组合物的pH在9-12的范围内，优选pH为>10。
根据本发明的组合物优选是预混合的。根据本发明的包含亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐和聚天冬氨酸钠盐(PASP)的预混合组合物的粘度通常为约10-40mPas。
根据本发明的组合物可以进一步包含螯合剂、分散剂、渗透剂、活化剂或它们的任何组合。螯合剂可以包括例如乙二胺四乙酸(EDTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺-N,N'-二琥珀酸(EDDS)、天冬氨酸乙氧基琥珀酸酯(AES)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(DTPMP)和/或羟基亚乙基二膦酸(HEDP)。分散剂可以包括例如聚丙烯酸(PAA)和/或聚丙烯酸钠盐(PAAS)。渗透剂可以包括例如脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、OEP、AEP、JFC和/或APG。活化剂可以包括例如壬酰氧基苯磺酸钠(NOBS)、四乙酰基乙二胺(TAED)和/或聚亚烷基二醇PAG。
根据本发明的组合物在纸浆漂白中用作过氧化物稳定剂。在根据本发明的一个优选实施方案中，组合物在高得率纸浆的漂白中用作过氧化物稳定剂，提供了具有成本效益的漂白过程，并且可以使高得率纸浆的化学成本保持较低，并且保持纸浆的高白度。高得率纸浆可以包括高得率机械纸浆、高得率化学机械纸浆、高得率半化学纸浆或它们的任何组合。可以通过多种机械制浆方法制造高得率机械纸浆，例如热磨木(TGW)制浆、石磨木(SGW)制浆、加压磨木(PGW)制浆、盘磨机械(RMP)制浆、压力盘磨机械(PRMP)、热机械制浆(TMP)、挤压机械制浆(EMP)和/或生物机械制浆(Bio-MP)。化学机械纸浆可以是例如化学热机械纸浆(CTMP)、热机械化学纸浆(TMCP)、热化学机械纸浆(TCMP)、漂白化学热机械纸浆(BCTMP)、化学机械纸浆(CMP)、碱性过氧化物机械纸浆(APMP)和/或预处理盘磨化学碱性过氧化物机械纸浆(PRC-APMP)。高得率纸浆可以包含半化学纸浆(SCP)、中性亚硫酸盐半化学纸浆(NSSC)和/或碱性亚硫酸盐半化学纸浆(ASSC)。
根据本发明的一个实施方案，为了达到所需的稳定作用，以0.1-5kg/t纸浆(干)或0.5-5kg/t纸浆(干)的量添加组合物。
实验部分
可以通过以下实施例对本发明进行更好的理解，这些实施例用于举例说明，但不应解释为对本发明的限制。
稳定性测试
检测IDS、PASP以及IDS和PASP的混合物(质量比为2：1)的物理性质和稳定性。
通过Mettler Toledo SN657 pH计在不稀释的情况下测量pH。通过Brookfield粘度计(#61主轴，60rpm)测量粘度。通过Mettler Toledo DA-100M密度计在20℃下测试密度。
固体含量的测试方法：在称重的铝板上称取约10g的样品。将样品在120℃下干燥4小时，然后在干燥器(exicator)中冷却样品20分钟。在铝板上称重干样品。
表1.pH、粘度、固体含量和密度的测试结果。
Figure BDA0003023254790000051
在5℃、20℃和45℃下研究样品在一个月内的稳定性。
表2.稳定性测试结果
Figure BDA0003023254790000052
所有三个样品在5℃、20℃和45℃下在一个月内都是稳定且均匀的。测试中使用的PASP(CAS号181828-06-8、35608-40-6)的分子量采用GPC仪器分析为约4800。测试中使用的IDS是亚氨基二琥珀酸四钠。
应用实施例：使用混合苏打进行过氧化物稳定剂评价
测试程序：
1.称量30g O.D.的漂白化学热机械纸浆(BCTMP)样品，该纸浆的稠度为35％。
2.将测试中使用的稳定剂稀释至10％。将混合苏打和二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)混合在一起。
3.将纸浆样品在微波炉中加热一分钟，然后向纸浆样品中添加稳定剂、预混合的混合苏打和DTPA、过氧化物和余量的水。然后在漂白条件下将纸浆样品放入水浴中。
4.漂白后，取出5g O.D.纸浆用DI水稀释至1000mL，并将pH调节至4.7-5.2。取出并压紧使用布氏漏斗的手抄片，然后将其风干24小时，再次压紧，然后分析白度。
5.取出10g或15g O.D.纸浆样品并使用ID水稀释至10％。从滤液中测量pH和残留过氧化物。
表3中描述了测试中使用的稳定剂。PASP和IDS与稳定性测试中使用的相同。结果列于表4。测试1是参考测量。
作为应用实施例的总结，根据本发明的IDS和PASP的混合物比单独的IDS或PASP提供更好的白度。与商业Fennobrite C5022(凯米拉公司)稳定剂相比，根据本发明的组合物提供了相似的白度增益。根据本发明的IDS和PASP的混合物由于较少的残留过氧化物而提供了有效的漂白。
表3.
Figure BDA0003023254790000061
Figure BDA0003023254790000071
表4.结果
Figure BDA0003023254790000072

Claims (10)

1.一种在纸浆漂白中用作过氧化物稳定剂的组合物，所述组合物包含：
-亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐，和
-聚天冬氨酸钠盐(PASP)，
其中亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐与聚天冬氨酸钠盐(PASP)的重量比为1：20至20：1，优选重量比为1：10至10：1，更优选重量比为1：1至3：1。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述组合物包含重量比为2：1的亚氨基二琥珀酸(IDS)或其盐和聚天冬氨酸钠盐(PASP)。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于聚天冬氨酸钠盐的分子量在2000-8000Da的范围内，更优选在3000-5000Da的范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物的pH在9-12的范围内，优选pH>10。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物在高得率纸浆的漂白中作为过氧化物稳定剂的用途。
6.根据权利要求5所述的用途，其中高得率纸浆包括高得率机械纸浆、高得率化学机械纸浆、半化学纸浆或它们的任何组合。
7.一种用于漂白纸浆的方法，其中在漂白之前和/或在漂白期间，将根据前述权利要求1-4中任一项所述的组合物添加到纸浆中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在纸浆的预处理阶段将所述组合物添加到纸浆中。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于纸浆包括高得率机械纸浆、高得率化学机械纸浆、半化学纸浆或它们的任何组合。
10.根据前述权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，以0.1-5kg/t纸浆(干)或0.5-5kg/t纸浆(干)的量添加所述组合物。
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