本发明属于人造纤维浆粕精制,具体涉及一种莱赛尔纤维用浆粕及其制备方法。
背景技术:
1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、莱赛尔纤维是20世纪后期出现的一种可回收和可降解的新型材料,因其环保的生产过程和绿色可再生的特点被誉为“21世纪绿色纤维”,同时优良的性能使得莱赛尔纤维被广泛应用在纺织、医疗、卫生等领域。近年来莱赛尔纤维生产线发展势头迅猛,但仍存在技术不成熟、生产效率低、产品性能不稳定、原料和溶剂依靠进口等一系列问题。目前溶解浆生产线大多定位于黏胶纤维用浆粕的生产,该方法得到的浆粕往往存在聚合度高且聚合度分布不均匀的问题,用作莱赛尔纤维生产原料时,浆粕在n-甲基吗啉-n-氧化物(nmmo)中的溶解性能差,并影响纺丝原液的性能。另外,该方法使用的原料为漂白浆或需对浆料进一步漂白,通常需要经过四到六段的漂白工序,消耗大量的化学试剂和大量的能源,整体工艺较为繁琐,成本较高。
3、cn117926625a公开了一种莱赛尔纤维用浆粕的制备方法,采用传统蒸煮和漂白技术,木质素及半纤维素脱除效率较差,浆粕的聚合度不均匀,技术工艺较为繁琐,酶的使用从整体上增加了浆粕的生产成本。cn117822140a公开了一种大麻浆粕莱赛尔纤维及其制备方法,使用大麻浆粕为原料,金属离子含量较高,在nmmo溶解过程中有金属离子存在时会发生一系列的副反应,甚至有可能发生爆炸,并且聚合度分布不均匀,浆粕的溶解性能差,影响纺丝性能。
4、在木质纤维细胞壁中,纤维素、半纤维素和木质素相互联结形成的三维网络结构,构成了复杂的生物质抗降解屏障,阻碍了木质纤维素的生物转化,所以直接对木质纤维素原材料进行处理得到莱赛尔纤维用浆粕是非常困难的,往往需要加入助剂。cn117344563a通过有机酸、无机酸和氮杂环的环状胺类的小分子助剂对木质纤维素原料进行高温处理,得到用于制备莱赛尔纤维的浆粕,胺类分子的引入与纤维素的链状结构反应,会影响莱赛尔纤维的强度。cn114990917a公开了一种制备纤维素级溶解浆的蒸煮方法,在酸性蒸煮的过程中,木质素分子容易发生再次聚合反应,脱除效果较差,导致得到的浆粕仍然需要经过一系列复杂的漂白过程才能满足莱赛尔纤维用浆粕得质量要求,操作流程较为复杂。现有技术中使用助剂往往会引起不必要的聚合和其他反应,影响莱赛尔纤维的强度,并增大了处理难度。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足,本发明的目的是提供一种莱赛尔纤维用浆粕及其制备方法。本发明在传统的酸法制浆的基础上,添加木质素阻聚剂,有效地控制木质素再聚合反应的产生,使大部分木质素和半纤维素溶出,得到纤维素纯度较高的浆料;通过对浆料进行筛选分级,得到聚合度分布较均匀的浆料组分;然后将浆料进行强酸的酸化处理工艺,进一步打开纤维素的分子链并均化聚合度,促进浆料在溶剂nmmo中的溶解。h+可使糖苷键的氧原子质子化,形成共轭酸,使半纤维素糖苷键键能减弱而断开,促进半纤维素溶出,增加纤维的可及度,同时酸处理可以降低体系中金属离子含量,减少灰分;最后采用碱性过氧化氢漂白提高浆料的白度,得到莱赛尔纤维用浆粕。
2、为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:
3、第一方面,一种莱赛尔纤维用浆粕的制备方法,包括以下步骤:
4、s1、将木质纤维素原料、阻聚剂和酸混合为反应液进行水热制浆反应,反应后固液分离得到的固体经洗涤得到纤维素浆料;
5、s2、将纤维素浆料进行筛选,获得截留的长纤维浆料;
6、s3、将长纤维浆料进行酸处理和漂白处理,洗涤至中性,即得莱赛尔纤维用浆粕。
7、优选的,步骤s1中,所述木质纤维素原料包括木材和非木材纤维原料。
8、优选的,步骤s1中,所述阻聚剂包括硼酸、乙二醇、甲醇钠、苯酚和氯化锌溶液中的至少一种,阻聚剂在反应液中的质量浓度为1%~10%。
9、优选的,步骤s1中,木质纤维素原料与酸的料液质量比为1:(3~15),反应液的ph为1~5。
10、优选的,步骤s1中,水热制浆反应的温度为80~200℃,升温速率为1~5℃/min,保温时间为30~240min。
11、优选的,步骤s2中,筛选截留的尺寸为r10、r14、r28和r48中的至少一种。
12、优选的,步骤s3中,酸处理和漂白处理的进行顺序可以互相交换,酸处理和漂白处理后均洗涤至中性。
13、优选的,步骤s3中,酸处理使用的酸包括盐酸或硫酸,所述酸的质量浓度为0.1%~10%,酸处理的料液质量比为1:(5~15),ph值为1~4,温度为90~180℃,升温速度为3~5℃/min,时间为30~240min。
14、优选的,步骤s3中,漂白处理使用的漂白剂包括过氧化氢,过氧化氢的用量以过氧化氢加入后在浆料的质量分数计为1%~5%,漂白处理的ph值为10~11.5,温度为90~180℃,升温速度为3~5℃/min,时间为30~240min,料液质量比为1:(5~15)。
15、第二方面,一种莱赛尔纤维用浆粕,通过如第一方面所述的制备方法获得。
16、上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下:
17、本发明经过高效简易的制浆-筛选-酸化-漂白四步法获得莱赛尔纤维用浆粕,制浆过程添加木质素阻聚剂,有效地控制木质素再聚合反应的产生,使大部分木质素和半纤维素溶出,得到纤维素纯度较高的浆料,经过进一步的筛选和酸化处理,打开纤维素的分子链并均化聚合度,得到满足莱赛尔纤维生产要求的浆粕。所制备的浆粕金属离子含量低、α-纤维素含量高、半纤维素含量低、纸浆得率高以及聚合度在400-700之间,分布均匀。本发明的工艺无需经过繁琐的过程,降低了化学品消耗,减少环境污染,减少了生产成本。
1.一种莱赛尔纤维用浆粕的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述木质纤维素原料包括木材和非木材纤维原料。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述阻聚剂包括硼酸、乙二醇、甲醇钠、苯酚和氯化锌溶液中的至少一种,阻聚剂在反应液中的质量浓度为1%~10%。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中,木质纤维素原料与酸的料液质量比为1:(3~15),反应液的ph为1~5。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中,水热制浆反应的温度为80~200℃,升温速率为1~5℃/min,保温时间为30~240min。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s2中,筛选截留的尺寸为r10、r14、r28和r48中的至少一种。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s3中,酸处理和漂白处理的进行顺序可以互相交换,酸处理和漂白处理后均洗涤至中性。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s3中,酸处理使用的酸包括盐酸或硫酸,所述酸的质量浓度为0.1%~10%,酸处理的料液质量比为1:(5~15),ph值为1~4,温度为90~180℃,升温速度为3~5℃/min,时间为30~240min。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤s3中,漂白处理使用的漂白剂包括过氧化氢,过氧化氢的用量以过氧化氢加入后在浆料的质量分数计为1%~5%,漂白处理的ph值为10~11.5,温度为90~180℃,升温速度为3~5℃/min,时间为30~240min,料液质量比为1:(5~15)。
10.一种莱赛尔纤维用浆粕,其特征在于,通过如权利要求1~9任一项所述的制备方法获得。
