一种由造纸用化学浆制备溶解浆的新工艺
阅读说明：本技术 一种由造纸用化学浆制备溶解浆的新工艺 (Novel process for preparing dissolving pulp from chemical pulp for papermaking ) 是由 徐永健 徐洋 祝萌 高敏兰 熊建华 于 2020-11-16 设计创作，主要内容包括：一种造纸用化学浆制备溶解浆的制备方法,步骤包括：1)纸浆准备：将造纸用漂白化学浆常温下疏解、脱水至25％-30％质量浓度的纸浆；将纸浆风干后放置平衡水分；2)溶解：将步骤1)制备的纸浆分散在低共熔溶剂中,配置成质量浓度为0.1％-10％的纸浆悬浮液,浸泡使其充分润胀后；加热使其充分反应,获得含有溶解浆的混合物；3)干燥：将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性、抄造成形、干燥。本发明制备方法,原料来源充足,制备的溶解浆品质佳,废液可回收利用,利于环保。(A method for preparing dissolving pulp by using chemical pulp for papermaking comprises the following steps: 1) preparing paper pulp: defibering and dehydrating the bleached chemical pulp for papermaking at normal temperature to paper pulp with the mass concentration of 25-30%; air-drying the paper pulp, and then standing for balancing moisture; 2) dissolving: dispersing the paper pulp prepared in the step 1) in a eutectic solvent to prepare a paper pulp suspension with the mass concentration of 0.1-10%, and soaking the paper pulp suspension to fully swell the paper pulp; heating to make it fully react to obtain a mixture containing dissolving pulp; 3) and (3) drying: separating solid from liquid, washing with clean water to neutrality, making paper, shaping and drying. The preparation method has the advantages of sufficient raw material sources, good quality of the prepared dissolving pulp, recyclable waste liquid and contribution to environmental protection.)
技术领域
本发明涉及一种由造纸用化学浆制备溶解浆的方法，特别涉及一种利用低共熔溶剂纯化造纸用化学浆制备溶解浆的方法，属于应用化学及制浆造纸工程领域。
背景技术
溶解浆是一种高纯度的精制化学浆，具有较高的纤维素纯度，少量的半纤维素以及微量的木素、抽出物和矿物质。溶解浆广泛应用于粘胶纤维、硝化纤维素、醋酸纤维素和微晶纤维素等高值化纤维素产品。作为资源丰富、用途广泛的天然高分子化合物,溶解浆具有很大的研究空间、广阔的发展和市场前景。在已有的研究中，溶解浆的主要制备原理和方法大体相同，即采用原料蒸煮、漂白、纤维素纯化、聚合度调节、洗涤、干燥等过程。为了进一步实现市场效益,人们在不断的探索利用更廉价的原料和更环保的方法来制备溶解浆。
杨玲等在中国专利申请202010411394.5中公开了一种粘胶级竹材溶解浆的制备方法，通过预汽蒸、浸渍、高温汽蒸释压爆破、双辊混合器混合、浓缩脱水、硫酸盐法连续蒸煮、洗涤筛选漂白等步骤，最终制得溶解浆产品。李滨等在中国专利申请201710947155.X中公开了一种利用秸秆或能源植物制备溶解浆的方法，通过原料预处理、预浸渍处理、水热处理、温和碱处理、漂白精制处理等步骤制备溶解浆产品。上述报道采用了不同的生物质原料来制备溶解浆，成功制备了溶解浆产品。但其均存在较多的处理步骤，产生废液较多，不利于环保的缺点；且其中部分步骤处理温度较高，能耗较大。
曲永水等在中国专利申请201910071516.8中公开了一种水热预处理制备优质农作物秸秆溶解浆的方法，通过原料筛选、碱抽提、高沸醇处理、漂白、抄造等步骤制备溶解浆。但该发明中存在氯化过程，易产生一些致癌物，对环境不友好。
上述发明均采用生物质原料，其成分较复杂，杂质较多，不利于溶解浆产品品质的提高。由此可见，寻找一种优质的溶解浆原料和探索一种低污染、环境友好的制备工艺是十分必要的。
发明内容
本发明提供了一种由造纸用化学浆制备溶解浆的新工艺，采用组分较少的造纸用化学浆为原料，能够有效提高溶解浆的品质，增加溶解浆的原料来源；同时制备过程中的废液和洗涤液可回收循环利用，具有对环境友好的优点。
本发明提供了一种由造纸用化学浆制备溶解浆的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1)，选取一定的造纸用漂白化学浆板，将浆板撕成2.5cm*2.5cm的小碎片，然后用标准疏解机在常温下疏解5min；疏解的纸浆采用200目网袋收集、脱水，并进一步挤压脱水至25％-30％质量浓度，再将纸浆分散成0.5cm*0.5cm大小，风干后转移至自封袋中平衡水分24h，备用。
步骤2)，称取一定量的步骤1中制备的纸浆，分散在低共熔溶剂中，配置成质量浓度为0.1％-10％的纸浆悬浮液，并在室温下浸泡0.2-24小时，使其充分润胀；之后，将所配置的纸浆悬浮液加热至80-120℃反应0.5-24小时，使其充分反应，从而获得含有溶解浆的混合物；
步骤3)，将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性、抄造成形、干燥，最终获得溶解浆产品。
上述步骤1)中所述的造纸用化学浆为针叶木浆、阔叶木浆、竹浆中的一种或几种的混合物。
上述步骤1)中所述的造纸用化学浆的α-纤维素含量为60％-90％，平均聚合度为700-1400。
上述步骤2)中所述的低共熔溶剂为由氯化胆碱与二水合草酸、甘油和尿素中的一种或几种为原料制备的。
上述步骤2)中所述的低共熔溶剂中氯化胆碱与二水合草酸、甘油和尿素中的一种或几种之和的摩尔比为1:0.5-1:10。
上述步骤3)中所述的干燥为真空干燥，真空度为0.08-0.10MPa，温度为50-80℃，时间0.5-48小时。
上述步骤3)中固液分离的废液及洗涤液可经旋转蒸发去除其中的水分后回收循环利用。
通过低共熔溶剂处理，将漂白化学浆中的半纤维素定向溶解、去除，提高化学浆纯度，将其升级为溶解浆，同时调整产品的聚合度，最终获得高品质的溶解浆。此外，固液分离的废液以及洗涤液中的低共熔溶剂，可通过旋转蒸发的方式回收循环利用。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
本发明采用组分较少的造纸用化学浆为原料，能够有效提高溶解浆的品质，增加了溶解浆的原料来源。同时，本发明使用低共熔溶剂处理，能够使得造纸用化学浆中半纤维素定向溶出，还能控制纤维素的聚合度，能够得到品质较高的溶解浆产品。另外，制备后的低共熔溶剂可以回收循环使用，且回用率和回用效率高，整个制备过程具有低污染、对环境友好的特点，所以本发明提供的方法是一种绿色的溶解浆的制备工艺。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创新特点、完成功效易于理解，进一步阐述本发明。实现本发明的技术手段不应局限于以下实例，可在上述发明内容的范围中进行调整。
一种由造纸用化学浆制备溶解浆的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1)，选取一定的造纸用漂白化学浆板，将浆板撕成2.5cm*2.5cm的小碎片，然后用标准疏解机在常温下疏解5min；疏解的纸浆采用200目网袋收集、脱水，并进一步挤压脱水至纸浆质量浓度25％-30％，再将纸浆分散成0.5cm*0.5cm大小，风干后转移至自封袋中平衡水分24h，备用。
步骤2)，称取一定量的步骤1中制备的纸浆，分散在低共熔溶剂中，配置成质量浓度为0.1％-10％的纸浆悬浮液，并在室温下浸泡0.2-24小时，使其充分润胀；之后，将所配置的纸浆悬浮液加热至80-120℃反应0.5-24小时，使其充分反应，从而获得含有溶解浆的混合物；
步骤3)，将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性、抄造成形、干燥，最终获得溶解浆产品。干燥为真空干燥，真空度为0.08-0.10MPa，温度为50-80℃，时间0.5-48小时。
上述步骤1)中所述的造纸用化学浆为针叶木浆、阔叶木浆、竹浆中的一种或几种的混合物。造纸用化学浆的α-纤维素含量为60％-90％，平均聚合度为700-1400。采用造纸用化学浆作为原料，确保了原料充足。
低共熔溶剂为由氯化胆碱与二水合草酸、甘油和尿素中的一种或几种为原料制备的。其中，氯化胆碱与二水合草酸、甘油和尿素中的一种或几种之和的摩尔比为1:0.5-1:10。采用低共熔溶剂处理，能够使得造纸用化学浆中半纤维素定向溶出，控制纤维素的聚合度，得到品质较高的溶解浆。
上述步骤3)中固液分离的废液及洗涤液可经旋转蒸发去除其中的水分后回收循环利用。避免了废液污染环境，有利于环保。
本发明中所采取的分析方法如下：
纤维素聚合度的测定：参照GB/T 1548-2004《纸浆粘度的测定》中的铜乙二胺-毛细管黏度计法。
溶解浆的α-纤维素的测定：参照GB/T 744-2004《纸浆α-纤维素的测定方法》。
溶解浆的得率：Y＝m2/m1*100％
其中Y为溶解浆得率；
m1为低共熔溶剂处理后所得到的溶解浆质量；
m2为化学浆原料的质量。
其余未详尽说明的实验方法均为本领域常规实验方法。
下面结合具体实施实例对本发明做进一步详细的描述：
实施实例1：
造纸用化学浆制备溶解浆的方法，具体步骤如下：
步骤1)，纸浆准备：
选取10g漂白针叶木浆板，将纸浆撕成2.5cm*2.5cm的小碎片，然后用标准疏解机在常温下疏解5min；疏解的纸浆采用200目网袋收集、脱水，并进一步挤压脱水至纸浆质量浓度30％，再将纸浆分散成0.5cm*0.5cm大小，风干后转移至自封袋中平衡水分24h，备用。
步骤2)，
低共熔溶剂处理：称取10g步骤1中制备的纸浆，将其分散在由氯化胆碱和二水合草酸以摩尔比1:0.5制备而成的低共熔溶剂中，并配置成质量浓度为0.1％的纸浆悬浮液，并在室温下浸泡24小时，使其充分润胀；之后，将所配置的纸浆悬浮液加热至120℃反应0.5小时，使其充分反应，从而获得含有溶解浆的混合物。
步骤3)，
干燥：将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性，抄造成型后放置于真空度为0.08Mpa、80℃的真空干燥箱中干燥48小时，最终获得溶解浆产品。
本次实例得到的溶解浆其α-纤维素为97.33％，含水量为6.89％，平均聚合度为为1003，得率为89.37％。
实施实例2：
造纸用化学浆制备溶解浆的方法，具体步骤如下：
步骤1)，纸浆准备：选取10g漂白阔叶木浆板，将纸浆撕成2.5cm*2.5cm的小碎片，然后用标准疏解机在常温下疏解5min；疏解的纸浆采用200目网袋收集、脱水，并进一步挤压脱水至纸浆质量浓度25％，再将纸浆分散成0.5cm*0.5cm大小，风干后转移至自封袋中平衡水分24h，备用。
步骤2)，低共熔溶剂处理：称取10g步骤1中制备的纸浆，将其分散在由氯化胆碱和尿素以摩尔比1:1制备而成的低共熔溶剂中，并配置成质量浓度为1％的纸浆悬浮液，并在室温下浸泡12小时，使其充分润胀；之后，将所配置的纸浆悬浮液加热至110℃反应2小时，使其充分反应，从而获得含有溶解浆的混合物。
步骤3)，干燥：将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性，抄造成型后放置于真空度为0.09Mpa、65℃的真空干燥箱中干燥24小时，最终获得溶解浆产品。
本次实例得到的溶解浆其α-纤维素为95.33％，含水量为4.33％，平均聚合度为为925，得率为92.08％。
实施实例3：
造纸用化学浆制备溶解浆的方法，具体步骤如下：
步骤1)，纸浆准备：选取10g漂白竹浆板，将纸浆撕成2.5cm*2.5cm的小碎片，然后用标准疏解机在常温下疏解5min；疏解的纸浆采用200目网袋收集、脱水，并进一步挤压脱水至纸浆质量浓度28％，再将纸浆分散成0.5cm*0.5cm大小，风干后转移至自封袋中平衡水分24h，备用。
步骤2)，低共熔溶剂处理：称取10g步骤1中制备的纸浆，将其分散在由氯化胆碱和甘油以摩尔比1:2制备而成的低共熔溶剂中，并配置成质量浓度为2.5％的纸浆悬浮液，并在室温下浸泡6小时，使其充分润胀；之后，将所配置的纸浆悬浮液加热至100℃反应8小时，使其充分反应，从而获得含有溶解浆的混合物。
步骤3)，干燥：将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性，抄造成型后放置于真空度为0.10Mpa、50℃的真空干燥箱中干燥12小时，最终获得溶解浆产品。
本次实例得到的溶解浆其α-纤维素为96.13％，含水量为7.63％，平均聚合度为为899，得率为91.73％。
实施实例4：
造纸用化学浆制备溶解浆的方法，具体步骤如下：
步骤1)，纸浆准备：选取5g漂白针叶木浆板和5g漂白阔叶木浆板，将纸浆撕成2.5cm*2.5cm的小碎片，然后用标准疏解机在常温下混合并疏解5min；疏解的纸浆采用200目网袋收集、脱水，并进一步挤压脱水至纸浆质量浓度27％，再将纸浆分散成0.5cm*0.5cm大小，风干后转移至自封袋中平衡水分24h，备用。
步骤2)，低共熔溶剂处理：称取10g步骤1中制备的纸浆，将其分散在由氯化胆碱、二水合草酸和甘油以摩尔比1:2:3制备而成的低共熔溶剂中，并配置成质量浓度为5％的纸浆悬浮液，并在室温下浸泡2小时，使其充分润胀；之后，将所配置的纸浆悬浮液加热至90℃反应16小时，使其充分反应，从而获得含有溶解浆的混合物。
步骤3)，干燥：将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性，抄造成性后放置于真空度为0.09Mpa、65℃的真空干燥箱中干燥6小时，最终获得溶解浆产品。
本次实例得到的溶解浆其α-纤维素为91.99％，含水量为3.28％，平均聚合度为为943，得率为95.88％。
实施实例5：
造纸用化学浆制备溶解浆的方法，具体步骤如下：
步骤1)，纸浆准备：选取5g漂白竹浆板和5g漂白阔叶木浆板，将纸浆撕成2.5cm*2.5cm的小碎片，然后用标准疏解机在常温下混合并疏解5min；疏解的纸浆采用200目网袋收集、脱水，并进一步挤压脱水至纸浆质量浓度26％，再将纸浆分散成0.5cm*0.5cm大小，风干后转移至自封袋中平衡水分24h，备用。
步骤2)，低共熔溶剂处理：称取10g步骤1中制备的纸浆，将其分散在由氯化胆碱、尿素和甘油以摩尔比1:5:5制备而成的低共熔溶剂中，并配置成质量浓度为10％的纸浆悬浮液，并在室温下浸泡0.2小时，使其充分润胀；之后，将所配置的纸浆悬浮液加热至80℃反应24小时，使其充分反应，从而获得含有溶解浆的混合物。
步骤3)，干燥：将混合物固液分离、并用清水洗涤至中性，抄造成型后放置于真空度为0.10Mpa、80℃的真空干燥箱中干燥0.5小时，最终获得溶解浆产品。
本次实例得到的溶解浆其α-纤维素为92.83％，含水量为9.37％，平均聚合度为1089,得率为94.03％。
上述各实施例中，固液分离后的废液及洗涤液可经旋转蒸发去除其中的水分后回收循环利用。
由以上实验可知，通过本发明的化学浆制备溶解浆的制备方法，获得溶解浆的α-纤维素含量>91％，最大含量接近97.33％，且得率高。由此证明，通过本发明的制备方法不仅可制备出溶解浆，且可以制备出优质的溶解浆；同时，可进行规模化生产，具有较高的性价比。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种造纸沉积渣资源化回收工艺