CN106436420B - 一种用于生产溶解浆的活化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产溶解浆的活化剂及其制备方法，所述活化剂按重量份，包括以下的原料：烷基多糖苷200‑400份、木聚糖酶100‑200份、碱0‑20份，甘油30‑60份，氯化钠10‑30、蔗糖10‑30、水260‑650份。该活化剂既提高了溶解浆的反应性能，又降低了生产成本；同时本发明的活化剂无毒、无害，是一种绿色环保的产品，符合制浆企业清洁生产的要求。

Description

一种用于生产溶解浆的活化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于生产溶解浆的活化剂及其制备方法，属于利用木材及非木材植物纤维原料生产溶解浆的技术领域。

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，其纤维含量高达90-99％，只含有少量半纤维素以及微量的木素、抽提物和矿物质，是制造黏胶纤维、玻璃纸、醋酸纤维、硝化纤维、羧甲基纤维素、微晶纤维素等的主要原料。近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对于溶解浆的需求也在不断增加。全球溶解浆产能也快速增长。与此同时，激烈的市场竞争促使生产者不断加强对溶解浆品质的重视，除了尽可能获得终端产品所要求的纤维素纯度外，下游产业对溶解浆的品质要求逐步提高，其中最重要的就是溶解浆的反应性能。

溶解浆的反应性能可以理解为浆与一切反应物发生反应的能力，主要取决于纤维素的可及度。由于全球大部分的溶解浆都采用基于磺化反应的黏胶工艺生产黏胶纤维，因此溶解浆的反应性能通常特指溶解浆对黏胶工艺中的主要纤维溶剂——二硫化碳的反应能力，具体而言，是指纤维素分子链的每个葡萄糖单元上的3个羟基被二硫化碳磺化，形成纤维素黄酸酯的能力。

天然植物纤维中的纤维素分子处于有限可接触的状态，在磺化条件固定的情况下，溶解浆的反应性能主要取决于纤维素自身的可及度。影响纤维素可及度的影响因素有浆粕化学组分、纤维形态、空隙结构以及纤维素的分子结构等。经验证明，反应性能优良的溶解浆必须是分子量分布均匀、聚合度小于200和大于1200的纤维组分应当尽量减少，a-纤维素含量高、半纤维素含量少。

目前，利用木材或废木材植物纤维生产溶解浆主要有两种方法：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种，甲种纤维素含量高，其综合了硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法制浆的优点，因此，目前主要采用与预水解-硫酸盐法生产溶解浆。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、水预水解法和蒸汽水解法三种方式。预水解的主要作用是降低原料中半纤维素的含量，改变其结构，提高浆料中a-纤维素含量，提高浆料的反应性能，在酸性条件下，破坏纤维的初生壁，并使初生壁在制浆过程中脱落下来，富含纤维素的次生壁暴露出来，从而提高浆料的反应能力，控制浆料的聚合度。

在实际生产中，为了改善溶解浆的可及度和提高反应性能，在预水解过程中常常需要尽量降低半纤维素的含量，但这会造成浆粕的粘度降低，浆得率下降，耗碱量增加，反过来又影响了溶解浆的反应性能，同时增加了成本。

为了保证浆粕粘度指标，同时反应性能达到标准，很多公司采用一些常规表面活性剂，苯酚类的表面活性剂就有提高溶解浆可及度特性，被用来当做浆粕活化剂使用，但苯酚类表面活性剂有毒，对人体呼吸***及肝、肾均有不良影响，且难以降解，长期使用会污染水体和土壤。而且从技术角度看，此类表面活性剂的使用，并不能使再次絮聚在纤维周围的半纤维素溶出，增加纤维杂质。

发明内容

生产溶解浆时，不使用活化剂，会造成浆粕的粘度降低，浆得率下降，耗碱量增加，成本较高等问题；传统的活化剂毒性较大，且会产生环境污染；本发明针对上述技术问题，提供一种新的用于生产溶解浆的活化剂，无毒环保，可以浆得率，降低用碱量，降低生产成本。

本发明的技术方案是，提供一种用于生产溶解浆的活化剂，按重量份，包括以下的原料：烷基多糖苷200-400份、木聚糖酶100-200份、碱0-20份，甘油30-60份，氯化钠10-30、蔗糖10-30、水260-650份。这些组分协同作用，首先烷基多糖苷提高纤维可及度，木聚糖酶分解再次絮聚在纤维周围的木质素和半纤维素，蔗糖、甘油增加木聚糖酶的稳定性，碱调节本活化剂产品的PH值，氯化钠调整本产品在水溶液中的稳定性，增加本产品的有效期和存放期。

优选地，所述烷基多糖苷为APG0810、APG0814、APG1214中的一种或几种组合，优选APG1214。

优选地，所述木聚糖酶为食品级固体木聚糖酶、食品级液体木聚糖酶中的一种或两种组合吗，优选食品级固体木聚糖酶。

优选地，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种组合，优选氢氧化钠。

本发明进一步提供一种制备上述活化剂的方法，包括以下步骤：

1)按活化剂的原料的重量份，将水、甘油、氯化钠和蔗糖混合，搅拌至全部溶解；这样先形成稳定的母液，以保证下一步加入的木聚糖酶的生物活性。

2)再加入木聚糖酶，搅拌至全部溶解，木聚糖酶均匀与母液混合，保证其性能不受影响，然后加入碱，调节其pH值至7.5-9，即保证木聚糖酶活性，又保证本产品各组分最佳协同作用，同时在使用时保证客户添加设备不受影响。

3)最后加入烷基多糖苷，搅拌至全部溶解，出料，得到活化剂，烷基多糖苷的加入提高溶液的可及度，而最后阶段加入保证组分之间最佳协同作用，而不是互相抵消其功能。

本发明的技术原理是：预水解和蒸煮过程中，很多半纤维素、木质素小分子会重新絮聚在浆粕纤维周围，影响纤维的可及度，使得药液无法与纤维接触，浆粕反应性能大幅下降并失去反应性能。本发明的活化剂首先是降低药液的表面张力，使药液快速达到纤维暴露的表面，而木聚糖酶迅速溶出絮聚在纤维表面的半纤维素和木质素小分子和其他杂质，从而增加浆粕中纤维的纯度，使纤维完全暴露在反应药液中，增加纤维的反应性能。

本发明的有益效果是：在预水解过程中添加本发明活化剂，首先烷基多糖苷的加入，降低了固-液界面的表面张力，增加药液在固体表面的铺展性，加强药液在木片中的渗透作用，也有利于木聚糖酶接触到纤维分子链，其次在木聚糖酶和药液的协同作用下，可增加对浆粕中半纤维去除能力，同时也增加预水解后再次絮聚在纤维周围的半纤维素和木质素碎片，从而在达到同样半纤维素和木质素脱除要求的前提下，溶解浆的粘度增加、浆得率提高、耗碱量下降，最终既提高了溶解浆的反应性能，又降低了生产成本。同时本发明的活化剂无毒、无害，是一种绿色环保的产品，符合制浆企业清洁生产的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

活化剂1的制备

在反应釜中加入300kg水、40kg甘油、15kg氯化钠和15kg蔗糖，搅拌至全部溶解；然后再向反应釜中加入120kg固体木聚糖酶，搅拌至全部溶解，然后加入10kg氢氧化钠；最后加入250kg烷基多糖苷APG0810，搅拌至全部溶解，出料。

实施例2

活化剂2的制备

在反应釜中加入350kg水、50kg甘油、20kg氯化钠和20kg蔗糖，搅拌至全部溶解；然后再向反应釜中加入130kg固体木聚糖酶，搅拌至全部溶解，然后加入10kg氢氧化钾；最后加入300kg烷基多糖苷APG0814，搅拌至全部溶解，出料。

实施例3

活化剂3的制备

在反应釜中加入400kg水、55kg甘油、23kg氯化钠和24kg蔗糖，搅拌至全部溶解；然后再向反应釜中加入150kg液体木聚糖酶，搅拌至全部溶解，然后加入15kg氢氧化钠；最后加入320kg烷基多糖苷APG1214，搅拌至全部溶解，出料。

实施例4

活化剂4的制备

在反应釜中加入600kg水、58kg甘油、26kg氯化钠和29kg蔗糖，搅拌至全部溶解；然后再向反应釜中加入180kg液体木聚糖酶，搅拌至全部溶解，然后加入17kg氢氧化钾；最后加入380kg烷基多糖苷APG1214，搅拌至全部溶解，出料。

应用例

在旋转预水解器中加入杨木片1500kg，加入3480kg预水解药液，分别添加0.2％(针对木片重量)的上述实施例1-4活化剂，预水解升温90分钟，在165度保温90分钟，预水解后放汽倒出木片，预水解后湿木片放入旋转蒸煮器内进行硫酸盐蒸煮。湿木片1500kg，加入浓度8mol/L的NaOH水溶液390kg，浓度为1mol/L的Na₂S水溶液152kg，水970kg，蒽醌1.2kg。蒸煮升温90分钟，在160度保温90分钟，蒸煮后放汽倒出、冲洗、疏解和筛选，得到未漂浆。

对照例1

在旋转预水解器中加入杨木片1500kg，加入3480kg预水解药液，预水解升温90分钟，在165度保温90分钟，预水解后放汽倒出木片，预水解后湿木片放入旋转蒸煮器内进行硫酸盐蒸煮。湿木片1500kg，加入浓度8mol/L的NaOH水溶液400kg，浓度为1mol/L的Na₂S水溶液152kg，水970kg，蒽醌1.2kg。蒸煮升温90分钟，在160度保温90分钟，蒸煮后放汽倒出、冲洗、疏解和筛选，得到未漂浆。

对照例2

在旋转预水解器中加入杨木片1500kg，加入3480kg预水解药液，添加0.2％(针对木片重量)的苯酚聚氧乙烯醚，预水解升温90分钟，在165度保温90分钟，预水解后放汽倒出木片，预水解后湿木片放入旋转蒸煮器内进行硫酸盐蒸煮。湿木片1500kg，加入浓度8mol/L的NaOH水溶液390kg，浓度为1mol/L的Na2S水溶液152kg，水970kg，蒽醌1.2kg。蒸煮升温90分钟，在160度保温90分钟，蒸煮后放汽倒出、冲洗、疏解和筛选，得到未漂浆。

检测结果见表1：

编号	用碱量，％	卡伯值	戊糖含量，％	未漂浆粘度，cp	浆得率，％
						对照例1	21.3	16.98	2.68	495	36.51
对照例2	20.8	17.25	2.63	520	36.87
						实施例1	20.8	16.86	2.58	535	37.05
实施例2	20.8	16.52	2.58	563	37.13
						实施例3	20.8	15.83	2.43	587	37.34
实施例4	20.8	15.97	2.51	572	37.22

由表1中可以看出，加入0.2％本发明活化剂与未加入活化剂的相比，脱木素和半纤维水平基本相当，未漂浆粘度从495cp增加到535cp-587cp，但用碱量从21.3％下降到20.8％，减少了0.5％，同时浆得率从36.51％增加到37.05％-37.34％，增加幅度0.54-0.83％。成本核算结果表明，每吨浆可节省29-38元。

加入0.2％本发明活化剂与加入苯酚聚氧乙烯醚相比，用碱量一样的情况下(都是20.8％)，脱木素要好，卡伯值从17.25下降到15.97-16.86，脱半纤维水平基本相当，但未漂浆粘度从520cp增加到535cp-587cp，同时浆得率从36.87％增加到37.05％-37.34％，增加幅度0.18-0.47％。成本核算结果表明，每吨浆可节省10-25元。

以上这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.活化剂在生产溶解浆中的应用，按重量份，所述活化剂由以下的原料组成：烷基多糖苷200-400份、木聚糖酶100-200份、碱0-20份，甘油30-60份，氯化钠10-30、蔗糖10-30、水260-650份；在预水解过程中添加所述活化剂；

活化剂的制备方法包括以下步骤：

1）按活化剂的原料的重量份，将水、甘油、氯化钠和蔗糖混合，搅拌至全部溶解；

2）再加入木聚糖酶，搅拌至全部溶解，然后加入碱；

3）最后加入烷基多糖苷，搅拌至全部溶解，出料，得到活化剂。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述烷基多糖苷为APG0810、APG0814、APG1214中的一种或几种组合。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述木聚糖酶为食品级固体木聚糖酶、食品级液体木聚糖酶中的一种或两种组合。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种组合。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤2）中，加入碱调节pH值至7.5-9。