CN108642943A - 一种制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，包括如下步骤，包括浆料的制备、质子溶剂相碱性过氧化氢处理、浆料的高压质子溶剂相碱性过氧化氢漂白工艺、然后达到目标白度的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。本发明提出了一种在漂白工艺前添加一段有机质子溶剂相碱性过氧化氢漂洗工艺，以去除商品桉木片中的难漂物质，进而提高漂白段用碱量，制备高白度高强度桉木漂白化学机械浆的工艺。

Description

一种制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法
技术领域
本发明涉及漂白化学机械浆工艺技术领域，具体地涉及一种制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法。
背景技术
桉树具有生长快，种植密度高，枝桠材比例小等特点，其纤维平均长度0.75-1.30毫米，它的色泽、密度和抽出物的比率都适于制浆工业。目前桉树是我国南方化学机械浆生产线的主要原料。
与传统氯漂工艺相比，碱性过氧化氢漂白工艺工艺流程简单，反应过程中纤维损伤小，漂后残余物无毒环保，是目前国内化学机械浆生产线中普遍使用的漂白工艺。多项研究表明，对同一种原料，成浆产品的力学强度与用碱量成正相关关系，即用碱量越高，纸浆强度越好。(房桂干，沈葵忠，刘明山等，磨浆过程中添加碱性过氧化氢技术研究，造纸科学与技术，2002,21(3)：16-20)同时，在碱性过氧化氢漂白工艺中，在相同的过氧化氢用量下，纸浆白度先随着氢氧化钠用量增加而增加，白度达到最高点后，继续增加氢氧化钠的用量，纸浆白度将会下降，因此存在着最佳的过氧化氢用量与氢氧化钠用量比例。(Maria CArea,Olga M.Barboza,Jacques L.Valade,Bleaching of Eucalyptus grandischemimechanical pulps,Tappi Jounal,1997,80(3):141-145；Jackson,M.,Falk,B.,Moldenius,S.,et al.,The manufacture and end use potential of high yield pulpfrom eucalyptus,Sunds Defibrator Publication,1987)。
桉树原木在采伐剥皮后，木材表面极易被氧化，形成深褐色的难漂物质。该类物质对碱性较为敏感，当用碱量过大，漂白残液pH高于9时，纸浆变反黄。现有的桉木漂白化学机械浆工艺用碱量不超过4％。纸浆的抗张指数不超过15N.m/g(游离度350ml)。因此，由于用碱量受限，漂白桉木化学机械浆的强度指标普遍偏低，严重影响了桉木化学机械浆的广泛应用。(陈乃明，邓拥军，房桂干等，尾巨桉与马占相思木材P-RC APMP工艺制浆性能比较，桉树科技，2008,25(1):1-6.)。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法。
为实现上述技术目的，本发明提出的制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法包括如下步骤：
(1)浆料的制备：制备游离度为350±50ml的CTMP浆料；
(2)质子溶剂相碱性过氧化氢处理：用碱性过氧化氢质子溶剂相药液对步骤(1)制备的CTMP浆料进行处理，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2～4％，氢氧化钠用量为绝干物料质量的1～4％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1～0.3％，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1～1.0％，浸渍浓度为5～15％，浸渍温度低于该质子溶剂的常压沸点，浸渍时间15～60分钟，处理后物料经热水洗至滤液澄清透明；
(3)浆料的高压质子溶剂相碱性过氧化氢漂白工艺，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2～4％，氢氧化钠用量为绝干物料质量的3～6％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1～0.3％，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1～1.0％，浸渍浓度为5～35％，溶剂为质子溶剂，浸渍温度95-130℃，浸渍时间15～60分钟，反应体系为耐压密闭容器；
(4)达到目标白度的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。
其中，步骤(1)中，通过如下方法制备浆料：先将桉木木片进行热水洗涤、预汽蒸、螺旋挤压、化学预浸渍、高浓常压磨浆。
具体地，步骤(2)中，所述质子溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇、丙三醇、叔丁醇、苯甲醇中的任意一种或几种的任意组分任意比例混合的混合。
优选地，步骤(2)中，所述浸渍温度低于该质子溶剂的常压沸点0.5～1℃。
步骤(3)中，所述质子溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇、丙三醇、叔丁醇、苯甲醇中的任意一种或几种的任意组分任意比例混合的混合。
优选地，步骤(2)和步骤(3)中氢氧化钠总计用量为绝干原料质量的5-7％。
有益效果：与现有技术相比，本发明提出了一种在漂白工艺前添加一段有机质子溶剂相碱性过氧化氢漂洗工艺，以去除商品桉木片中的难漂物质，进而提高漂白段用碱量，制备高白度高强度桉木漂白化学机械浆的工艺。
具体实施方式
本发明提出了一种制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，包括如下步骤：
(1)浆料的制备：按照常规工艺，先将桉木木片进行热水洗涤、预汽蒸、螺旋挤压、化学预浸渍、高浓常压磨浆制备游离度为350±50ml的CTMP浆料；
(2)质子溶剂相碱性过氧化氢处理：用碱性过氧化氢质子溶剂相药液对步骤(1)制备的CTMP浆料进行处理，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2～4％，氢氧化钠用量为绝干物料质量的1～4％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1～0.3％，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1～1.0％，浸渍浓度为5～15％，浸渍温度低于该质子溶剂的常压沸点0.5～1℃，浸渍时间15～60分钟，处理后物料经热水洗至滤液澄清透明；
(3)浆料的高压质子溶剂相碱性过氧化氢漂白工艺，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2～4％，氢氧化钠用量为绝干物料质量的3～6％，步骤(2)和步骤(3)中氢氧化钠总计用量为绝干原料质量的5-7％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1～0.3％，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1～1.0％，浸渍浓度为5～35％，溶剂为质子溶剂，浸渍温度95-130℃，浸渍时间15～60分钟，反应体系为耐压密闭容器；
(4)达到目标白度的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。
下面通过具体的实施例详细说明本发明。其中，下述实施例中，金属离子螯合剂使用常规的DTPA，过氧化氢稳定剂使用常规的硅酸钠。
实施例1：
取游离度为350ml的桉木CTMP浆(通过常规先将桉木木片进行热水洗涤、预汽蒸、螺旋挤压、化学预浸渍、高浓常压磨浆制备得到)，按常规漂白工艺一段漂处理，主要工艺参数为：过氧化氢8％，氢氧化钠4％，金属离子螯合剂用量0.5％，过氧化氢稳定剂用量2％，反应时间60分钟，温度90℃，溶剂为水。所得浆料白度77.31％ISO，撕裂指数1.09mN.m2/g，耐破指数0.44kPa.m2/g，抗张指数13.26N.m/g。
按本方法处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度75℃，溶剂为乙醇；第二段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠2.5％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度95℃，溶剂为乙醇。所得浆料白度为80.15％ISO，撕裂指数1.27mN.m2/g，耐破指数0.57kPa.m2/g，抗张指数18.37N.m/g。
结论：与常规一段漂最佳工艺相比，本方法所得纸浆白度更高，强度更好。
实施例2：
取游离度为350ml的桉木CTMP浆，按常规漂白工艺二段漂处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度90℃，溶剂为水；第二段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠2.5％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度95℃，溶剂为水。所得浆料白度76.25％ISO，撕裂指数1.64mN.m2/g，耐破指数0.92kPa.m2/g，抗张指数27.63N.m/g。
按本方法处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度80℃，溶剂为异丙醇；第二段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠2.5％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度120℃，溶剂为异丙醇。所得浆料白度为78.23％ISO，撕裂指数2.12mN.m2/g，耐破指数1.03kPa.m2/g，抗张指数31.27N.m/g。
结论，在相同处理条件下，质子溶剂相处理比常规水相处理所得纸浆白度更好，强度更好。
实施例3：
取游离度为350ml的桉木CTMP浆，按常规漂白工艺二段漂处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度95℃，溶剂为乙醇；第二段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠2.5％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度95℃，溶剂为乙醇。所得浆料白度78.60％ISO，撕裂指数1.02mN.m2/g，耐破指数0.52kPa.m2/g，抗张指数16.21N.m/g。
按本方法处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度75℃，溶剂为乙醇；第二段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠2.5％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度95℃，溶剂为乙醇。所得浆料白度为80.15％ISO，撕裂指数1.27mN.m2/g，耐破指数0.57kPa.m2/g，抗张指数18.37N.m/g。
结论，相同处理条件下，第一段采用低于溶剂沸点的温度处理比高温处理所得纸浆白度更高，强度更好。
实施例4：
取游离度为350ml的桉木CTMP浆，按本方法处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠4％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度70℃，溶剂为混合醇(乙醇：1-丙醇：1：1)；第二段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度120℃，溶剂为混合醇(乙醇：1-丙醇：1：1)。所得浆料白度为77.67％ISO，撕裂指数2.23mN.m2/g，耐破指数1.10kPa.m2/g，抗张指数32.87N.m/g。
实施例5：
取游离度为350ml的桉木CTMP浆，按本方法处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度70℃，溶剂为乙醇；第二段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠2％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度100℃，溶剂为苯甲醇。所得浆料白度为77.14％ISO，撕裂指数1.863mN.m2/g，耐破指数0.94kPa.m2/g，抗张指数27.56N.m/g。
实施例6：
取游离度为350ml的桉木CTMP浆，按本方法处理，第一段主要工艺参数为：过氧化氢3％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度81.5℃，溶剂为叔丁醇；第二段主要工艺参数为：过氧化氢5％，氢氧化钠3％，金属离子螯合剂用量0.25％，过氧化氢稳定剂用量1％，反应时间60分钟，温度110℃，溶剂为叔丁醇。所得浆料白度为81.31％ISO，撕裂指数1.98mN.m2/g，耐破指数0.94kPa.m2/g，抗张指数30.35N.m/g。
本发明提出了一种在漂白工艺前添加一段有机质子溶剂相碱性过氧化氢漂洗工艺，以去除商品桉木片中的难漂物质，进而提高漂白段用碱量，制备高白度高强度桉木漂白化学机械浆的工艺。

Claims (6)

1.一种制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)浆料的制备：制备游离度为350±50ml的CTMP浆料；
(2)质子溶剂相碱性过氧化氢处理：用碱性过氧化氢质子溶剂相药液对步骤(1)制备的CTMP浆料进行处理，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2～4％，氢氧化钠用量为绝干物料质量的1～4％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1～0.3％，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1～1.0％，浸渍浓度为5～15％，浸渍温度低于该质子溶剂的常压沸点，浸渍时间15～60分钟，处理后物料经热水洗至滤液澄清透明；
(3)浆料的高压质子溶剂相碱性过氧化氢漂白工艺，处理条件为：过氧化氢用量为绝干物料质量的2～4％，氢氧化钠用量为绝干物料质量的3～6％，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1～0.3％，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1～1.0％，浸渍浓度为5～35％，溶剂为质子溶剂，浸渍温度95-130℃，浸渍时间15～60分钟，反应体系为耐压密闭容器；
(4)达到目标白度的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。
2.如权利要求1所述的制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，其特征在于，步骤(1)中，通过如下方法制备浆料：先将桉木木片进行热水洗涤、预汽蒸、螺旋挤压、化学预浸渍、高浓常压磨浆。
3.如权利要求1所述的制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述质子溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇、丙三醇、叔丁醇、苯甲醇中的任意一种或几种的任意组分任意比例混合的混合。
4.如权利要求1所述的制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述浸渍温度低于该质子溶剂的常压沸点0.5～1℃。
5.如权利要求1所述的制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述质子溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇、丙三醇、叔丁醇、苯甲醇中的任意一种或几种的任意组分任意比例混合的混合。
6.如权利要求1所述的制备高白度高强度桉木化学机械浆的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中氢氧化钠总计用量为绝干原料质量的5-7％。
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