CN112342816B - 一种氧脱木素中纸浆的保护技术 - Google Patents

一种氧脱木素中纸浆的保护技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对纤维素C‑6位酯化抑制氧脱木素中碳水化合物降解的方法，采用对纤维素C‑6位羟基乙酯化的方法，将甲基丙烯酸乙酯接枝到纤维素大分子上，利用甲基丙烯酸乙酯形成的空间位阻避免自由基对纤维素C‑6位羟基的氧化，从而达到保护纤维素聚合度，提高纸浆产品粘度和得率的目的。

Description

一种氧脱木素中纸浆的保护技术
技术领域
本说明对纤维素C-6位羟基进行选择性酯化，可以有效地减轻制浆造纸工业中氧脱木素时自由基对碳水化合物的降解，从而提高纸浆的粘度和得率。
背景技术
自由基反应在制浆造纸工业以及高分子材料制造等工业中发挥着重要的作用，如纳米纤维素制备(TEMPO、Fenton等方法)、自由基引发的纤维素接枝改性以及氧脱木素阶段等，其中通过芬顿预处理制得的氧化纤维素又被广泛应用在医疗、烟草以及活性炭原料制备等领域中，但是自由基在氧化纤维素使其产生羧基的同时也会攻击糖苷键，导致碳水化合物的降解；自由基引发的纤维素接枝改性技术产生的产品也广泛应用在增强(湿强与干强)、防火耐燃、抗热、导电性、电绝缘性、耐微生物、耐磨、耐酸、染料吸收等领域中。在制浆造纸工业中的氧脱木素阶段，自由基可以跟木素反应脱除纸浆中的木素，但同时也会跟碳水化合物反应，使糖苷键大量断裂。
研究发现自由基将纤维素C-6位羟基氧化为羧基时生成的酸位点会催化糖苷键的断裂，造成纤维聚合度的显著下降、纸浆强度和粘度不足的影响。因此对纤维素大分子C-6位羟基选择性乙酯化，妨碍后续氧脱木素时自由基对C-6位羟基的氧化，从而抑制糖苷键的断裂，在获得高强度性能的纸浆的同时，保护纤维素大分子、避免聚合度过度损失、提高纸浆产品的得率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：提出一种以针叶木硫酸盐浆、硫酸亚铁、甲基丙烯酸乙酯、过氧化氢为原料，对C-6位羟基选择性乙酯化，从而抑制后续氧脱木素时自由基对纤维素的降解，提高纸浆粘度和得率的方法。
本发明通过以下技术方案实施：
(1)制备乙酯化纤维素：在带有转速控制***的反应装置中将一定量经烘干处理的针叶木硫酸盐浆、硫酸亚铁和甲基丙烯酸乙酯液依次加入到四口烧瓶中，在较低的转速下通氮气排出瓶中的氧气，升温反应一段时间后加入一定量的引发剂，继续反应至规定时间出料。产品经过滤后用去离子水洗涤至无白色絮状物，用丙酮于常温下浸泡，再用去离子水洗净，抽滤，干燥，得粗接枝产物，再经索氏抽提去除均聚物，真空干燥，得纯接枝产物。
(2)氧脱木素漂白纸浆：氧脱反应在氧脱反应釜中进行，活性碱用量为0～30kg/t；反应温度为98℃～103℃；氧压为0.60MPa；脱木素升温时间在15min左右；反应时间为90min；装锅量为30g绝干浆；浆浓为10％；搅拌速率约70r/min。氧脱木素完成后，用水洗涤浆料至近中性，烘干分散后储存于可封口的聚乙烯袋中备用。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
对纤维素C-6位羟基选择性乙酯化，随后对其进行氧脱木素处理，达到了保护纤维素聚合度，提高纤维素产品的得率的目的。
具体实施方式
下面通过具体实施实例对本发明的最佳实施方案进一步详述。
(1)制备乙酯化纤维素：在带有转速控制***的反应装置中将10g经60℃烘干处理的针叶木硫酸盐浆、1g硫酸亚铁、6g甲基丙烯酸乙酯和90g水液依次加入到四口烧瓶中，在较低的转速下通氮气30min排出瓶中的氧气，升温至50℃，反应15min后加入一定量的引发剂过氧化氢，继续反应至规定时间出料。产品经过滤后用去离子水洗涤至无白色絮状物，用丙酮于常温下浸泡30min，再用去离子水洗净，抽滤，于60℃干燥，得粗接枝产物，再经丙酮索氏抽提24h去除均聚物，于60℃干燥后经P2O5真空干燥12h，得纯接枝产物。
(2)氧脱木素漂白纸浆氧脱反应在氧脱反应釜中进行，装锅量为30g绝干浆，加水至浆浓为10％，活性碱用量为0.75g；设置反应温度为98℃；氧压为0.60MPa；脱木素升温时间在15min左右；反应时间为90min；搅拌速率约70r/min。氧脱木素完成后，用水洗涤浆料至近中性，烘干分散后储存于可封口的聚乙烯袋中备用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
提出一种对纤维素C-6位进行乙酯化改性从而抑制氧脱木素时自由基反应对纤维素大分子的降解的方法，其特征在于：对纤维素C-6位进行选择性接枝改性，避免纤维素大分子的大幅度降解，提高纸浆的粘度和得率。

Claims (1)

1.一种对纤维素C-6位酯化抑制氧脱木素中碳水化合物降解的方法，采用对纤维素C-6位羟基乙酯化的方法，将甲基丙烯酸乙酯接枝到纤维素大分子上，利用甲基丙烯酸乙酯形成的空间位阻避免自由基对纤维素C-6位羟基的氧化，避免纤维素的大幅度降解，从而达到保护纤维素聚合度、提高纸浆产品粘度和得率的目的，特征在于如下制备步骤：
(1)制备乙酯化纤维素：在带有转速控制***的反应装置中将10g经60℃烘干处理的针叶木硫酸盐浆、1g硫酸亚铁、6g甲基丙烯酸乙酯和90g水液依次加入到四口烧瓶中，在较低的转速下通氮气30min排出瓶中的氧气，升温至50℃，反应15min后加入一定量的引发剂过氧化氢，继续反应至规定时间出料，产品经过滤后用去离子水洗涤至无白色絮状物，用丙酮于常温下浸泡，再用去离子水洗净、抽滤，于60℃干燥，得粗接枝产物，再经丙酮索氏抽提去除均聚物，经P2O5 真空干燥，得纯接枝产物；
(2)氧脱木素漂白纸浆氧脱反应在氧脱反应釜中进行，装锅量为30g绝干浆、加水至浆浓为10％、活性碱用量为0.75g、设置反应温度为98℃、氧压为0.60MPa、脱木素升温时间在15min左右、反应时间为90min、搅拌速率约70r/min，氧脱木素完成后，用水洗涤浆料至近中性，烘干分散后储存于可封口的聚乙烯袋中备用。
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