硫酸盐竹浆制备人纤浆的研究

【摘要】：黏胶纤维的发展一直备受关注。长期以来,黏胶纤维的生产原料主要来自棉浆粕及木浆粕。众所周知,现今森林资源匮乏,而棉花产量锐减,造成了浆粕生产原料供不应求,黏胶纤维的生产企业生存发展受到威胁。因此,合理开发利用竹材制备人纤浆粕具有重要意义:一方面为粘胶纤维的生产原料开辟了新渠道,促进竹子产业化发展;另一方面也可进一步提高纺织产业的核心竞争力。 竹子在我国具有种植面积广、种类繁多、蓄积量大等特点,且生长周期短,种植3-5即可成林砍伐,可满足于粘胶纤维生产企业的原料需求。竹材纤维细长,纤维素含量接近木材,是制备人纤浆的优质原料。 本论文以福建省资源丰富的麻竹为原料,通过硫酸盐法制浆(KP),两段氧脱木素(OO)、木聚糖酶处理(X)、二氧化氯漂白(D)、碱处理(E)、酸处理(A)的无元素氯(ECF)漂白工艺制备出适用于黏胶纤维生产的高级溶解浆。论文对两段氧脱木素、木聚糖酶处理、二氧化氯漂白、冷碱处理、酸处理工艺进行优化;并对漂白过程中溶解浆化学组成、纤维形态及超分子结构进行了表征。 结果表明:(一)两段氧脱木素最佳工艺条件为:一段,NaOH用量3.0%、氧压0.9MPa、温度80℃、时间40min、MgSO40.5%、浆浓10%;二段,NaOH用量2.0%、氧压0.3MPa、温度100℃、时间60min、MgSO40.5%、浆浓10%。在此优化条件下的浆料性能:聚戊糖12.68%,α-纤维素90.83%,卡伯值7.2,白度44.2%ISO,黏度44.55mPa.s,灰分1.28%;(二)木聚糖酶处理最佳工艺条件为:酶用量127.2IU.g-1,浆浓4%,时间40min, pH值9.0,温度55℃。在此优化条件下的浆料性能是:聚戊糖13.77%,α-纤维素87.58%,白度87.74%ISO,黏度17.96mPa.s,灰分0.133%;(三)二氧化氯漂白最优工艺为:ClO2用量1.52%,NaOH用量0.76%,温度75℃,浆浓10%,时间120min。在此优化条件下的浆料性能:聚戊糖12.96%,α-纤维素93.92%,卡伯值1.34,白度76.9%ISO,黏度36.34mPa.s,灰分0.76%;(四)碱处理优化后的工艺为:用碱量10.0%,温度60℃,时间60min,浆浓10%。在此优化条件下的浆料性能为:聚戊糖8.80%,α-纤维素92.80%,卡伯值4.6,白度59.0%ISO,黏度14.15mPa.s,灰分0.45%;(五)酸处理优化后的工艺为:pH值3.0,温度50℃,时间30min,浆浓5%,DTPA用量0.5%。在此优化条件下的浆料性能:聚戊糖14.86%,α-纤维素86.45%,白度88.6%ISO,黏度11.41mPa.s,灰分0.013%。 硫酸盐竹浆经无元素氯漂白后,α-纤维素含量为95.19%,满足人纤浆粕要求,且聚戊糖降至6.52%、灰分有效降低至0.14%,白度提高至86.8%ISO,黏度下降至11.80mPa.s。氧脱木素、二氧化氯漂白能够高效的除去浆中的木素,木素下降率分别是62.5%、69.6%。X-ray分析结果表明,氧脱木素及漂白处理后竹浆粕晶型结构未发生改变,属于纤维素Ⅰ型;在KP-OO-X-D1-E处理的过程中,随着半纤维素、木素、树脂、果胶等杂质的除去,纤维素结晶度由59.77%提高至70.26%。