基于γ-戊内酯/水介质体系的硫酸盐化学浆精制规律及其性能研究

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溶解浆作为粘胶纤维生产的重要原材料,近年来市场需求量越来越大,简化溶解浆生产工艺,拓宽溶解浆生产原料来源已成为重要的研究方向。常规漂白化学浆作为一种造纸级化学浆,具有纤维素含量较高、产量大等特点,采用合理的纯化工艺进一步脱除化学浆中的半纤维素组分,可以升级为溶解浆,进而拓宽溶解浆的生产来源。本文以针叶木和阔叶木硫酸盐漂白化学浆为研究对象,采用γ-戊内酯/水介质体系对其进行精制纯化,并结合机械磨浆、木聚糖酶协同等手段强化溶剂体系的精制效果,研究了精制升级前后浆料的粘度、Fock反应性能等指标,采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)分析了浆料的物理化学结构信息。
  γ-戊内酯/水介质体系对化学浆(包括针叶木浆和阔叶木浆)的精制升级。探讨了实验变量(γ-戊内酯浓度、处理温度、处理时间)对化学浆精制效果的影响。结果表明,γ-戊内酯/水介质体系对化学浆的精制效果显著。较优的处理工艺条件为:γ-戊内酯浓度60%,处理温度120℃,时间2h,硫酸浓度0.005N、液比1:15。在此条件下,针叶木浆和阔叶木浆的α-纤维素与半纤维素含量分别从84.3%、85.0%与11.0%、12.9%提高到92.0%、93.2%与4.35%、4.54%,半纤维素溶出率分别达到60.5%、64.8%。此外,Fock反应性能分别提高35.0%和36.5%,粘度分别降低了10.6%、13.2%,碱溶解度(S10和S18)分别达到了(8.7%和5.2%)、(8.9%和5.7%)。最后,微观结构分析表明浆料中纤维素的晶型结构并未破坏,结晶度有所降低,精制浆料的半纤维素特征吸收强度降低,验证了半纤维素组分的脱除。表面形貌学观察表明浆料纤维出现轻微的分丝帚化现象。
  打浆辅助γ-戊内酯/水介质体系对化学浆的精制升级。探讨了打浆程度对γ-戊内酯/水介质体系精制化学浆的作用效果,结果表明,打浆处理显著提高了化学浆在γ-戊内酯/水介质体系的纯化效果,在打浆转数为15000r,γ-戊内酯/水介质体系处理温度80℃时,针叶木和阔叶木浆的α-纤维素分别提高了6.2%、7.1%;半纤维素含量分别下降了46.5%、51.7%。Fock反应性能和粘度性能分别改善了34%、39.3%和12%、7%,碱溶解度(S10和S18)分别达到了(8.13%和5.18%)、(9.82%和5.92%)。最后,微观结构分析表明化学浆纤维素的晶型结构并未破坏,结晶度下降幅度有所提高,扫描电子显微镜表明浆料的分丝帚化现象显著,细纤维化程度提高。
  木聚糖酶协同γ-戊内酯/水介质体系对化学浆的精制升级。探讨了木聚糖酶处理对γ-戊内酯/水介质体系纯化化学浆的作用效果。结果表明,木聚糖酶协同处理提高了化学浆在γ-戊内酯/水介质体系的纯化效果,当酶用量为15mg/g(相对于绝干浆料质量),酶处理温度为55℃时,针叶木和阔叶木化学浆的α-纤维素、半纤维素含量分别达到了92.7%和93.3%、4.25%和3.83%。此外,Fock反应性能和粘度改善显著,分别改善了83.4%、100.8%和15.2%、14.4%,碱溶解度(S10和S18)降低到(6.7%和4.2%)、(7.23%和3.54%)。最后,微观结构分析表明浆料纤维素的晶型结构并未破坏,结晶度稍有下降,表面形貌学观察表明浆料的纤维表面损伤较小。
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