[发明专利]一种调控纤维素浆粕粘度的方法

说明书

本发明提出了一种调控纤维素浆粕粘度的方法，属于木质纤维素资源综合利用领域。首先通过高碘酸盐对纤维素浆粕进行选择性氧化，在纤维素分子C2、C3位特异性引入醛基，然后将氧化后的纤维素浆粕置于碱性环境中，基于β‑烷氧基消除化反应原理实现调控纤维素浆粕粘度的目的。通过改变氧化条件来控制纤维素浆粕的氧化程度，可以实现高效调控纤维素浆粕粘度的目的，同时有效降低了经过调控之后纤维素浆粕的质量损失。

技术领域

本发明属于木质纤维素资源综合利用领域，具体涉及一种一种调控纤维素浆粕粘度的方法。

背景技术

溶解浆是一种主要以木材为原料，纯度较高的纤维素浆粕，广泛应用于纺织、医药、日化、食品等领域，是生产黏胶纤维、醋酸纤维、羧甲基纤维素的主要原料。近年来，随着黏胶等溶解浆下游行业的迅速发展，全球溶解浆的产量和消费量也持续增加，这其中以我国溶解浆的产量和消费量增长速度最快。目前我国溶解浆产量达到近110万吨，超越南非和加拿大成为世界第二大溶解浆生产国。尽管如此，我国每年仍需从国外进口超过200万吨溶解浆以满足国内需求，而原有传统棉浆厂也纷纷转产纸改浆以达到部分替代溶解浆，弥补我国溶解浆产量不足的情况。

粘度是评价溶解浆质量的一项重要指标，粘度过高会严重影响溶解浆的使用适性。为此，溶解浆在制备的过程中，通常会有专门的工序来控制浆料的粘度，以使漂终后浆料的粘度来到目标范围内。如传统次氯酸盐漂白工序，在漂白的过程中通过剧烈的氧化降解来降低浆料的粘度。新型无元素氯和全无氯漂白工序中，在漂白的过程中通过热的氧碱环境来降低浆料的聚合度。应该来讲，上述方法在控制浆料粘度方面均是行之有效的，而且已经经过工业应用实践检验的。但是随着工业应用技术的不断发展，上述两种方法也显现出其各自的弊端，如次氯酸盐漂白对环境负荷较大，漂白会产生大量含氯废水，而含氯废水的处理难度以及其对环境的影响都相对较大。新型漂白工艺虽然较环保，但是其工艺较复杂，设备要求也更加严格，设备投资较大。纤维素酶处理技术可以有效降低纤维素浆粕的粘度，而且具有环保、条件温和、生产过程兼容性好的特点。为此，专利CA 104594114A公开了一种强化纤维素酶处理调控溶解浆粘度的方法，就是利用纤维素酶可以特异性的降解纤维素，实现降低浆粕粘度的目的。但是纤维素酶分子作为一种蛋白质，其作用效果容易受环境和空间的影响，如温度、酶活抑制因子以及水解底物的状态等，除此之外，纤维素酶处理会造成浆料质量的损失。

发明内容

本发明的目的在于提出一种调控纤维素浆粕粘度的方法，其主要原理是通过选择性氧化，在纤维素分子C2、C3位特异性引入醛基，然后将氧化后的纤维素置于碱性环境，利用β-烷氧基消除化反应实现调控纤维素浆粕粘度的目的。

为了实现本发明的目的，一种调控纤维素浆粕粘度的方法，具体技术方案如下：

碱化：将一定质量纤维素浆粕与碱充分混合，使其转化为碱纤维素浆粕，其中，浆料浓度5-30％，碱用量为纤维素浆粕质量的5-30％，碱化温度30-50℃，碱化时间0.5-3h；

选择性氧化：将碱纤维素浆粕加水配制成浓度为2-20wt.％，然后将高碘酸盐和氯化钙加入到浆料中，混合均匀后在避光的条件下进行反应，其中，高碘酸盐用量为纤维素浆粕质量的0.5-100％，温度控制在35-70℃，pH值2.5-6，反应时间0.5-48h；

优选的是，高碘酸盐用量为纤维素浆粕质量的1-50％，温度控制在40-60℃，pH值3-4，反应时间，1-3h；

二次碱化：将高碘酸盐氧化后的碱纤维素浆粕加水配制成浓度为0.5-20wt.％，然后用NaOH溶液调节浆料悬浮液pH值至8-12之间，反应温度控制在20-100℃，反应时间1-24h；

补充氧化：将二次碱化后的纤维素浆粕加水配制成浓度为5-25wt.％，然后加入一定量的二氧化氯，其中，有效氯的加入量为纤维素浆粕质量的0.05-0.5％，温度60-100℃，反应时间0.5-3h；