[发明专利]以龙须草为原料制造硝化纤维素的方法

说明书

本发明涉及棉纤维素代用品的精制与硝化纤维素的制造技术。

目前，用以代替棉纤维素制造硝化纤维素的有麻纤维素，竹纤维素和木纤维素。其生产方法以木纤维素为例，有亚硫酸盐法制浆;烧碱法与硫化钠法制浆;氯碱法制浆;硝酸-碱法制浆。其中，硝酸-碱法制浆是将木材与3%硝酸加热1小时，用热水稍加洗涤后，再和2～3%的碱（苛性钠、苛性钾或氨溶液共热1小时，此操作费时不到2.5小时，其结果可制得a-纤维素含量在40～43%的浆，再抄制成纸板，烘干，以混酸硝化，经安定性处理后即可制得硝化纤维素。

由于竹、麻及木材成本高，原料取材受限制，而我国西南云、贵、川三省盛产的野生茎杆纤维植物龙须草，其纤维素含量与竹相近，约55%左右，目前是造纸工业的原料之一。本发明即利用野生茎杆纤维植物龙须草为原料精制纤维素，代替棉纤维素制造硝化纤维素，进而可代替硝化棉作其它用途，如可制造硝基漆、赛璐珞、乒乓球……等，还可制造其它军品。精制的龙须草纤维素亦可作人造丝的重要原料。以龙须草为原料制造硝化纤维素，取材方便，原料丰富且价格较低，可降低成本。

由于龙须草茎杆部由果胶和蛋白组成比较坚硬的表皮，在精制过程中必须予以除去，故本发明采用予水解皂化法精制龙须草纤维素，即将原料龙须草首先与2～3.5%的稀酸（硝酸）共同加热，使其予水解，在一定压力下保温一段时间，经洗涤后，再与低含量的混合碱液共同加热，蒸煮两小时以后，加入皂化剂松香进行皂化处理，后经氯化、漂洗，可得到a-纤维素含量在94±2%的精制龙须草纤维素，将其抄制成纤维薄纸，以混酸硝化，经安定性处理即可得到硝化纤维素。

具体生产过程是，将已进行质量分析的龙须草切成50～70毫米长（最长不超过100毫米）。用铁丝筛除去泥砂后，与0.3%左右的稀硝酸共同加热，升温60分钟后，在温度为130～140℃，压力为1公斤/厘米²左右的条件下，使其进行预水解，水解后的母液控制pH值在2.5～3。经上述处理的龙须草打洗后，再与由氢氧化钠和硫化钠组成的混合碱液（氢氧化钠加入量为浆料总重量的4%左右，硫化钠加入量为浆料总重量的2%左右）共同加热蒸煮，升温60分钟后，在温度为150～160℃，压力为2.3公斤/厘米²左右的条件下保温60分钟后，加入皂化剂松香（松香加入量为浆料总重量的0.45%左右），再保温60～90分钟，使之发生皂化反应。经蒸煮皂化并洗涤过的龙须草纤维素，再用漂白液进行氯化、漂化。经二段、三段漂洗后，入水洗机洗至无氯离子（pH7.2～7.5），然后以0.3%左右的硫酸或硝酸进行中和，洗涤（洗至pH6.8～7.0），除铁、除砂后，浓缩，并抄制成厚度为0.12～0.20毫米的薄纸，将其切成20×70毫 米的纸片，在90～110℃温度下予烘5分钟（使龙须草纤维素内水份含量小于3%以下），再以硝、硫混酸进行硝化。硝化设备采用U型连续硝化器。硝化完毕，用卧式推料离心机驱酸后入水洗机洗涤，然后进行安定性处理，即用稀硫酸在112℃煮洗（酸浓度为0.5%左右），再用0.078%的碳酸钠溶液在117℃进行碱煮。经安定性处理后的硝化龙须草纤维素，在含30%水份（中性）的情况下保存或运输皆安全可靠。

在上述生产过程中所采用的予水解皂化法精制纤维素，由于加入了皂化剂松香，有利于龙须草纤维素的精制，可提高精制纤维素的质量，吸湿度比不加松香时可提高2～3倍，有利于硝化反应进行，能大大缩短硝化反应时间，从而提高产品得率，与棉短绒制造硝化纤维素相比，成本可降低21%，可代替硝化棉制造硝基漆、赛璐珞、乒乓球及其它军品。亦可代替棉纤维素作人造纤维素的各种用途。

当按下述工艺控制条件进行操作时，可制得如表1所列指标的精制龙须草纤维素硝化用纸，和如表2所列质量指标的硝化龙须草纤维素。

一、工艺控制条件

阶段    项目    控制指标    备注

预水解    最高温度    140℃    龙须草与酸溶液之比

压力    1.2公斤/厘米

固液比    1.7

酸浓度    2.5～3.5%

蒸煮皂化    最高温度    160℃    龙须草与混合碱液之比

压力    2.2～2.5公斤/厘米

固液比    1.6～7

NaOH加入量    3.6～4.5%

Na₂S加入量 1～2.5%

松香加入量    0.4～0.5%

氯化漂洗    浆料浓度    4～6%

加氯量（对浆料）    2～2.5%