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PFI及超声波预处理对阔叶木溶解浆纤维性能及其黄化过程的影响

2021-03-09史传菲张红杰朱荣耀张文晖

中国造纸 2021年1期

史传菲 张红杰,,* 程 芸 朱荣耀 张文晖

(1.天津科技大学轻工科学与工程学院,天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457;2.中国制浆造纸研究院有限公司,北京,100102)

溶解浆作为生产纤维素衍生物的原料,其下游产品如黏胶人造丝、纤维素酯和醚等材料由于其绿色可再生引起人们广泛的关注[1]。据统计,全世界70%的溶解浆用于制造黏胶纤维[2]。其中,在黏胶纤维生产过程中,溶解浆的Fock 反应性能是关键的质量参数。它主要是指溶解浆与溶剂二硫化碳(CS2)的反应能力,具体指每个纤维素葡萄糖单元上的羟基与CS2发生黄化反应生成纤维素黄酸酯的能力[3-4]。但是整个黄化反应十分复杂,其目标反应如式(1)和式(2)所示。

黄化反应同时还存在许多副反应,例如:部分CS2与碱纤维素中的游离NaOH 反应,生成Na2CO3、Na2CS3和Na2S[5]。并且由于CS2是一种有毒和易燃的气体,在生产过程中会对人体及自然环境造成不可逆转的危害。因此,如何降低反应过程中CS2的消耗及提高纤维反应性能成为当前溶解浆黄化过程的主要研究方向之一[6-7]。

溶解浆纤维黄化过程主要是纤维素与NaOH形成碱纤维素,再和CS2生成纤维素黄酸酯,最后溶于碱液的过程。在此过程中,经过不同预处理的溶解浆纤维,其纤维形态及自身性能发生很大改变,进而对黄化反应不同阶段的纤维状态及溶解性能产生直接影响。目前用于提高溶解浆纤维反应性能的方法有机械处理、生物酶处理、离子液体处理、化学处理等,这些方法主要是破坏纤维的初生壁以增加纤维孔隙度,促进溶剂渗透;……

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