專利名稱：：化纖用漿粕的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用植物秸稈制備化纖用溶解槳粕的新方法，特別是指一種利用新型溶劑離子液體來溶解纖維素制備漿粕的工藝技術。
背景技術：
：纖維素是世界上最豐富的天然有機物，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%，為天然的最純纖維素來源。一般木材中，纖維素占40-50%，還有10-30%的半纖維素和20-30%的木質素。棉秸稈中纖維素含量41.23%左右，木素含量23.16%左右、灰分9.47%左右。此外，麻、麥稈、稻草、甘蔗渣、玉米秸稈、高粱秸稈、棉花秸稈、大豆秸稈等，都是纖維素的豐富來源。據(jù)科學家估計，自然界通過光合作用每年可產(chǎn)生幾千億噸的纖維素，然而，仍只有大約六十億噸的纖維素被人們所使用。在石油資源日益短缺的今天，充分利用自然界豐富的纖維素資源發(fā)展纖維素工業(yè)具有深遠的意義。目前，人們利用天然纖維素制備溶解槳粕的流程主要是備料一投料一蒸煮一洗料一打漿一精選一氯化一漂白一精選一抄漿幾大步驟，在這中間產(chǎn)生大量的黑液會對水體和環(huán)境產(chǎn)生很大的污染和破壞。因此，節(jié)能、環(huán)保的楽粕生產(chǎn)新工藝一直是人們孜孜以求的目標。離子液體，又稱室溫離子液體(RTILs)，即在室溫或室溫附近完全由離子組成、沒有電中性分子的液體。常見離子液體由有機陽離子和無機陰離子組成。與傳統(tǒng)有機溶劑和電解質相比，離子液體具有以下特點(1)離子液體蒸氣壓接近于零、不揮發(fā)、不易燃，高溫下仍能保持穩(wěn)定；(2)離子液體具有大于3V的電化學窗口，導電性好；(3)離子液體對水和空氣穩(wěn)定，便于反應操作和易于回收；(4)離子液體具有很寬的液態(tài)溫度范圍，有利于動力學控制；(5)離子液體纖維素是自然界中最豐富的天然高分子材料，它們可再生、可生物降解，其開發(fā)與利用一直受到廣泛的關注。但由于天然纖維素具有較高的結晶度，分子間和分子內存在著大量的氫鍵，使其在水和大多數(shù)有機溶劑中不溶解，這成為纖維素在應用開發(fā)中的最大障礙，直接溶解纖維素可以最大限度地保留天然纖維素的特性，開發(fā)直接有效的溶解纖維素的溶劑體系是解決這一難題的關鍵。離子液體具有較寬的液態(tài)溫度范圍、對水和空氣穩(wěn)定、溶解性好、不揮發(fā)以及易回收等特點，被認為是代替易揮發(fā)化學溶劑的綠溶色劑。對無機物、有機物和高分子材料表現(xiàn)出良好的溶解能力，可以替代原有的有機溶劑作為化學反應介質和加工過程中的溶劑開發(fā)清潔生產(chǎn)的新工藝?，F(xiàn)在離子液體己經(jīng)被越來越多的應用到有機合成、分離、電化學和材料加工等領域，并取得了很好的效果。離子液體種類繁多，改變陽離子和陰離子的不同組合，可以設計合成出不同的離子液體。一般陽離子為有機成分，并根據(jù)陽離子的不同來分類。離子液體中常見的陽離子類型有烷基季銨陽離子、垸基季磷陽離子、N-烷基吡啶陽離子和N,N-二烷基咪唑陽離子等，其中最常見的為N,N-二烷基咪唑陽離子。垸基銨陽離子烷基轔陽離子N,N'-二垸基咪唑陽離子N-垸基吡啶陽離子—般的陰離子有CI—、BF4—、PF4—、SCN—、CF3S03—、CF3C0CT、(CF3SO》2N\(CF3S02)2C—。纖維素是自然界中最豐富的天然高分子材料，它們可再生、可生物降解，其開發(fā)與利用一直受到廣泛的關注。但由于天然纖維素具有較高的結晶度，分子間和分子內存在著大量的氫鍵，使其在水和大多數(shù)有機溶劑中不溶解，這成為纖維素在應用開發(fā)中的最大障礙，直接溶解纖維素可以最大限度地保留天然纖維素的特性，開發(fā)直接有效的溶解纖維素的溶劑體系是解決這一難題的關鍵。離子液體具有較寬的液態(tài)溫度范圍、對水和空氣穩(wěn)定、溶解性好、不揮發(fā)以及易回收等特點，被認為是代替易揮發(fā)化學溶劑的綠色溶劑。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供了一種對水體和環(huán)境無污染和破壞，并
發(fā)明內容且節(jié)能、環(huán)保的化纖用漿粕的制備方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是一種化纖用漿粕的制備方法，包括采用離子液溶解植物秸稈內的纖維素的溶解步驟，和將溶解的纖維素再生成纖維素后進行精選的再生和精選步驟。所述溶解步驟是采用植物秸稈細末以相對離子液4%-18%的質量比混合，在90°C-98。C下浸泡30-120min，之后攪拌并逐漸升溫至105—115'C，同時抽真空至真空度-0.085—-0.lMPa，以不斷的去除溶液中的空氣并使纖維素得到不斷的溶解，生成粘度為160-1200Pa.S的無氣泡溶液，并且可維持該溫度和真空度一段時間如2-6h，以使纖維素得到完全溶解而溶液中的氣泡也得到了清除。并且采用先將離子液提純并加熱到9(TC后再與植物秸稈細末混合。溶解時可以采用將秸稈細末和離子液體緩慢加入普通的溶解釜或降聚罐中進行充分的混合均用，并且攪拌升溫時攪拌器的轉速采用200-1100r/rain。所述再生和精選步驟是將溶解后制得的無氣泡溶液緩慢倒料至軟水中并攪拌再生成纖維素，然后將再生纖維素采用軟水洗滌后得纖維素重量含量>90%的漿料?？梢圆捎脤⑷芤壕徛沽现淋浰刂?、邊倒料邊攪拌，這樣秸稈纖維素就再生成纖維素而懸浮于軟水池中，其它木素、灰、鐵等不容物則沉于池底。將二者進行分離，就能得到精選出的秸稈纖維素，將其進行軟水洗滌，如可以對其采用軟水洗滌4-6次就能得到纖維素重量含量在90%以上的漿料。洗漿廢液中的離子液體進行提純就可以進行反復使用。所述溶解步驟前需要先進行備料步驟，備料步驟為選用聚合度為400-2000的植物秸稈粉碎成50-200目大小的細末，然后在100—110。C下烘干8-12h,烘干后秸稈含水率《2%。植物秸稈可以采用棉秸稈、玉米秸稈等植物的秸稈。并可對植物秸稈進行篩選，以除去其中的含雜物質。離子液體由陽離子和陰離子組成，陽離子是以下陽離子中的一種或幾種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>垸基銨陽離子<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>垸基鱗陽離子<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>n,n'-二烷基咪唑陽離子<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>n-烷基吡啶陽離子陰離子是Cr、bf4_、pf/、SCN—、CF3S0"cf3C00—、(C跳)l和(C跳)2C_中的一種或幾種。為提高漿粕的質量，可以對經(jīng)過再生和精選步驟得到的纖維素進行漂白，漂白步驟可以采用在秸稈纖維素的槳料中加入質量濃度為5%左右的漂白液，在5(TC下，漂白90min，期間可以根據(jù)生產(chǎn)的實際情況對漂白液的添加量以及漂白溫度和時間進行適當?shù)恼{整。漂白液可采用氯液或次氯酸鈉溶液。然后對漂白后的漿液進行抄槳處理，并烘干，得到纖維素漿粕。植物秸稈經(jīng)過上述的備料、溶解、再生和精選、漂白、抄漿以及烘干步驟后即可制得化纖用溶解漿粕。本化纖用漿粕的制備方法的優(yōu)點在于它將蒸煮過程中高溫、高壓、劇烈的化學變化變成較為緩和的物理溶解過程，可以較大程度上降低能耗。使整個生產(chǎn)過程更為環(huán)保、安全、可控。同時，因為該方法在實施過程中不存在劇烈的蒸煮反應，所以徹底的避免了黑液的產(chǎn)生，使生產(chǎn)中的綠色、環(huán)保、可持續(xù)成為可能。另外，對于植物秸稈聚合度差異較大、難以保證成品漿粕聚合度穩(wěn)定、均一的特點，可以通過調整秸稈細末在離子液體中溶解的時間使之進行適當?shù)慕稻蹃肀ＷC聚合度的均一。實驗證明，較高聚合度的秸稈纖維素溶解于離子液體中，其聚合度會隨著恒溫溶解時間的延長而降低。實施方式下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1:先將棉稈粉碎至50-200目大小的細末，然后將這些細末在105°C下烘干10h，使秸稈的含水率降到1%以下。將上述烘干的棉秸稈細末相對提純升溫至9(TC后的溶劑離子液體1-丁基3-甲基咪唑氯化鹽5.2%的質量比加入降聚罐中充分的混合均勻，并在95'C下浸漬80min，使其充分的溶脹。然后開動攪拌器以660r/min的轉速攪拌物料并逐漸升高溫度至IIO'C，同時抽真空至真空度達到-0.085—-0.lMPa，維持該溫度和真空度，可以不斷的去除棉秸稈細末中的空氣并使纖維素得到不斷的溶解，5h后，秸稈中的纖維素已完全溶解，并由此生成了粘度為160Pa.S的無氣泡的溶液。將制得的無氣泡溶液從降聚罐中倒料至軟水池中，這樣秸稈纖維素就再生成纖維素而懸浮于軟水池中，其它木素、灰、鐵等不容物則沉于池底。將二者進行分離，就能得到精選出的棉秸稈纖維素的漿料。將漿料用軟水洗滌六遍，徹底清除溶劑離子液體。在棉秸稈纖維素漿料中加入質量濃度7%漂白液，整個漿料溫度為50°C，漂白時間90min即可。然后進行抄漿處理并烘干，得到秸稈漿粕。指標見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例2:先將大豆桿粉碎至50-200目大小的細末，然后將這些細末在105t:下烘干9h，使大豆桿的含水率降到1%以下。將上述烘干的大豆桿細末以相對提純升溫至9(TC后的溶劑離子液體1-丁基3-甲基咪唑氯化鹽7.5%的質量比加入普通的溶解釜中充分的混合均勻，并在95。C下浸泡30min，使其充分的溶脹。然后開動攪拌器以300r/min的轉速攪拌物料并逐漸升高溫度至105°C，同時抽真空至真空度達到-0.085—-0.lMPa，維持該溫度和真空度，可以不斷的去除大豆桿細末中的空氣并使纖維素得到不斷的溶解，4h后大豆桿中的纖維素已完全溶解，并由此生成了粘度為350Pa.S的無氣泡的溶液。將制得的無氣泡溶液從溶解釜中緩慢倒料至軟水池中，邊加邊攪拌這樣大豆桿纖維素就再生成纖維素而懸浮于軟水池中，其灰、鐵等不容物則沉于池底。將二者進行分離，就能得到精選出的大豆桿纖維素的漿料。將漿料用軟水清洗五遍去除殘余離子液體對后續(xù)工藝的影響。對大豆桿纖維素的漿料迸行常規(guī)工藝漂白之后然后就可以進行抄漿處理，終而得到大豆桿漿粕。實施例3:先將玉米秸桿粉碎至50-200目大小的細末，然后將這些細末在105r下烘干8h，使玉米桿的含水率降到2%以下。將上述烘千的玉米桿細末以相對提純升溫至9(TC后的溶劑離子液體1-丁基3-甲基咪唑氯化鹽11%的質量比加入普通的溶解釜中充分的混合均勻，并在95°C下浸泡30min，使其充分的溶脹。然后開動攪拌器以200r/min的轉速攪拌物料并逐漸升高溫度至115t:，同時抽真空至真空度達到-0.085—-0.lMPa，維持該溫度和真空度，可以不斷的去除玉米桿細末中的空氣并使纖維素得到不斷的溶解，4h后玉米桿中的纖維素已完全溶解，并由此生成了粘度為320Pa,S的無氣泡的溶液。將制得的無氣泡從溶解釜中緩慢倒料至軟水池中，邊加邊攪拌這樣玉米桿纖維素就再生成纖維素而懸浮于軟水池中，其灰、鐵等不容物則沉于池底。將二者進行分離，就能得到精選出的玉米桿纖維素的漿料。將漿料用軟水清洗四遍去除殘余離子液體對后續(xù)工藝的影響。對玉米桿纖維素的漿料進行常規(guī)工藝漂白之后然后就可以進行抄漿處理，終而得到玉米桿漿粕。權利要求1.一種化纖用漿粕的制備方法，其特征在于包括采用離子液溶解植物秸稈內的纖維素的溶解步驟，和將溶解的纖維素再生成纖維素后進行精選的再生和精選步驟。2.如權利要求1所述化纖用漿粕的制備方法，其特征在于所述溶解步驟是采用植物秸稈細末以相對離子液4%-18%的質量比混合，在9(TC-98'C下浸泡30-120min，之后攪拌并逐漸升溫至105—115'C，同時抽真空，得到粘度為1601200Pa.S的無氣泡溶液。3.如權利要求2所述化纖用漿粕的制備方法，其特征在于釆用先將離子液提純并加熱到90'C后再與植物秸稈細末混合。4.如權利要求2所述化纖用漿粕的制備方法，其特征在于所述再生和精選步驟是將無氣泡溶液緩慢倒料至軟水中并攪拌再生成纖維素，然后將得到的再生纖維素采用軟水洗滌后得纖維素重量含量》90%的漿料。5.如權利要求4所述化纖用漿粕的制備方法，其特征在于對再生的纖維素采用軟水洗滌4-6次。6.如權利要求1所述化纖用漿粕的制備方法，其特征在于所述溶解步驟前需要先進行備料步驟，備料步驟為選用聚合度為400-2000的植物秸稈粉碎成50-200目大小的細末，然后在100—11(TC下烘干8-12h，烘干后秸稈含水率《2%。7.如權利要求1所述化纖用漿粕的制備方法，其特征在于所述離子液體由陽離子和陰離子組成，陽離子是以下陽離子中的一種或幾種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>烷基銨陽離子烷基鱗陽離子N,N'-二烷基咪唑陽離子N-烷基吡啶陽離子陰離子是Cr、BF/、PF,、SCN—、CF3S(V、CF3COO_、(CF3S02)l和(CF3S02)2C—中的一種或幾種。8.如權利要求1至7中任一項化纖用漿粕的制備方法，其特征在于經(jīng)過再生和精選步驟對漿料進行漂白步驟，然后進行抄漿處理，制得化纖用槳粕。全文摘要本發(fā)明公開了一種化纖用漿粕的制備方法，采用離子液溶解植物秸稈內的纖維素的溶解，并將溶解的纖維素再生成纖維素后進行精選的再生和精選方式制備化纖用漿粕，包括粉碎烘干的備料步驟，原料與離子液的混合、浸泡的溶解步驟，經(jīng)軟水洗滌的纖維素的再生和精選步驟，漿料的漂白步驟和打漿步驟。本發(fā)明將現(xiàn)有蒸煮制漿中的高溫、高壓、劇烈化學變化變成較為緩和的物理溶解過程，較大程度上降低能耗，使整個生產(chǎn)過程更為環(huán)保、安全、可控，同時，因為該方法不存在劇烈的蒸煮反應，所以徹底的避免了黑液的產(chǎn)生，使生產(chǎn)中的綠色、環(huán)保、可持續(xù)成為可能。文檔編號D01F2/02GK101418470SQ20081016046公開日2009年4月29日申請日期2008年11月15日優(yōu)先權日2008年11月15日發(fā)明者劉建華,琳李,王樂軍,逄奉建,馬君志,馬峰剛申請人:山東海龍股份有限公司