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一种高得率橡胶木浆的制备方法

文献发布时间:2023-06-19 18:53:06



技术领域

本发明属于制浆造纸领域,具体涉及一种高得率橡胶木浆的制备方法。

背景技术

随着造纸技术的不断进步,纸张生产总量不断增长,造纸原料的供不应求已经成为限制造纸工业发展的重要影响因素。仅仅依靠常规的木材原料和农林废弃物生产纸浆已经无法满足市场的需求,因此需要开发利用更多的造纸原料如橡胶木来应对资源短缺的问题。

由于橡胶木材质细密、不易变形和开裂,加工性能好,易刨切、着色和油漆涂装等优点,主要用于家居建材行业,被公认为用途最广泛的轻质硬木、实木之一。但是对于制浆造纸方面的研究少之又少,因此对橡胶木制浆造纸领域的高效开发具有重要的意义。

橡胶木中的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素,可作为制浆造纸领域的原料之一。由于橡胶木属于木材纤维原料,在制浆过程中需高蒸煮温度、高药液用量才能脱除90%以上的木质素并成浆,这大大提高了制浆过程中的成本。因此,发明一种适合橡胶木这种木材原料的制浆工艺,既可提高组分的高值化利用,又可缓解制浆造纸原料短缺的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题,本发明提出一种高得率橡胶木浆的制备方法,在微波预处理的前提下,利用烧碱蒽醌法对橡胶木制浆,减少蒸煮温度和缩短保温时间,得到较高的细浆得率,并且卡伯值与常规烧碱蒽醌法测得的卡伯值相近。

本发明的技术方案如下:

一种高得率橡胶木浆的制备方法,具体步骤如下:

(1)微波膨化预处理:取绝干橡胶木,加入膨化剂,揉匀并静置1-3小时,然后进行微波膨化预处理,预处理结束后洗掉膨化剂并烘干;

(2)微波-碱法预处理:将步骤(1)烘干后的橡胶木加入氢氧化钠溶液,揉匀并静置10-20min,混合物微波处理;

(3)将步骤(2)处理后的产物过滤,滤渣即为预处理橡胶木,洗涤至中性,放入105℃烘箱中烘干,干燥后利用烧碱蒽醌法进行制浆,将橡胶木浆洗涤、筛选,测定其水分并计算出细浆得率。

步骤(1)所述的膨化剂为碳酸氢铵溶液,碳酸氢铵溶液中的碳酸氢铵为绝干橡胶木质量的8-12%,绝干橡胶木与碳酸氢铵溶液的固液比g:mL为1:4-6。

步骤(1)所述的微波膨化预处理是在80-100℃、微波功率800-1000W条件下进行微波膨化预处理2-5min。

步骤(2)所述的氢氧化钠溶液的质量分数为1-3%,橡胶木加入氢氧化钠溶液的固液比g:mL为1:15-20。

步骤(2)所述的微波处理是在温度为80-100℃、微波功率800-1000W条件下处理30-40min。

步骤(3)所述烧碱蒽醌法制浆工艺为:预处理橡胶木加入蒽醌、氢氧化钠水进行蒸煮,蒽醌用量为预处理橡胶木质量的0.05%,氢氧化钠溶液的质量浓度为4-5.5%,固液比g:mL为1:4-6,蒸煮温度130℃-140℃,保温0-1h,随后大放气降温至90℃。

步骤(3)将步骤(2)处理后的产物过滤后的滤液富含半纤维素。

本发明经过预处理的橡胶木制浆后的细浆得率为41.55%~66.64%,卡伯值逐渐降低直至与常规烧碱蒽醌法所得的卡伯值相近。

本发明的技术效果:

(1)本发明采用微波预处理橡胶木,得到较多的半纤维素,能实现农林废弃物组分的高值化利用。

(2)本发明制浆过程中,减少了蒸煮温度、缩短了保温时间,并且橡胶木细浆得率高,大大减少了能源损耗,具有污染小、成本低、环境友好等优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1

一种高得率橡胶木浆的制备方法,具体步骤如下:

(1)微波膨化预处理橡胶木原料:取绝干橡胶木80g加入到碳酸氢铵溶液中(碳酸氢铵溶液中碳酸氢铵按占绝干橡胶木质量的10%,固液比1:5(g:mL)),揉匀并静置2小时,在90℃、微波功率900W的条件下膨化时间3min进行微波膨化预处理,将预处理后的橡胶木水洗洗掉膨化剂并烘干;

(2)微波-碱法预处理并提取橡胶木半纤维素:将步骤(1)烘干后的橡胶木加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液质量分数为2%,固液比为1:15(g:mL),揉匀并静置20min,混合物在温度90℃、微波功率800W的条件下处理30min,提取橡胶木半纤维素;

(3)将步骤(2)处理后的产物过滤,滤液富含半纤维素,滤渣即为预处理橡胶木,将预处理后的橡胶木水洗涤至中性,放入105℃烘箱中烘干,干燥后的预处理橡胶木取50g,利用烧碱蒽醌法进行制浆:将预处理橡胶木、250mL4.4%质量份数氢氧化钠溶液以及0.025g蒽醌混合均匀,放入蒸煮罐中,在280V电压下从室温升温至130℃,随后大放气降温至90℃,开罐取出橡胶木浆;

(4)将步骤(3)蒸煮后的橡胶木浆洗涤、筛选,测定其水分并计算出细浆得率;参见GB/T 1546-1989用标准卡伯值法测定橡胶木浆卡伯值。

本实施例中橡胶木浆细浆得率为41.55,卡伯值为17.79。

实施例2

一种高得率橡胶木浆的制备方法,具体步骤如下:

(1)微波膨化预处理橡胶木原料:取绝干橡胶木80g加入到碳酸氢铵溶液中(碳酸氢铵溶液中碳酸氢铵按占绝干橡胶木质量的10%,固液比1:5(g:mL)),揉匀并静置1小时,在90℃、微波功率900W的条件下膨化时间3min进行微波膨化预处理;将预处理后的橡胶木水洗洗掉膨化剂并烘干;

(2)微波-碱法预处理并提取橡胶木半纤维素:将步骤(1)烘干后的橡胶木加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液质量分数为2%,固液比为1:18(g:mL),揉匀并静置20min,混合物在温度90℃、微波功率800W的条件下处理35min,提取橡胶木半纤维素;

(3)将步骤(2)处理后的产物过滤,滤液富含半纤维素,滤渣即为预处理橡胶木,将预处理后的橡胶木水洗涤至中性,放入105℃烘箱中烘干,干燥后的预处理橡胶木取50g,利用烧碱蒽醌法进行制浆:将预处理橡胶木、200mL5.5%质量份数氢氧化钠溶液以及0.025g蒽醌混合均匀,放入蒸煮罐中,在280V电压下从室温升温至130℃,保温30min,随后大放气降温至90℃,开罐取出橡胶木浆;

(4)将步骤(3)蒸煮后的橡胶木浆洗涤、筛选,测定其水分并计算出细浆得率;参见GB/T 1546-1989用标准卡伯值法测定橡胶木浆卡伯值。

本实施例中橡胶木浆细浆得率为66.64%,卡伯值为14.82。

实施例3

一种高得率橡胶木浆的制备方法,具体步骤如下:

(1)微波膨化预处理橡胶木原料:取绝干橡胶木80g加入到碳酸氢铵溶液中(碳酸氢铵溶液中碳酸氢铵按占绝干橡胶木质量的8%,固液比1:6(g:mL)),揉匀并静置2小时,在80℃、微波功率800W的条件下膨化时间5min进行微波膨化预处理;将预处理后的橡胶木水洗洗掉膨化剂并烘干;

(2)微波-碱法预处理并提取橡胶木半纤维素:将步骤(1)烘干后的橡胶木加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液质量分数为1%,固液比为1:20(g:ml),揉匀并静置10min,混合物在温度80℃、微波功率900W的条件下下处理40min,提取橡胶木半纤维素;

(3)将步骤(2)处理后的产物过滤,滤液富含半纤维素,滤渣即为预处理橡胶木,将预处理后的橡胶木水洗涤至中性,放入105℃烘箱中烘干,干燥后的预处理橡胶木取50g,利用烧碱蒽醌法进行制浆:将预处理橡胶木、250mL4.4%质量份数氢氧化钠溶液以及0.025g蒽醌混合均匀,放入蒸煮罐中,在280V电压下从室温升温至140℃,保温15min,随后大放气降温至90℃,开罐取出橡胶木浆;

(4)将步骤(3)蒸煮后的橡胶木浆洗涤、筛选,测定其水分并计算出细浆得率;参见GB/T 1546-1989用标准卡伯值法测定橡胶木浆卡伯值。

本实施例中橡胶木浆细浆得率为57.37%,卡伯值为14.38。

实施例4

一种高得率橡胶木浆的制备方法,具体步骤如下:

(1)微波膨化预处理橡胶木原料:取绝干橡胶木80g加入到碳酸氢铵溶液中(碳酸氢铵溶液中碳酸氢铵按占绝干橡胶木质量的12%,固液比1:4(g:mL)),揉匀并静置3小时,在100℃、微波功率1000W的条件下膨化时间2min进行微波膨化预处理;将预处理后的橡胶木水洗洗掉膨化剂并烘干;

(2)微波-碱法预处理并提取橡胶木半纤维素:将步骤(1)烘干后的橡胶木加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液质量分数为3%,固液比为1:15(g:mL),揉匀并静置15min,混合物在温度100℃、微波功率1000W的条件下处理30min,提取橡胶木半纤维素;

(3)将步骤(2)处理后的产物过滤,滤液富含半纤维素,滤渣即为预处理橡胶木,将预处理后的橡胶木水洗涤至中性,放入105℃烘箱中烘干,干燥后的预处理橡胶木取50g,利用烧碱蒽醌法进行制浆:将预处理橡胶木、300mL4%质量份数氢氧化钠溶液以及0.025g蒽醌混合均匀,放入蒸煮罐中,在280V电压下从室温升温至140℃,保温60min,随后大放气降温至90℃,开罐取出橡胶木浆;

(4)将步骤(3)蒸煮后的橡胶木浆洗涤、筛选,测定其水分并计算出细浆得率;参见GB/T 1546-1989用标准卡伯值法测定橡胶木浆卡伯值。

本实施例中橡胶木浆细浆得率为66%,卡伯值为12.14。

对比例1

(1)取50g绝干橡胶木原料利用烧碱蒽醌法进行制浆:将橡胶木、300mL4%质量分数的氢氧化钠溶液、0.025g蒽醌混合均匀,放入蒸煮罐中,在280V电压下从室温升温至140℃,保温60min,接着大放气降温至90℃,开罐取出橡胶木浆;

(2)将步骤(1)蒸煮后的橡胶木浆洗涤、筛选,测定其水分并计算出细浆得率;参见GB/T 1546-1989用标准卡伯值法测定橡胶木浆卡伯值。

本对比例中橡胶木浆细浆得率为48.83%,卡伯值为15.03。

对比例2

(1)取50g绝干橡胶木原料利用烧碱蒽醌法进行制浆:将橡胶木、250mL4.4质量分数的氢氧化钠溶液、0.025g蒽醌混合均匀,放入蒸煮罐中,在280V电压下从室温升温至155℃,保温1.5h,接着大放气降温至90℃,开罐取出橡胶木浆;

(2)将步骤(1)蒸煮后的橡胶木浆洗涤、筛选,测定其水分并计算出细浆得率。参见GB/T 1546-1989用标准卡伯值法测定橡胶木浆卡伯值。

本对比例中橡胶木浆细浆得率为51.22%,卡伯值为12.81。

从实施例和对比例可以看出,同样的制浆工艺,实施例经过预处理之后,橡胶木浆细浆得率更高,如果不经过预处理,想要提高木浆细浆得率只能提高蒸煮温度和延长蒸煮时间。

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