杂交鹅掌楸预水解硫酸盐法蒸煮工艺研究开题报告

 2021-08-08 22:04:53

1. 研究目的与意义

本课题的研究目的是采用杂交鹅掌楸制备溶解浆,替代棉花纤维,开发出新型的纺织用纤维原料。随着环保意识的增强,发展溶解浆制粘胶纤维成为替代石油制纤维和棉花纤维的必然趋势。目前,我国能够用于化纤生产的主要有棉短绒和少部分树种。但国内棉短绒产量不稳定,棉短绒短缺已成为周期性问题,且国内木材资源匮乏,严重阻碍了纤维素化学纤维的生产。本课题的研究旨在寻找能替代棉短绒的原料,降低成本,进一步拓宽溶解浆的原料市场,同时也作为提升杂交鹅掌楸木材纤维原料价值的一个途径。

2. 国内外研究现状分析

对于溶解浆的生产,原料是基础,蒸煮是关键,漂白是调整,性能是目的。原料问题是制约溶解浆生产的突出问题。受棉田限制,棉短绒在将来不会有较大的增长,因此原料必须向木材和非木材(主要是竹材)方面发展。在原料选择问题上我国的北方可以考虑桦木、杨木和落叶松等,南方可以考虑马尾松、云南松、白松、桉树和竹材等原料。本实验采用原料为杂交鹅掌楸。蒸煮采用硫酸盐法蒸煮。杂交鹅掌楸,又称杂交马褂木,是由中国鹅掌楸和北美鹅掌楸杂交而成,属木兰科鹅掌楸属。杂交鹅掌楸纤维较长,纤维长宽比较大,壁腔比较小,纤维性能优于制浆造纸常用速生阔叶木纤维;木材密度符合制浆造纸用材要求;硫酸盐蒸煮实验表明,杂交鹅掌楸木片易成浆,未漂浆起始白度高,其浆料强度性能优于常用速生阔叶木浆。杂交鹅掌楸是制备溶解木浆的优良材种。

溶解浆的生产制备主要有两种方法:①酸性亚硫酸盐法②预水解硫酸盐法。两种制备方法都是一样的在未漂白之前把半纤维素和木素尽量溶出。酸性亚硫酸盐法蒸煮温度比硫酸盐法蒸煮的蒸煮温度低,蒸煮时间长,蒸煮体系的pH值低,对设备的腐蚀性强,不适合树脂含量过高材料的蒸煮,使用该方法生产溶解浆的工厂越来越少;树脂含量高,半纤维素含量高的原材料就必须采用预水解硫酸盐法来制备生产溶解浆。

吴淑芳等研究了杂交鹅掌楸木材材性、纤维形态和制浆性能,得出杂交鹅掌楸木材密度0.374g/cm,纤维长度1.34μm,长宽比48,在用碱量18%(Na2O计),硫化度20%条件下蒸煮,得到浆料卡伯值14.3,得率46.9%。庄爱华等研究了杂交鹅掌楸酸预水解制备溶解浆,通过稀酸预水解、硫酸盐蒸煮、ECF漂白等制备出阔叶木溶解浆,得出了最佳工艺条件为:稀酸液比1:4,酸浓0.5%,最高温度135℃,保温时间90min,蒸煮后浆料经OpDEpP漂白,得到甲纤含量91.67%,戊聚糖含量4.54%,粘度10.8mPa.s,白度84.35%ISO的浆料。宋晓峰等研究了预水解硫酸盐蒸煮法制备再生竹纤维浆粕的方法,分析了预水解硫酸盐蒸煮的原理,简要介绍了多段漂白工艺并测试了成品的的质量指标,得到的成品中α-纤维素的含量达到97%,灰分含量也降至0.16%。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

对原料进行分析,将杂交鹅掌楸预水解后进行硫酸盐法蒸煮,针对杂交鹅掌楸预水解后的硫酸盐蒸煮工艺指标:残氯、得率、卡伯值、粘度和白度对其进行优化,以用碱量、硫化度、最高温度、保温时间等参数来优选工艺条件。

研究计划:

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4. 研究创新点

采用杂交鹅掌楸作为原料,杂交鹅掌楸是南京林业大学自主创新的品种,具有较强的杂种优势,是速生阔叶材的一种,纤维细长,棕纤维素含量较高,是很好的造纸材料。

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