[发明专利]芦苇或秸秆纤维素浆粕的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学纤维技术领域，特别涉及一种芦苇或秸秆等纤维素浆粕的制备方法，它是采用蒸汽爆破预处理，再用有机溶剂处理芦苇或秸秆等植物纤维原料。

背景技术

现阶段再生纤维素纤维大都以棉浆、木浆、竹浆为原料，经粘胶法或溶剂法制备而成。但随着林木资源的日益紧缺、耕地面积的减少以及竹浆需要三年才可以使用的限制，寻找开发新的原材料来制成纤维素浆粕就成为当务之急。

芦苇在我国北方分布广泛，是一种自然生长的高产植物。同时，我国是农业大国，具有可观的农作物秸秆资源，因此，充分利用芦苇、秸秆等资源，对于做好我国廉价资源的合理开发与综合利用工作，对解决“三农问题”，改善农村生态环境，提高资源利用率，实现能源多元化，保障国家能源安全等方面具有重要的意义，同时对于一个资源贫乏的国家来说也是势在必行的。

芦苇的化学成分中含有纤维素48～54％、木质素约18.2％、戊聚糖约12.4％、灰分约2.8％；秸秆中含有纤维素含量约40～50％；蔗渣中含有水分45～50％，糖分1～4％，纤维45～52％，可溶性固体物1.5～6％；麦草中含有纤维素36.5％，戊聚糖20.6％，木质素17.6％，蜡状物质.6％，灰分5.8％，它们的纤维素含量与3年生的毛竹纤维素含量相当。过去芦苇、秸秆的应用主要局限于造纸工业，如果我们能够利用芦苇、秸秆等资源来制备纤维素浆粕，则不但原料充足，价格低廉，还可弥补木浆、棉浆、竹浆的供应不足及价格高的缺陷。因此开发一种经济环保的制备芦苇、秸秆等纤维素浆粕的方法就成了每一个化学纤维科研工作者的课题。

传统的制备纤维素浆粕的方法可以参考中国专利CN1308160A公开的“利用竹材生产粘胶纤维浆粕的工艺”的工艺，其工艺为：备料、开棉、碱预浸渍、蒸煮、倒料、洗涤、打浆、除砂、脱水浓缩、(预酸、氯化、碱化)、漂白、酸处理、洗涤、除砂、浓缩、抄造。其蒸煮之后，α-纤维素含量≥95.5％，平均聚合度≥600；漂白之后，α-纤维素含量≥93％，平均聚合度≥450，白度≥75％，粘度≥7.5mPa.s。其后，CN1974921A公开的“一种竹浆粕的制备方法”对其技术进行了改进，其工艺为：备料、蒸煮、倒料、洗涤、除砂、漂白、酸处理、洗涤、除砂、抄造，它主要采用马蹄形的备料方式，排除了蒸煮之后的筛选、疏解等步骤，优化了工艺参数，使得采用次氯酸盐直接漂白即可实现良好的效果。纵观现行的纤维素浆粕制备方法，都需要使用大量的氢氧化钠及次氯酸盐，生产方法复杂、工艺流程长、污染严重，难以满足生产发展的需要。随着人类环保意识的加强，采用无污染或少污染的制浆方法，在我国有着特殊的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有纤维素浆粕制备技术的不足，提供一种工艺简单、节能高效、清洁及无污染的芦苇或秸秆等纤维素浆粕的制备方法。

本发明所采用的技术方案是先用蒸汽爆破技术对芦苇或秸秆等植物纤维原料进行处理，再用有机溶剂对其进行处理，以完成纤维素制浆工艺。

本发明的芦苇或秸秆等纤维素浆粕的制备方法包括以下步骤：

1)将芦苇或秸秆等原料切成20～30mm长，除尘、筛选(除杂等)以备用；

2)将步骤1)得到的芦苇或秸秆等原料浸渍在试剂中进行预浸处理；

所述的预浸处理条件为：浸渍试剂为亚硫酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、稀硫酸、稀盐酸或乙酸等，浸渍试剂的质量浓度为1～20％，浴比为1：6～1：20，温度为常温～100℃，时间为1～48小时；

3)将经步骤2)得到的芦苇或秸秆等原料放入蒸汽爆破处理设备中进行汽爆处理；

所述的汽爆条件为：汽爆介质为水蒸汽、液态氨、二氧化硫、氮气或二氧化碳，压力为1～5Mpa，保压时间10～300秒后瞬间泄压；

4)将步骤3)得到的经蒸汽爆破处理后的芦苇或秸秆等原料水洗后浸泡在有机溶剂中进行处理；然后再经50～70℃、质量浓度为10％的有机溶剂洗涤、水洗、烘干即可制得芦苇或秸秆等纤维素浆粕；

所述的浸泡在有机溶剂中进行处理的工艺条件：有机溶剂质量浓度为20～80％，浴比为1：6～1：30，温度为100～250℃，时间为1～10小时。

所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、1，4-丁二醇，乙酸乙酯或乙酸等。

所述的秸秆原料为玉米秸秆、棉花秸秆、稻草、麦草或蔗渣等。

本发明与现有技术相比具有下列优点：