[发明专利]将棉基原料制浆的方法

说明书

本发明涉及一种将棉基原料制浆用于生产溶解浆粕的方法。更具体地，本发明涉及在碱性条件下与气体氧化剂组合生产溶解浆粕的方法。本发明还涉及可通过将棉基原料制浆得到的溶解浆粕，特别是可通过本发明的方法得到的溶解浆粕，这样的溶解浆粕用于生产再生纤维素模制体的用途，以及生产包括这样的溶解浆粕的莱塞尔或粘胶的方法。

发明领域

本发明涉及一种将棉基原料制浆用于生产溶解浆粕的方法。更具体地，本发明涉及用于在碱性条件下与气体氧化剂组合生产溶解浆粕的方法。本发明还涉及可通过将棉基原料制浆得到的溶解浆粕，特别是可通过本发明的方法得到的溶解浆粕，这样的溶解浆粕用于生产再生纤维素模制体的用途，以及生产包含这样的溶解浆粕的莱塞尔或粘胶的方法。

发明背景

溶解浆粕是基本上纯的纤维素，是化学工业中用于各种目的的重要原料。溶解浆粕例如用于再生纤维素模制体的生产和作为纤维素的化学衍生化的原料。再生纤维素模制体是由溶解浆粕制成的三维或二维物体(如薄膜和纤维)。由溶解浆粕制成的典型的再生纤维素模制体是粘胶、莫代尔和莱塞尔。化学衍生化的纤维素的典型实例是甲基纤维素、三乙酸纤维素、硝酸纤维素、羧甲基纤维素和乙基纤维素。甲基纤维素通常用作增稠剂或乳化剂，三乙酸纤维素用于生产薄膜和纤维。

溶解浆粕的特征在于其高化学纯度和低半纤维素含量，这是上述下游用途所需的。溶解浆粕主要由浆用木材(即生长用于生产浆粕目的的木材)通过所谓的亚硫酸盐法或所谓的kraft法制成。只有一小部分溶解浆粕是由棉基原料制成，棉基原料是一种替代的纤维素来源。

由浆用木材制成的溶解浆粕具有固有的局限性和缺点。例如，从浆用木材生产溶解浆粕的方法相当低效，因为大部分浆用木材由半纤维素和木质素组成，这些组分必须在制备溶解浆粕的过程中去除。此外，砍伐森林和非法采伐是与从浆用木材生产溶解浆粕相关的主要问题。浆用木材可以可靠且可持续的方式种植，但如果忽视这一点，则生态、社会和气候后果可能是巨大的。另一方面，溶解浆粕的全球市场一直在快速增长。因此，需要用于生产溶解浆粕的替代的纤维素源来满足对溶解浆粕的不断增长的需求。

迄今为止，由棉基原料工业生产溶解浆粕基本上限于使用棉短绒作为原料。为了生产溶解浆粕，在苛刻的条件下处理棉短绒，以去除杂质如种子壳或棉秆残渣并降低棉纤维的高聚合度(DP)。因此，在将棉短绒制浆中，通常施加高于150℃的高反应温度并组合广泛使用的过程化学品。由于所需的高反应温度，发生纤维素降解反应并导致产率的大量损失，从而对产品造成价格压力。除了实际的制浆工艺之外，还需要多阶段漂白工艺来达到所需的白度水平，以便允许将棉短绒浆粕用于溶解浆粕应用。所述多阶段漂白方法通常需要使用环境有害的化学品(例如Cl₂、ClO₂、H₂O₂、NaClO)。

此外，通过本领域已知方法由棉短绒浆粕产生的溶解浆粕在再生纤维素模制品的生产(通过例如粘胶或莱塞尔工艺)中通常具有比常规木基溶解浆粕更低的反应性。因此，棉短绒浆粕的使用通常限于特殊应用，如生产纤维素衍生物(乙酸酯、醚)。迄今为止，棉绒纤维尚未在工业规模上加工成溶解浆粕。

因此，需要开发从非浆用木材的纤维素源生产溶解浆粕的改进方法。特别是，需要改进从棉短绒生产溶解浆粕的现有方法，并提供从其他棉基原料生产溶解浆粕的其他方法，其他棉基原料提供纤维素的可持续来源和浆用木材使用的替代物。

由棉基原料产生的溶解浆粕通常必须满足一定的质量要求，以便可用作下游应用的原料，特别是用于再生纤维素模制体的生产。例如，产生的溶解浆粕应该具有高纯度，即，它应该基本上不含不需要的污染物，如木质素、蜡、油、染料、多芳烃和杂芳族化合物，并且它应该具有低含量的半纤维素。此外，对于一些下游应用，溶解浆粕理想地具有高水平的白度、均匀的分子量分布(MWD)和在一定范围内的限定粘度，这是例如用于生产纺织品的特别期望的特性。所有这些因素都可能影响溶解浆粕在下游应用如粘胶、莫代尔或莱塞尔工艺中的反应性。