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    【生产实践】纤维反应助剂溶解浆生产中的应用

    阅读次数:     发布时间:2021-03-09 11:22:31

           溶解浆主要是以棉、棉短绒、木材、竹子等作为原料,经过不同方法处理制得的纯净度比较高的化学浆,其中树脂和灰分的含量低于0.5%,主要由90%~99%的纤维素、2%~4%的半纤维素和1%以下的木素组成。目前大约60%的溶解浆用于纺织行业生产黏胶纤维。

           根据国内外公开资料显示,在2019~2020年期间,全球新增的溶解浆产能大约有309万t,其中中国新增150万t左右,这150万t的溶解浆生产线在2018年已经改造完毕。在2019年上半年,中国的黏胶短纤产能总计增加70万t左右,在这种情况下,新增的150万t溶解浆生产线将会逐渐投入生产。随着溶解浆产能的迅速增加,改善产品质量,提升市场竞争力,成为各溶解浆生产厂家的工作重点。

           用于生产黏胶纤维的溶解浆,对浆料α-纤维素含量、树脂含量、戊糖含量、反应性能等指标要求比较高。浆料中α-纤维素含量越高,浆料会越纯净,成品纤维的得率越高,设备生产能力越强,生产中化学品的消耗量越低,产生的废液的回收越简化,成品纤维的质量也会越高;浆料中含有少量树脂,有利于改善黏胶的过滤性能,但树脂含量高,会影响纤维素磺化反应的均匀性,使黏胶浑浊,堵塞喷丝孔,影响生产效率;浆料中戊糖含量高,会造成成品纤维品质的下降。

           溶解浆的反应性能是指纤维素葡萄糖单元上的羟基与二硫化碳反应生成纤维素磺酸酯的能力,目前常用的评价方法是根据国家纺织行业标准(FZ/T50010.13-2011)测定的黏胶过滤值来反映生产过程中磺化纤维素经过溶解和熟化后的过滤性能,以纤维素磺酸酯先后通过过滤孔相同的容积所用的时间差来表示,时间越短,反应性能越好。浆料反应性能好,就能在消耗较少数量的NaOH和CS2的情况下,得到溶解性能好、过滤性能也好的纤维素磺酸酯溶液,所得到的黏胶纤维的可纺性也越好。

           在溶解浆的生产中使用纤维反应助剂,可以提高纤维素浆料在碱化时的均匀性和碱化反应程度,降低黏胶的表面张力,减小黏胶中的粒子数,改善浸渍、溶解效果,进而提高反应性能,同时对其他性能指标没有不利影响。本文介绍了纤维反应助剂在溶解浆实际生产实践中的应用效果。

           1  实验部分

           1.1原料与试剂

           太阳纸业自制溶解浆浆板机切好的浆板;纤维反应助剂;NaOH,盐酸,溴化钠,溴酸钠,硫代硫酸钠,碘化钾,可溶性淀粉,酚酞,氯化钠,CS2(试剂均为分析纯)。

           1.2浆料的处理

           将浆板烘干测定水分,同时取一定质量的浆板,分别加入浓度为0.1%的纤维反应助剂0.4kg/t浆、0.8kg/t浆、1.2kg/t浆。

           1.3浆料中α-纤维素含量、树脂含量、戊糖含量、反应性能的测定
    将加入纤维反应助剂的浆料,按照各个指标的行业或国家检测标准方法进行测定。


           1.4数据及分析

           1.4.1纤维反应助剂对浆料中α-纤维素含量的影响

           使用纤维反应助剂对浆料中α-纤维素的含量没有明显影响,随着纤维反应助剂用量的增加,浆料中α-纤维素的含量基本保持在95%以上,与未使用纤维反应助剂的空白样品的α-纤维素含量相当。

           1.4.2纤维反应助剂对浆料中戊糖、树脂含量的影响

           使用纤维反应助剂:

           (1)浆料中的戊糖含量从2.5%以上降到了2.5%以下,但随着纤维反应助剂用量的增加,浆料中的戊糖含量不再明显变化。

           (2)浆料中的树脂含量从0.2%左右降到了0.15%左右,随着纤维反应助剂用量的增加,浆料中的树脂含量略有下降。

           1.4.3纤维反应助剂对浆料反应性能的影响

           在不同反应性能浆料中加入不同用量的纤维反应助剂,浆料反应性能变化如表1所示。
     
    表1 不同助剂用量对浆料反应性能的影响
     
    助剂用量/(kg/t浆) 反应性能/s
    空白 4.48 79.98 80ml/min
    0.4 4.29 52.15 130ml/min
    0.8 3.48 23.58 62.18
    1.2 2.79 15.68 14.09
     
           从表1数据可以看出:

           (1)对于本身反应性能比较好的浆料,随着纤维反应助剂用量从0提高到1.2kg/t浆,浆料的反应性能变化不大。

           (2)对于本身反应性能较差的浆料,甚至不能完全通过的浆料,随着纤维反应助剂用量的增加,浆料的反应性能提升明显;当纤维反应助剂用量为1.2kg/t浆时,浆料反应性能可以降到20s以下,浆料反应性能提升80%左右。

           2  生产试验

           2.1应用过程

           根据以上实验结果,我们在公司溶解浆浆板线进行了纤维反应助剂的生产应用试验:将纤维反应助剂稀释,在浆板干燥过程中喷淋在浆料表面,纤维反应助剂初始加入量为0.3kg/t浆,生产运行稳定后,逐渐调整纤维反应助剂用量,检测纤维反应助剂用量改变过程中,溶解浆浆料α-纤维素含量、戊糖含量、树脂含量、反应性能的变化,最终纤维反应助剂用量稳定在0.6kg/t浆。

           2.2应用效果

           2.2.1使用浆料助剂后α-纤维素含量、树脂含量、戊糖含量的变化在生产实践中使用纤维反应助剂:

           (1)浆料中α-纤维素含量没有明显变化,随着纤维反应助剂用量从0.3kg/t浆增加到0.8kg/t浆。浆料中α-纤维素含量均在96%左右;在纤维反应助剂用量0.6kg/t浆下长时间运行,浆料中α-纤维素含量保持在96%左右。

           (2)浆料中戊糖含量从2.5%~3.0%降到2.0%~2.5%。随着纤维反应助剂用量从0.3kg/t浆增加到0.8kg/t浆,浆料中戊糖含量没有继续降低;在纤维反应助剂用量0.6kg/t浆下长时间运行,浆料中戊糖含量保持在2.0%~2.5%。

           (3)浆料中树脂含量从0.15%~0.20%降到0.10%~0.15%。随着纤维反应助剂用量从0.3kg/t浆增加到0.8kg/t浆,浆料中树脂含量没有继续降低;在纤维反应助剂用量0.6kg/t浆下长时间运行,浆料中戊糖含量保持在0.10%~0.15%。

           2.2.2应用前后浆料反应性能的变化

           使用纤维反应助剂0.3kg/t浆,浆料的反应性能明显提升,从70s左右降到50s以下。随着纤维反应助剂用量的增加,浆料反应性能持续改善;当纤维反应助剂用量增加至0.8kg/t浆,纤维反应助剂降至20s以下;当纤维反应助剂用量稳定在0.6kg/t浆时,浆料反应性能稳定在20~30s,纤维反应性能提升40%~80%。

           3  结论

           在溶解浆干燥过程中,使用纤维反应助剂,对浆料的α-纤维素含量没有不利影响;浆料的戊糖含量、树脂含量略有下降;浆料的反应性能明显提升。随着纤维反应助剂用量逐渐增加到0.8kg/t浆,浆料的α-纤维素含量、树脂含量、戊糖含量没有明显变化,浆料的反应性能随着纤维反应助剂用量的增加而继续提升;当纤维反应助剂稳定在0.6kg/t浆时,浆料反应性能可以控制在20~30s范围内,比未使用纤维反应助剂浆料的反应性能提升40%~80%。