离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法技术

本发明专利技术公开了离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法，使用离子液体协同超声对未漂白的硫酸盐浆进行预处理，然后将预处理后的硫酸盐浆进行ECF漂白。本发明专利技术针对漂白过程中氧脱木素选择性差引起纤维严重降解致使漂白纸浆物理强度低的问题，本发明专利技术提出采用离子液体协同超声波预处理的方法，利用超声波的物理空化作用与离子液体的化学处理效果，在漂白过程中使纸浆纤维结构疏松而提高纸浆纤维的润胀和细纤维化程度，使木素易于脱除，从而避免漂白过程中纤维的氧化损伤，不仅可以改善阔叶木纸基材料的物理强度性能，还能提高纸基材料的白度。

【技术实现步骤摘要】
离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法
本专利技术涉及属于造纸
，具体涉及一种离子液体协同超声波预处理桉木ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术有关的背景信息，而不必然构成现有技术。制浆造纸工业是国民经济重要基础原材料产业之一，在全球工业制造业中一直占据着重要地位。纸和纸板的生产消费水平已成为衡量一个国家经济发展水平和社会进步的重要标志。自2012年以来，我国纸和纸板的总产量已超过全球产量的四分之一，稳居世界第一。目前世界造纸工业主要以木材资源为主，木材纤维原料在造纸原料中的比例达到了94％，其中杨木、桉木等阔叶木在制浆造纸生产中所占的比重不断加大。随着造纸技术对可持续清洁生产的重视，造纸企业多采用清洁脱木素技术，如全无氯(TCF)、无元素氯(ECF)漂白技术，从而大大降低了废水中有机污染物的含量。但是ECF主要通过氧化反应漂白，特别是氧漂易造成碳水化合物的降解，使纤维聚合度降低而影响纸浆成纸的物理性能如抗张强度较低等。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法，不仅能提高硫酸盐漂白浆的成纸物理强度性能，还能提高硫酸盐漂白浆的白度。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：本专利技术第一方面是提供离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法，使用离子液体协同超声对未漂白的硫酸盐浆进行预处理，然后将预处理后的硫酸盐浆进行ECF漂白。离子液体是一种完全由阴阳离子组成，在室温下即呈现液态的低温熔融盐，其具有热稳定性好、可回收、不挥发、溶解性好等特点。离子液体处理植物纤维会对纤维素的结晶度和晶型产生影响，同时能润胀纤维，增加比表面积，增强纤维之间的结合力。另外，离子液体也可以选择性分离木质纤维化学组分，提升漂白效果，增强纤维物理强度。超声波处理技术具有低能耗、无污染、安全、廉价的特点。利用超声波处理的空化作用产生高压及高压产生的冲击波作用于纤维表面，产生应力应变集中，致使纤维内部结构发生变化，导致微晶错位，纤维松散，比表面积增加，结晶度下降，无定型区增大，增强纤维间的结合强度，改善纸浆的物理和光学性能；同时，超声处理后的纤维也有着较好的保水值和可及性；超声辅助离子液体处理能够改善植物纤维表面电荷密度和纤维比表面积，从而改善纸浆的抗张、撕裂和耐破性能。本专利技术的设计构思为：针对漂白过程中氧脱木素选择性差引起纤维严重降解致使漂白纸浆物理强度低的问题，本专利技术提出采用离子液体协同超声波预处理的方法，利用超声波的物理空化作用与离子液体的化学处理效果，在漂白过程中使纸浆纤维结构疏松而提高纸浆纤维的润胀和细纤维化程度，使木素易于脱除，从而避免漂白过程中纤维的氧化损伤，不仅可以改善阔叶木纸基材料的物理强度性能，还能提高纸基材料的白度。本专利技术的第二方面是提供一种上述方法制备的纸基材料。该纸基材料不仅具有更好的物理强度性能，而且具有更高的白度。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术通过离子液体协同超声波预处理，使制备得到的纸基材料具有较高的耐折度、抗张强度、耐破度、撕裂度等优点，适合制备多种类型的纸基材料。(2)本专利技术中的离子液体预处理，对纤维起到了保护作用，减轻了其在后续漂白过程中的碱性降解，提高了纸浆纤维质量，而且所用离子液体结构稳定，零蒸气压，可回收利用，绿色环保。(3)本专利技术预处理方法使阔叶材纸浆漂白性能得到改善，可降低漂白化学药剂用量，提高漂白效率，降低污染负荷。(4)本专利技术处理方法简单、实用性强，易于推广。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。鉴于存在ECF能够通过氧化反应漂白使纤维聚合度降低而影响纸浆成纸的物理性能不足，为了解决如上的技术问题，本公开提出了离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法。本公开的一种典型实施方式，提供了离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法，使用离子液体协同超声对未漂白的硫酸盐浆进行预处理，然后将预处理后的硫酸盐浆进行ECF漂白。本公开的设计构思为：针对漂白过程中氧脱木素选择性差引起纤维严重降解致使漂白纸浆物理强度低的问题，本专利技术提出采用离子液体协同超声波预处理的方法，利用超声波的物理空化作用与离子液体的化学处理效果，在漂白过程中使纸浆纤维结构疏松而提高纸浆纤维的润胀和细纤维化程度，使木素易于脱除，从而避免漂白过程中纤维的氧化损伤，不仅可以改善阔叶木纸基材料的物理强度性能，还能提高纸基材料的白度。根据本专利技术的专利技术构思，特别针对桉木硫酸盐浆，采用离子液体协同超声波预处理，然后在漂白过程中用ECF法漂白，可以得到物理强度性能及白度较好的纸浆。该实施方式的一种或多种实施例中，未漂白的硫酸盐浆为桉木经硫酸盐法蒸煮得浆料。该实施方式的一种或多种实施例中，所述超声的时间为40～80min。该实施方式的一种或多种实施例中，离子液体的用量为5～15wt％。经过大量实验验证与分析，为了获得最佳的预处理效果，超声的时间为60min，离子液体的用量为10wt％。该实施方式的一种或多种实施例中，离子液体的阴离子包含硫酸氢根离子或氯离子中的一种或几种的混合。所述离子液体的阳离子包含1-丁基3-甲基-咪唑离子、2-羟乙基三甲铵离子、三乙基铵离子中的一种或几种的混合。1-丁基3-甲基-咪唑离子的结构式为：2-羟乙基三甲铵离子的结构式为：三乙基铵离子中的结构式为：该实施方式的一种或多种实施例中，所述ECF漂白的程序为OAD1ED2，其步骤为：首先，对预处理的纸浆进行O段氧气脱氧木素，O段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行A段酸处理，A段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行D1段二氧化氯漂白，D1段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行E段过氧化氢漂白，E段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行D2段二氧化氯漂白，D2段漂白结束，洗涤纸浆得到漂白纸浆。OAD1ED2漂白程序的具体方式为：O段氧脱木素工艺条件为浆浓10％、NaOH用量3wt％、氧压0.5MPa、温度100℃、时间60min和MgSO4用量0.6wt％；A段酸处理工艺条件为pH值3.5～4.5和时间120min；D1段二氧化氯漂白工艺条件为：二氧化氯用量0.7wt％、pH值2～3、温度70℃、浆浓10％和时间30min；E段过氧化氢漂白工艺条件为过氧化氢用量1wt％、浆浓10wt％、pH值11～12、温度90℃和氧压0.4MPa；D2段二氧化氯漂白工艺条件为二氧化氯用量0.8wt％、pH值2-3、温度75℃、浆浓10wt％和时间120min。该实施方式的一种或多种实施例中，提供了一种效果更好的离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法，步骤如下：(1)蒸煮：取桉木片，放入蒸煮锅中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法，其特征是，使用离子液体协同超声对未漂白的硫酸盐浆进行预处理，然后将预处理后的硫酸盐浆进行ECF漂白。

【技术特征摘要】
1.离子液体协同超声处理ECF漂白硫酸盐浆制备纸基材料的方法，其特征是，使用离子液体协同超声对未漂白的硫酸盐浆进行预处理，然后将预处理后的硫酸盐浆进行ECF漂白。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，未漂白的硫酸盐浆为桉木经硫酸盐法蒸煮得浆料。3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述超声的时间为40～80min；优选的，超声的时间为60min。4.如权利要求1所述的方法，其特征是，离子液体的用量为5～15wt％；优选的，离子液体的用量为10wt％。5.如权利要求1所述的方法，其特征是，离子液体的阴离子包含硫酸氢根离子或氯离子中的一种或几种的混合；所述离子液体的阳离子包含1-丁基3-甲基-咪唑离子、2-羟乙基三甲铵离子、三乙基铵离子中的一种或几种的混合。6.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述ECF漂白的程序为OAD1ED2，其步骤为：首先，对预处理的纸浆进行O段氧气脱氧木素，O段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行A段酸处理，A段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行D1段二氧化氯漂白，D1段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行E段过氧化氢漂白，E段结束后对纸浆进行洗涤；然后进行D2段二氧化氯漂白，D2段漂白结束，洗涤纸浆得到漂白纸浆。7.如权利要求6所述的方法，其特征是，OAD1ED2漂白程序的具体方式为：O段氧脱木素工艺条件为浆浓10％、NaOH用量3wt％、氧压0.5MPa、温度100℃、时间60min和MgSO4用量0.6％；A段酸处理工艺条件为pH值3.5～4.5和时间120min；D1段二氧化氯漂白工艺条件为：二氧化氯用量0.7wt％、pH值2～3、温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂花，齐乐天，陈嘉川，彭建民，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37