一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料，该材料的高锰酸钾值为80～100；其制备方法为：S1、在竹类植物原料中加入对绝干原料量8～10%的氢氧化钾溶液，其料液比为1:3～4；S2、通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110～125℃时保温50～60分钟。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术的高性能纤维材料，以竹类植物为原料，通过除有机溶剂制浆以外的方法进行制备，在制备过程中通过降低蒸煮液用量，缩短蒸煮的时间，制备出高性能的竹纤维材料。化学药液用量的减少以及蒸煮时间的缩短都会降低企业的生产成本，而得到高得率的高性能竹纤维材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料，该材料的高锰酸钾值为80～100；其制备方法为：S1、在竹类植物原料中加入对绝干原料量8～10%的氢氧化钾溶液，其料液比为1:3～4；S2、通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110～125℃时保温50～60分钟。本专利技术的有益效果是：本专利技术的高性能纤维材料，以竹类植物为原料，通过除有机溶剂制浆以外的方法进行制备，在制备过程中通过降低蒸煮液用量，缩短蒸煮的时间，制备出高性能的竹纤维材料。化学药液用量的减少以及蒸煮时间的缩短都会降低企业的生产成本，而得到高得率的高性能竹纤维材料。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
通常认为造纸及溶解用纸浆是利用木材生产，所述溶解用纸浆指纤维素纸浆，是指日后可以用所述纤维素纸浆制作成纤维的纸浆。但随着木材资源不足，人们试图利用非木材植物纤维等原料制造纸浆。 所使用的非木材植物类有桑树韧皮、大麻、棉、马尼拉麻等。目前用植物纤维生产纸浆的方法有化学法、机械法、化学机械法。化学法制浆是借助化学作用，通过除去植物纤维原料中的某些成分，是原料离解成浆，是一种应用最广泛的制浆方法。在化学蒸煮中又分石灰法、烧碱法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐法、亚硫酸盐法蒸煮。 中国专利2007101296351公开了一种以禾草植物为原料制备的高硬度浆及其制备方法，其以禾草植物为原料，采用亚硫酸氨法、蒽醌-烧碱法、硫酸盐和亚硫酸钾法制备高硬度浆。 中国专利200510108294.0公开了一种利用竹子生产纤维素纸浆的方法及其纸浆，其采用的是蒽醌-烧碱法制备竹纤维纸浆，减少药品和能源的消耗，漂白过程中尽可能减少所产生的二氧芑等有害物；在预水解过程中所生产的半纤维素能生产木糖。 但目前并没有与制备高得率高性能竹纤维相关的工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种降低蒸煮液用量、缩短蒸煮时间、降低生产成本、高得率的以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料及其制备方法。 本专利技术的目的通过以下技术方案来实现:一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料，该材料的高锰酸钾值为80?100。 优选的，所述的高锰酸钾值为85?95。 所述的一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料的制备方法，它包括以下步骤:51、在竹类植物原料中加入对绝干原料量8?10%的氢氧化钾溶液，其料液比为1:3? 4；52、通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110?125°C时保温50?60分钟，得到竹纤维材料。 所述的步骤SI中，在向竹类植物原料中加入氢氧化钾溶液之前，还包括对竹类植物原料进行浸溃的过程，浸溃处理采用的方式为:将浸溃液浸溃竹类植物原料，使料液比达到1:3?4，在常压下于85°C以上于螺旋浸溃器中保温和混合50分钟以上。 优选的，将浸溃液浸溃竹类植物原料，使料液比达到1:3?4，在常压下于85?95°C之间于螺旋浸溃器中保温混合50?80分钟。 所述的浸溃液为碱溶液或碱溶液与黑液的混合液,所述碱溶液为对绝干原料量8?12%的氢氧化钾溶液，所述黑液的浓度为8?10° Β? (20°C)。 所述的步骤S2中，在加热升温时将所述的竹类植物原料放在蒸煮器中，所述蒸煮器为蒸球、立式蒸煮锅或连续蒸煮器。 所得到的高性能应用型竹纤维材料的得率为60?72%。 竹类植物原料为慈竹、毛竹中的一种或者两种的混合。 本专利技术具有以下优点:本专利技术的高性能纤维材料，以竹类植物为原料，通过除有机溶剂制浆以外的方法进行制备，在制备过程中通过降低蒸煮液用量，缩短蒸煮的时间，突破了竹子致密、皮厚处理困难的技术瓶颈，实现了化学与机械优势的互补，使纤维得率提高到了 70-85%，生产出了高强度、高得率、高品质清洁纤维,使竹纤维性能接近并局部超过了针叶木纤维制备出高性能的竹纤维材料。化学药液用量的减少以及蒸煮时间的缩短都会降低企业的生产成本,而得到高得率的高性能竹纤维材料。 利用低碱、无硫生产工艺，在生产过程中将无二氧化硫、二噁英等有害物质的产生，生产出不含二氧化硫、二噁英等有害物质的高性能生物质竹纤维新材料，可以杜绝生产过程中臭气的产生及减少COD排放量达70%以上。现有技术中蒽醌的加入可以减少蒸煮时间，保护纤维素及半纤维素，但是会加深脱木素，而本专利技术要求尽量保留一定量的木素，故蒽醌的加入不适合本专利技术所要达到的技术效果。 本专利技术利用钾法低温分离技术提取高得率、高强度竹纤维材料，生产的高性能竹纤维材料打浆度为16?25° SR，裂断长为5.1m,耐折次数为65?80次，白度为22?25%IS0，所制备的以竹类植物为原料制备的高性能竹纤维材料的质量超过了现有的阔叶木浆，部分指标甚至还超过了针叶木浆的质量，采用本专利技术生产的高性能竹纤维材料制成的纸张抗张指数> 50N*m/g，撕裂指数> 7mN*m2/g,同时有效保护了竹纤维的原有抗菌、抑菌性、除螨的特性。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述，本专利技术的保护范围不局限于以下所述:一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料，该材料的高锰酸钾值为80?100，优选为85?95。 所述的一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料的制备方法包括以下步骤:51、在竹类植物原料中加入对绝干原料量8?10%的氢氧化钾溶液，其料液比为1:3? 4；52、通入蒸汽进行加热，加热升温至温度为110?125°C时保温50?60分钟，得到竹纤维材料。 所述的蒸煮方法所用的蒸煮药液少，不含硫化物，蒸煮和保温的时间短，是一种既经济又环保的蒸煮方法。 蒸煮过程是制浆的关键步骤，由于木材与竹材原料的组织结构、微观结构、化学组成以及木素分子结构等均有差异，因此，在蒸煮过程中脱木素反应历程也有很大的差别。对于竹类原料烧碱法蒸煮脱木素反应历程，包括升温和保温两段。 蒸煮的过程一般包括三个过程:1、蒸煮液向原料内部渗透的过程。2、碱液与原料起化学反应的过程；3、反应物从原料中溶出的过程。此三过程既分阶段，又几乎同时交叉进行，根据不同材料的需要，适当的除去原料中的木素和杂质，使纤维之间的结合力下降，促使纤维离解成浆。因此，蒸煮的目的在于利用蒸煮液的作用，适当地除去原料中的木素，尽可能保留纤维素和半纤维素以利于造纸。在蒸煮过程中，由于高温蒸煮以及化学蒸煮药液的作用，原料中的木素、纤维素和半纤维素以及其他成分均会发生一定的化学变化，受到不同程度的降解和损伤。 针对竹类植物纤维这种特殊的制浆原料，本专利技术的方法中，对化学蒸煮药液进行了严格的控制，将其浓度降低，减少对制浆所需要成分如纤维素、半纤维素、木素的降解和损伤。同时，在低温蒸煮的过程中，本专利技术的方法中尽可能降低蒸煮温度的方法，使得竹类植物处于高温的时间缩短，因而减少了竹类植物原料中各组分的降解。因此，本专利技术的方法中最大限度的保护了竹类植物原料中制浆所需的成分，同时大大缩短了保温时间，大大降低了能耗。 本专利技术采用的钾法工艺就是利用碱液的作用，适当的除去原料中的木素，尽可能保留纤维素和半纤维素以利于造纸。实际上在蒸煮过程中由于高温强碱的作用，原料中的木素、纤维素、半纤维素以及其他成分均会发生一定的化学变化，受到不同程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以竹为原料制备的高得率高性能竹纤维材料，其特征在于：该材料的高锰酸钾值为80～100。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周骏，刘建兵，朱清云，范武毅，
申请(专利权)人：四川省西龙生物质材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51