蒸煮木质纤维素材料的方法技术

一种蒸煮木质纤维素材料的方法，其包括以下步骤：提供木质纤维素材料和pH为至少约10的苛性组合物。该苛性组合物包括水、碱金属或者碱土金属氢氧化物、和基于该组合物总重量为至多约1重量％的支化的蒸煮添加剂。该支化的蒸煮添加剂具有结构：其中A是至少一种亚烷氧基基团，并且各个亚烷氧基基团具有2-4个碳原子，n是0或1，B是具有8-15个碳原子的支化的脂肪族烃基团，X是H或B-O-(A)m，和各个m独立地平均值为3-30，和其中该苛性组合物的使用ASTM D2281测量的德拉夫斯润湿时间小于100秒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蒸煮木质纤维素材料的方法专利
本专利技术总体涉及一种蒸煮木质纤维素材料的方法。更具体地，该方法使用了包括特定的支化的蒸煮添加剂的苛性组合物。相关领域说明作为本领域公知的，木质纤维素材料(例如木片)包括木质素和纤维素。木质素和纤维素将木质纤维素材料结合在一起。纤维素可以从该木质纤维素材料中回收，并且用于形成其它产物。在制造木浆的硫酸盐法制浆中，木片是在高温下在蒸煮器中在苛性溶液中蒸煮的。该木片在苛性溶液中溶胀，这允许苛性溶液渗入木片中。该苛性溶液溶解了木片和木片中的木质素，并且能够回收纤维素。典型地，并非全部的木片被溶解，由此导致必须从苛性溶液中筛出许多木片并且除去。这种过筛降低了能够回收的纤维素的最终收率，增加了加工时间和增加了成本。因此，还需一个机会来开发改进的方法。专利技术概述和优点本专利技术提供了一种蒸煮木质纤维素材料的方法。该方法包括以下步骤：提供木质纤维素材料和提供pH为至少约10的苛性组合物。该苛性组合物包括水、碱金属氢氧化物或者碱土金属氢氧化物、和基于该组合物总重量为至多约1重量％的支化的蒸煮添加剂。该支化的蒸煮添加剂具有结构：其中A是至少一种亚烷氧基基团，并且各个亚烷氧基基团具有2-4个碳原子，n是0或1，B是具有8-15个碳原子的支化的脂肪族烃基团，X是H或者B-O-(A)m，且各个m独立地平均值为3-30，和其中该苛性组合物的使用ASTMD2281测量的德拉夫斯润湿时间小于100秒。除了前述步骤之外，该方法还包括以下步骤：将该木质纤维素材料和该苛性组合物合并来形成混合物和加热该木质纤维素材料和/或该苛性组合物来蒸煮该木质纤维素材料。该支化的蒸煮添加剂促进了木质纤维素材料被水润湿，既而又允许该苛性组合物渗入和溶解该木质纤维素材料。如果包括，则该支化的蒸煮添加剂的磷酸酯基团典型地增加了支化的蒸煮添加剂在苛性组合物中的溶解性，由此总体增加了该苛性组合物润湿和渗透木质纤维素材料的能力。该支化的蒸煮添加剂的亚烷氧基基团典型地增加了该支化的蒸煮添加剂的亲水性和增加了该苛性组合物渗透木质纤维素材料的能力。该支化的脂肪族烃基团典型地增加了该支化的蒸煮添加剂的疏水性和增加了该苛性组合物与木质纤维素材料相互作用的能力，这进一步有助于蒸煮。德拉夫斯润湿时间小于100秒表示该支化的蒸煮添加剂有效地润湿了木质纤维素材料，以使得水和苛性组合物与木质纤维素材料相互作用和渗透木质纤维素材料。降低的德拉夫斯润湿时间可使得只需要使用不太强烈的条件，包括较低的温度，更短的驻留时间和不太极端的碱度。附图说明本专利技术的其它优点将容易理解，因为当结合附图来考虑时，其通过参考下面的详细说明而同样变得更好理解，其中：图1包括表1，其中阐述了实施例中所评价的各个组合物和对比组合物，并且分类，以使得全部的组合物组织在一起和全部的对比组合物组织在一起。表1包括了各个组合物和对比组合物的德拉夫斯润湿时间。图2包括表2，其中阐述了实施例中所评价的各个组合物和对比组合物，并且相对于德拉夫斯润湿时间以升序分类。表2包括与表1相同的数据。图3A、3B和3C分别包括表3A、3B和3C，其中通过温度阐述了实施例中所评价的各个组合物和对比组合物，并且相对于德拉夫斯润湿时间以升序分类。图4A和4B分别包括表4A和4B，其中通过添加剂的重量百分比阐述了实施例中所评价的各个组合物和对比组合物，并且相对于德拉夫斯润湿时间以升序分类。图5A、5B、5C、5D、5E和5F分别包括表5A、5B、5C、5D、5E和5F，其中通过氢氧化钠的重量百分比阐述了实施例中所评价的各个组合物和对比组合物，并且相对于德拉夫斯润湿时间以升序分类。图6是作为表面老化的函数，在9％的NaOH中的0.2％蒸煮添加剂的动态表面张力的线图，如实施例所述。图7是作为浓度的函数，在9％的NaOH中的蒸煮添加剂的临界胶束浓度的线图，如实施例所述。图8是作为时间的函数，在北方白桦(NorthernWhiteBirch)上，在9％的NaOH中的0.05％蒸煮添加剂的液滴的接触角的线图，如实施例所述。本专利技术具体说明本专利技术提供一种蒸煮木质纤维素材料的方法。最典型地，该木质纤维素材料包括木质素和纤维素二者。术语“木质纤维素材料”没有特定限制，并且可以进一步限定为或者包括这样的材料(或其前体)，其得自木材、甘蔗渣、稻草、亚麻残留物、坚果壳、谷粒壳或者包括木质素和纤维素的任何材料，及其组合，或者基本由以上组成(例如不含非木质纤维素材料)或者由以上组成。在不同的实施方式中，该木质纤维素材料是由硬木和/或软木的不同物质制备的，如本领域所理解的。该木质纤维素材料可以得自多种方法，例如通过将圆木、工业木材残留物、树枝、粗的制浆用木材等粉碎成锯屑、木片、薄片、圆片、条束、稀松布、纤维、片等形式的物质。最典型地，该木质纤维素材料进一步限定为木片、木块或木浆。本专利技术的方法部分地或者完全地蒸煮或者破碎了上述木质素，并且典型地允许从木质纤维素材料中回收纤维素。换言之，这种方法典型地用于制备木质纤维素材料，以使得纤维素可以从其中回收。该纤维素可以使用本领域已知的任何多种不同的方法来回收。本专利技术的方法可以包括相对于纤维素回收的这样的方法的一个或多个步骤，但是这样的步骤是不需要的。本专利技术的方法包括提供木质纤维素材料的步骤。该提供步骤没有特别限制，并且可以包括传递、供给等。在不同的实施方式中，该提供步骤可以进一步限定为如上所述，通过研磨、切削、粉化、粉碎、撕碎和切割所述木质纤维素材料或者其前体来提供一种或多种形式的木质纤维素材料。苛性组合物：该方法还包括提供pH为至少约10的苛性组合物的步骤。可以涵盖的是，该苛性组合物可以具有为约10或者超过约10的任何pH，包括分数值，例如±0.1，0.2，0.3，0.4或0.5。正如以上所述，该提供步骤没有具体限制。在一种实施方式中，该苛性组合物是购买的。在另外一种实施方式中，该苛性组合物是配制的或者制造的。该苛性组合物也可以描述为碱性组合物。该苛性组合物的pH是至少约10，并且在不同的实施方式中pH是10-14，11-13，12-13等(包括分数值)。该苛性组合物还可以具有超过14的pH。该苛性组合物包括水、碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物，和基于组合物总重量为至多约1重量％的支化的蒸煮添加剂。水：对于水的类型或者纯度没有具体限制，并且可以包括蒸馏水、井水、自来水等。另外，水在苛性组合物中的存在量也没有具体限制。在不同的实施方式中，水的存在量大于5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98或99重量份，基于每100重量份的苛性组合物。在其它实施方式中，水的存在量是90-99或者95-99重量份，基于每100重量份的苛性组合物。可以预期的是一个或多个前述值可以是前述范围内的任何值或者值的范围，包括整数和分数，和/或可以变化±5％、±10％、±15％、±20％、±25％、±30％等。碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物：提及金属氢氧化物时，该金属氢氧化物可以进一步限定为碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物和/或碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物的组合。这些金属氢氧化物也典型地描述为强碱。典型地，该金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸煮木质纤维素材料的方法，所述方法包括以下步骤：A.提供木质纤维素材料；B.提供pH是至少约10的苛性组合物，且该苛性组合物包含：(i)水，(ii)碱金属氢氧化物或者碱土金属氢氧化物，和(iii)基于该组合物总重量至多约1重量％的具有下面结构的蒸煮添加剂：其中A是至少一种亚烷氧基基团，并且各个亚烷氧基基团具有2‑4个碳原子，n是0或1，B是具有8‑15个碳原子的支化的脂肪族烃基团，X是H或者B‑O‑(A)m，和各个m独立地平均值为3‑30，和其中该苛性组合物的使用ASTM D2281测量的德拉夫斯润湿时间小于100秒；C.将该木质纤维素材料和该苛性组合物合并来形成混合物；和D.加热该木质纤维素材料和/或该苛性组合物来蒸煮该木质纤维素材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.09 US 61/596,9041.一种蒸煮木质纤维素材料的方法，所述方法包括以下步骤：A.提供木质纤维素材料；B.提供pH是至少10的苛性组合物，且该苛性组合物包含：(i)水，(ii)碱金属氢氧化物或者碱土金属氢氧化物，和(iii)基于该组合物总重量至多1重量％的具有下面结构的支化的蒸煮添加剂：其中A是至少一种亚烷氧基基团，并且各个亚烷氧基基团具有2-4个碳原子，n是0或1，B是具有8-15个碳原子的支化的脂肪族烃基团，X是H或者B-O-(A)m，和各个m独立地平均值为3-30，和其中该苛性组合物的使用ASTMD2281测量的德拉夫斯润湿时间小于100秒，和其中该苛性组合物没有硫化物；C.将该木质纤维素材料和该苛性组合物合并来形成混合物；和D.加热该木质纤维素材料和/或该苛性组合物来蒸煮该木质纤维素材料。2.权利要求1所述的方法，其中该支化的蒸煮添加剂包含具有下面的结构的化合物的混合物：其中各个A独立地是至少一种亚烷氧基基团且各个亚烷氧基基团具有2-4个碳原子，各个m独立地平均值是3-14，和各个B独立地是具有8-15个碳原子的支化的脂肪族烃基团。3.权利要求2所述的方法，其中该苛性组合物包含具有下面的结构的另外的支化的蒸煮添加剂：其中A是至少一种亚烷氧基基团，其中各个亚烷氧基基团具有2-4个碳原子，m是3-14，和B是具有8-15个碳原子的支化的脂肪族烃基团。4.权利要求2或3所述的方法，其中所述混合物的化合物具有下面的结构：其中各个D是亚丙氧基基团和各个E是亚乙氧基基团，和其中x的平均值是0-4和y的平均值是3-14。5.权利要求3所述的方法，其中该另外的支化的蒸煮添加剂进一步限定为具有下面的结构：其中D是亚丙氧基基团和E是亚乙氧基基团，并且其中x的平均值是0-4和y的平均值是3-14。6.权利要求2所述的方法，其中所述混合物的化合物具有下面的结构：其中各个A是至少一个亚乙氧基基团，各个m的平均值是5，和各个B是具有10个碳原子的支化的脂肪族烃基团。7.权利要求2或3所述的方法，其中所述混合物的化合物具有下面的结构：其中各个D是亚丙氧基基团和各个E是亚乙氧基基团，并且其中各个x的平均值是2和各个y的平均值是5。8.权利要求6所述的方法，其中该苛性组合物包含两种另外的支化的蒸煮添加剂，其中第一种另外的支化的蒸煮添加剂具有下面的结构：和第二种支化的蒸煮添加剂具有下面的结构：其中各个D是亚丙氧基基团和各个E是亚乙氧基基团，并且其中各个x的平均值是1-2和各个y的平均值是5。9.权利要求2所述的方法，其中该支化的蒸煮添加剂的B进...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·杜罗彻，T·C·福里尔，K·L·萨克，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE