以秸秆为原材料制备纤维素制造技术

本发明专利技术的目的在于公开以秸秆为原材料制备纤维素,1、秸秆的预处理2、纤维素的碱化3、碱纤维素的醚化,本发明专利技术可以使用秸秆代替精制棉制备纤维素醚，这将大大降低生产成本，同时也可以提高秸秆的附加值，为农民创收寻找一条新路子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料精细化工领域，涉及多种农作物秸秆（如：小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆等）作为原材料生产加工制造各种纤维素醚（如：羟丙基甲基纤维素、聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素等）的制备与应用。
技术介绍
纤维素醚是一类以纤维素为原材料经醚基团改性的高分子化合物的总称，有多种型号的产品。这类产品普遍具有优异的保水性、增稠性、悬浮性、增粘性、成膜性等，可作为乳化剂、增稠剂、分散剂、稳定剂、上浆剂、成膜剂、保水剂等，应用在石油、纺织、日化、卷烟、造纸、建筑、食品、医药等领域，被誉为“工业味精”。随着我国国民经济的迅猛发展，纤维素醚需求量也在快速增长，应用领域不断扩大。传统的纤维素醚生产多采用精制棉为原材料，与氢氧化钠在一定的条件下反应生成碱纤维素，再与醚化剂（如：氯甲烷、环氧丙烷、氯乙酸等）在一定的条件下反应生成不同类型的纤维素醚。粗产品再经过中和、洗涤、粉碎、干燥、混料等工序得到成品。因精制棉的α-纤维素含量高（可达99%），以其为原材料生产纤维素醚具有一定的技术优势，但这种方法也存在一定的缺陷：由于天气、市场等原因，棉花的质量、产量、价格变动较大，致使精制棉的质量、产量、价格波动也较大，直接影响纤维素醚的生产，造成产品成本浮动，价格波动，影响产品的销售及客户的使用。秸秆是农作物种植中产生的副产物，其化学组成主要是纤维素、木质素、半纤维素等，木质素和半纤维素形成网状结构包裹着纤维素，使得纤维素的化学活性及表面可及度大大降低，严重影响了秸秆的有效利用。如果通过一定的技术手段，可以去除或部分去除秸秆中的木质素和半纤维素，使得纤维素可以暴露出来，可以有足够的活性去进行化学反应，就可以使用秸秆代替精制棉制备纤维素醚，这将大大降低生产成本，同时也可以提高秸秆的附加值，为农民创收寻找一条新路子。但由于秸秆的物理化学结构、纤维素醚生产工艺等原因，目前还不能用秸秆制备纤维素醚。
技术实现思路
本专利技术为降低纤维素醚生产成本，减少精制棉供应对纤维素醚生产及销售的巨大影响，开发一种利用秸秆制备纤维素醚的新方法。这一新方法的难点在于如何减少秸秆中木质素及半纤维素的含量，如何降低木质素及半纤维素对纤维素的包覆，如何提高秸秆中纤维素的化学活性及表面可及度。为达到上述目的，本专利技术在纤维素醚生产之前先进行秸秆的预处理工作，通过机械研磨法及碱处理法，达到活化秸秆的目的。原料经粉碎研磨后尺寸变小，结晶度降低，平均聚合度变小，原料的水溶性组分增加，秸秆利用率可随原料颗粒变小而上升。碱处理法利用碱使木质素主要的醚键发生断裂，木质素大分子碎片化，部分木质素溶解于反应溶液中；同时使纤维素膨胀，半纤维素溶解，削弱纤维素和半纤维素的氢键，以及皂化半纤维素和木质素分子之间的酯键。木质素分子上的酸性部分，如含羧基、酚基的片段在碱溶液中电离，可促进木质素的溶解。经活化的秸秆纤维素含量明显上升，可与氢氧化钠进行反应生成碱纤维素，再与醚化剂进行反应生成纤维素醚。具体实施方式下面以秸秆生产羟丙基甲基纤维素醚为例详细说明本专利技术的生产工艺。第一步：秸秆的预处理首先利用秸秆粉碎机，将秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆再经过球磨机进行研磨，得到松密度≥120g/L的秸秆粉末。将含有异丙醇70%和水30%重量百分比的反应溶剂7000份和氢氧化钠1200份投入反应釜中，投入研磨后的秸秆粉末2000份，去除反应釜内氧气，升温至90℃，恒温2h。降温至20℃，通过离心机分离出已活化的秸秆粉末。此时的秸秆粉末中木质素及半纤维素含量明显降低，主要成分为纤维素。第二步：纤维素的碱化将含有甲苯87%和异丙醇13%重量百分比的反应溶剂7000份和氢氧化钠550份投入反应釜内，升温至70℃，待片碱溶解后降温至20℃，投入活化后的秸秆粉末900份，在25-30℃的条件下，反应2小时，生成碱纤维素。第三步：碱纤维素的醚化向第二步反应釜中加入醚化剂环氧丙烷500份、氯甲烷1000份，在25-30℃的条件下搅拌30分钟，使醚化剂均匀分散。升温至54±1℃，反应1小时。升温至80±1℃，反应2小时，反应结束。降温至50℃，加入一定量的醋酸中和反应体系，调节PH值至5-9。将物料压入回收釜，将溶剂置换回收。回收完成后，通过离心机将物料分离出来，物料经闪蒸干燥机干燥后得到最终的产品——羟丙基甲基纤维素。本文档来自技高网...

【技术保护点】
以秸秆为原材料制备纤维素，其特征在于：包括以下步骤：1、秸秆的预处理首先利用秸秆粉碎机，将秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆再经过球磨机进行研磨，得到松密度≥120g/L的秸秆粉末，将含有异丙醇70%和水30%重量百分比的反应溶剂7000份和氢氧化钠1200份投入反应釜中，投入研磨后的秸秆粉末2000份，去除反应釜内氧气，升温至90℃，恒温2h，降温至20℃，通过离心机分离出已活化的秸秆粉末，此时的秸秆粉末中木质素及半纤维素含量明显降低，主要成分为纤维素；2、纤维素的碱化将含有甲苯87%和异丙醇13%重量百分比的反应溶剂7000份和氢氧化钠550份投入反应釜内，升温至70℃，待片碱溶解后降温至20℃，投入活化后的秸秆粉末900份，在25‑30℃的条件下，反应2小时，生成碱纤维素；3、碱纤维素的醚化向第二步反应釜中加入醚化剂环氧丙烷500份、氯甲烷1000份，在25‑30℃的条件下搅拌30分钟，使醚化剂均匀分散，升温至54±1℃，反应1小时，升温至80±1℃，反应2小时，反应结束，降温至50℃，加入90份的醋酸中和反应体系，调节PH值至5‑9，将物料压入回收釜，将溶剂置换回收，回收完成后，通过离心机将物料分离出来，物料经闪蒸干燥机干燥后得到最终的产品——羟丙基甲基纤维素。...

【技术特征摘要】
1.以秸秆为原材料制备纤维素，其特征在于：包括以下步骤：
1、秸秆的预处理
首先利用秸秆粉碎机，将秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆再经过球磨机进行研磨，得到松
密度≥120g/L的秸秆粉末，将含有异丙醇70%和水30%重量百分比的反应溶剂7000份和氢氧
化钠1200份投入反应釜中，投入研磨后的秸秆粉末2000份，去除反应釜内氧气，升温至90
℃，恒温2h，降温至20℃，通过离心机分离出已活化的秸秆粉末，此时的秸秆粉末中木质素
及半纤维素含量明显降低，主要成分为纤维素；
2、纤维素的碱化
将含有甲苯87%和异丙醇13%重量百分比的反应溶剂7000份和氢氧化钠5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张双剑，滕鲲，
申请(专利权)人：山东一滕新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37