用于增强化学木浆的氧脱木质素的方法技术

提供一种生产高产率牛皮纸浆的方法。具体来说，所述方法涉及向制浆工艺中添加包括有机胺膦酸盐和磺化直链醇乙氧基化物表面活性剂的组合物。所述组合物增强化学木浆中纤维素纤维的脱木质素。

Method of oxygen delignification for strengthening chemical wood pulp

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强化学木浆的氧脱木质素的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月11日提交的第62/556,706号美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术涉及增强化学木浆中纤维素纤维的脱木质素的组合物。确切地说，所述组合物可以在化学制浆和木浆洗涤之后添加。所述纸浆可以由任何木材品种(woodspecies)、硬木或软木以及农业生物质制备，包括但不限于竹类、甘蔗渣、谷草和一年生草。将木材品种转化成化学木浆的制浆工艺包括牛皮纸制浆工艺、中性和酸性亚硫酸盐制浆、碱化制浆(有或没有其他催化剂，例如蒽醌)和溶剂制浆。化学木浆通常使用加压氧气进行脱木质素(氧脱木质素)，以将木质素含量降低40-70％。脱木质素通常在多段漂白之前进行。通常用在此过程中的木浆由木质素含量为3-7％的软木以及含有2-4％木质素的硬木制成。这些纸浆通常通过使用已知方法的牛皮纸制浆工艺来制造，使得当牛皮纸蒸煮较早地(或在较温和蒸煮之后)终止时，得到木质素含量较高的较大量纸浆(较高产率)。用于增强木浆的脱木质素的现有方法涉及在2-阶段氧气脱木质素过程中用组合物处理的纸浆。高卡伯值(kappanumber)纸浆的脱木质素通常需要采用更具侵袭性或更苛刻的条件来获得较低的预期卡帕值纸浆。侵袭性条件是指降低卡伯值的工艺条件需要更高的温度、更高的碱度、更长的时间或者这些因素的各种组合，才能将木质素含量降低40-70％。由于这些苛刻或侵袭性条件，可能导致纤维素损耗与苛刻程度较低的条件相比更高。但是，这些条件也可能导致溶液粘度(TAPPIT230om-13)所定义的纸浆质量降低。化学纸浆处理中的氧脱木质素阶段在有限程度上降低了残留的纸浆木质素，但同时氧化裂解了纤维素链(解聚)并降低了纸浆的物理性质。这是对其更有效利用的限制因素。如果可以改善或增强氧脱木质素的过程，甚至可以去除更多木质素，但是在目前实践中，这会导致纤维产物被不可接受的弱化，如纸浆粘度和纤维拉伸强度TAPPIT231cm-07所衡量。基本化学反应、此工艺的工业应用以及上述局限性在McDonough,ThomasJ.,OxygenDelignification,ChapterIV-1in；PulpBleaching.PrinciplesandPractices,Dence&ReeveEds.1996中所述。过去，控制纸浆质量的重点一直是优化反应参数以最大程度地减少纤维素解聚。除了最初发现镁盐作为纤维素保护剂外，对有益化学添加剂的描述很少。最近一篇论文“OxygenDelignificationProcessChemistryforACACIA”,Widiatmoko,GeorgiaInstituteofTechnology,December2006详细描述了漂白牛皮纸浆生产中的脱木质素工艺。但是，镁添加剂在被提及时，仅说到增强氧脱木质素的最重要因素之一是化学品与相应纸浆的有效混合。没有教导表明，当前正在教导的化学添加剂将对降低牛皮纸浆的卡伯值有任何影响。第6,454,900B2号美国专利公开了一种用于降低中等稠度纸浆的卡伯值的2-阶段氧脱木质素方法，其中所述系统的温度、压力和碱度被优化。然而，没有提及会增强氧脱木质素过程的具体化学添加剂。在当前的实践中，氧脱木质素过程中使用化学添加剂来抑制纤维素解聚并保护纸浆强度。镁盐是最常用的(通常作为泻盐MgSO4·7H2O的形式施用)，但也发现其他有机络合剂或螯合剂可以保护纤维素。加拿大专利1120210(Monsanto)公开了将氨基亚甲基膦酸盐螯合剂与镁盐组合一起添加，所述添加被发现当膦酸盐的添加量大于纸浆干重(以下描述为烘干重量，OD)的0.1％时是有效的。该专利公开了将二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)添加到pH中性溶液中，在该溶液中，DTPMP通常被约7个钠阳离子取代(DTPMP·7Na)。但是，没有公开可能增强脱木质素和纤维素保护性能的其他材料，例如表面活性剂或聚合物。US2007/0272378A1公开了一种通过添加阴离子表面活性剂和聚合的过氧化物稳定剂来减少机械纸浆的过氧化物漂白中的萃取物的方法，所述方法通过将萃取物保持在水相中来抑制萃取物在纸浆纤维上的沉淀。但是，没有公开或教导与化学纸浆一起使用或化学纸浆上使用的氧脱木质素工艺一起使用以保护纤维素并增强脱木质素，这不是过氧化物漂白工艺的一部分。JP2000/080582(Mitsubishi)教导，通过在纸浆中单独添加膦酸盐螯合剂或添加膦酸盐螯合剂与表面活性剂的组合，氧漂白中可以降低中等浓度化学纸浆的卡伯值。描述了一种替代性2-阶段方法，其中一个阶段可以是酸性的而另一阶段可以是碱性的。没有关于添加硫酸镁以保护纤维素粘度的公开内容。在其他氧漂白工艺中，US4406735和US4439271描述了在纤维素纸浆脱木质素之前，在碱性氧漂白的一个或两个阶段中用二氧化氮对纸浆进行的预处理。US4372811教导了一种化学纤维素纸浆的碱性氧脱木质素和漂白，同时通过除了添加镁和螯合剂之外，添加一种或多种芳族二胺来抑制纸浆中碳水化合物的降解，其中所述螯合剂包括氨基亚甲基膦酸，例如二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)。没有关于添加材料例如表面活性剂或聚合物以增强脱木质素并保护纤维素粘度的公开内容。一项已发表的研究表明，在蔗渣的碱法制浆中使用表面活性剂可降低卡伯值，并提高所得纸浆的收率和亮度。但是，该研究限于漂白实验和漂白过程(BioResources,4(4),1267-1275,2009,“SodaPulpingwithSurfactants”,Hamzehetal)。US2005/0217813A1公开了二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)可以维持或增加纸浆的亮度水平，同时降低漂白化学品的含量，但是没有提及氧脱木质素。经氧脱木质素的化学纸浆会遭受纤维素降解，当脱木质素到表示残留木质素含量或可漂白性的相同最终卡伯值(通过TAPPIT236om-13确定)时，该降解在纸浆通过一阶段系统进行处理时比通过2-阶段系统进行处理时更高。所述2-阶段系统使得纸浆与一阶段系统相比在较短时间内首先达到更高pH、更高氧气压力和较低温度，然后所述纸浆可以在第二阶段中在较低压力、较低pH值和较高温度下处理较长时间。US6,454,900(Sunds2002)中公开了2-阶段氧脱木质素的工艺。所述工艺涉及在两种不同条件下的两种单独氧处理。当前方法提供了对氧脱木质素工艺的强化，其中实现了较低的膦酸盐水平，并且在一些实施方案中，实现镁盐被完全去除。还需要通过减少在制浆和漂白操作中使用的含磷和氮的化学品的量来改善制浆厂的环境性能。此外，显然需要改进氧脱木质素的方法，以减少木质素含量，增加所生产纤维的强度，并提高纤维产率。已经发现本专利技术的配制物可以实现上述所有优点。
技术实现思路
本专利技术的方法涉及生产高产率的牛皮纸浆。具体来说，所述方法包括添加包括有机胺膦酸盐和磺化直链醇乙氧基化物表面活性剂，确切地说，月桂基醚硫酸钠(S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产高产率牛皮纸浆的方法，所述方法包括：/n提供牛皮纸浆，所述牛皮纸浆具有对于硬木纸浆至少约30的卡伯值，以及对于软木纸浆至少约40的卡伯值；用包括以下组分的组合物处理所述牛皮纸浆：a)有机胺膦酸盐；b)镁盐；以及c)一种或多种阴离子直链醇和乙氧基化物；并且其中在氧脱木质素工艺之前用所述组合物处理所述牛皮纸浆。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170911 US 62/556,7061.一种生产高产率牛皮纸浆的方法，所述方法包括：
提供牛皮纸浆，所述牛皮纸浆具有对于硬木纸浆至少约30的卡伯值，以及对于软木纸浆至少约40的卡伯值；用包括以下组分的组合物处理所述牛皮纸浆：a)有机胺膦酸盐；b)镁盐；以及c)一种或多种阴离子直链醇和乙氧基化物；并且其中在氧脱木质素工艺之前用所述组合物处理所述牛皮纸浆。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阴离子直链醇和乙氧基化物选自以下组中：月桂基醚硫酸钠(SLES)、月桂基醚磷酸钠(SLEP)或月桂基硫酸钠(SLS)。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机胺膦酸盐选自以下组中：二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTMP)、氨基三亚甲基膦酸盐(ATMP)、(双)六亚甲基三胺五亚甲基膦酸(BHMTPMP)和多氨基聚醚亚甲基膦酸盐(PAPEMP)。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述镁盐选自以下组中：镁二价阳离子Mg2+、硫酸镁、七水硫酸镁。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧脱木质素工艺是2-阶段氧脱木质素工艺。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述2-阶段氧脱木质素工艺的第一阶段的温度是约80摄氏度(℃)到约100℃，并且第二阶段的温度是约90℃到约120℃；并且其中所述第一阶段的压力是约80磅/平方英寸(psi)到约120psiO2，并且所述第二阶段的压力是约25psi到约90psi。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述牛皮纸浆具有至少约9％固体的稠度以及约2％到5％的以烘干纸浆计的当量NaOH碱度。


8.一种生产高产率氧脱木质素牛皮纸浆的方法，所述方法包括：提供牛皮纸浆，所述牛皮纸浆具有对于硬木纸浆至少约30的卡伯值，或者对于软木纸浆至少约40的卡伯值；用包括以下组分的组合物处理所述牛皮纸浆：a)基于活性酸是约0.6kg/MT到约1.2kg/MT量的有机胺膦酸盐；b)基于无水是约0.1kg/MT到约3.2kg/MT量的镁盐；以及c)基于活性物是约0.08kg/MT到约0.16kg/MT量的选自磺化直链醇乙氧基化物中的表面活性剂；并且其中在氧脱木质素工艺之前用所述组合物处理所述牛皮纸浆。


9.一种生产高产率氧脱木质素牛皮纸浆的方法，所述方法包括：提供卡伯值至少为20的牛皮纸浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·尼科尔森，
申请(专利权)人：索理思科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US