经表面改性的纤维素纤维制造技术

一种用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，所述方法包括使漂白化学浆料纤维流化；以及使经流化的漂白化学浆料纤维与包含表面改性化合物的表面改性组合物的气溶胶接触。触。触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经表面改性的纤维素纤维


[0001]鉴于经表面改性的漂白化学浆料纤维被并入到各种聚合物基体中，本专利技术涉及用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法。
现有技术
[0002]在聚合物复合材料特别是纤维增强复合材料的领域中，包封在聚合物基体中的纤维的分散品质是至关重要的，因为当与其中未分散的纤维团集在一起成为夹杂物(也称为“絮状物(flock)”)的情况相比，更好的分散通常能够实现更好的机械特性。
[0003]当与无机纤维例如玻璃纤维相比时，就其不容易被并入到聚合物基体中而言，更加需要一些纤维特别是植物来源的纤维(例如木纤维)。
[0004]存在多种策略以寻求提供纤维例如植物来源的纤维在聚合物基体中更好的分散。例如，在将纤维并入到聚合物基体期间，可以使用更高的剪切力，但这种相对简单的措施一方面导致需要大量能量投资的过程，鉴于成本考虑这是不期望的，并且另一方面会损害纤维的品质，纤维由于高剪切而因此变短。另一种策略是通过热
‑
冷混合器制备进给粒料的策略，其中在热
‑
冷混合器的第一“热”阶段将植物来源的纤维与聚合物基体的粒料初步组合，直到纤维基本附着于由于摩擦热而软化的聚合物丸粒，以及其中将由此形成的纤维/聚合物团块倾倒至冷混合器的“冷”阶段，在混合器中搅拌以避免形成较大团块。可以将由此制备的纤维/聚合物团块引入到挤出机中，在其中将纤维和聚合物基体的这种混合物进一步混合并共混以达到令人满意的分散度。然而，这种策略需要使用特殊设备例如热
‑
冷混合器，这代表着大量的资本支出并需要精确控制过程。
[0005]因此，由于使用潜在破坏性的剪切力并以高能量成本将纤维和聚合物基体的混合物并入到聚合物基体中，或者由于在制造纤维增强复合材料之前，在非常规且昂贵的机器上将纤维和聚合物基体的混合物制造成中间体纤维/聚合物团块，需要为纤维增强复合材料制造中的以上困境提供解决方案。

技术实现思路

[0006]上述问题通过根据本专利技术的方法来解决或减轻，根据本专利技术的方法提供了可以在不需要对基于植物的纤维的混合物通过能量密集的处理施加破坏性剪切力并且不需要复杂地形成中间体纤维/聚合物团块的情况下并入到聚合物基体中的基于植物的纤维。
[0007]通过根据本专利技术的方法获得的基于植物的纤维允许其容易地在常规设备上在中等剪切力下并入到聚合物基体中。
[0008]本专利技术的一个目的是提供用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，所述方法包括使漂白化学浆料纤维流化；以及使经流化的漂白化学浆料纤维与包含表面改性化合物的表面改性组合物的气溶胶接触。
[0009]在本专利技术的上下文中，术语“经表面改性的漂白化学浆料纤维”是指已经通过使表面改性化合物粘附/吸附到漂白化学浆料纤维上或者通过在表面改性化合物与漂白化学浆
料纤维之间形成化学键而被改性的漂白化学浆料纤维。
[0010]在根据本专利技术的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法中，使经流化的漂白化学浆料纤维与气溶胶接触，使得包含表面改性化合物的表面改性组合物可以在经流化的漂白化学浆料纤维与表面改性组合物的气溶胶液滴/液体颗粒碰撞时沉积在漂白化学浆料纤维上。
[0011]可以在能够使漂白化学浆料纤维流化并且能够提供包含表面改性化合物的表面改性组合物的气溶胶的合适设备中使经流化的漂白化学浆料纤维与气溶胶接触。合适的设备可以为例如配备有混合腔(其特征为可以形成漂白化学浆料纤维的涡流的旋转混合装置)并且还配备有能够产生气溶胶并将气溶胶递送至混合腔中的喷嘴的设备。其他合适的设备可以为流化床反应器，在其中通过可以包含含有表面改性化合物的表面改性组合物的气溶胶的优选经加热的空气流使漂白化学浆料纤维流化，或者也可以单独喷洒气溶胶，优选地在不使用另外的机械混合装置的情况下。
[0012]最终沉积在经表面改性的漂白化学浆料纤维上的表面改性化合物的量可以通过以下来影响：例如控制经流化的漂白化学浆料纤维与气溶胶接触期间的时间，或例如控制气溶胶中的液滴的大小，或例如控制包含在表面改性组合物中的表面改性化合物的量，其他参数可以为喷嘴、大小流量、或液体和吹入空气的压力。
[0013]表面改性组合物可以包含一种或更多种表面改性化合物，所述一种或更多种表面改性化合物在漂白化学浆料纤维的表面改性期间所经历的条件下可以能够或可以不能够与漂白化学浆料纤维的纤维素分子发生化学反应。在一个实施方案中，在大气压下并在室温下(即在约1个大气压和25℃下)施加表面改性组合物气溶胶。在其中将硅烷用于表面改性组合物中的情况下，温度可以升高至120℃或更高，条件是不使漂白化学浆料纤维热降解，以通过水解促进硅烷型表面改性化合物的粘合。
[0014]在其中所述一种或更多种表面改性化合物在漂白化学浆料纤维的表面改性期间不能够与漂白化学浆料纤维的纤维素分子化学反应的情况下，所施加的一种或更多种表面改性化合物在将呈熔体的热塑性聚合物与经表面改性的漂白化学浆料纤维混合时可以被热活化，以便通过在表面改性化合物与漂白化学浆料纤维的纤维素分子之间形成化学键而与漂白化学浆料纤维的纤维素分子发生化学反应。
[0015]经历热活化的示例性表面改性化合物为基于一种或更多种二羧酸链烯酸酐的偶联剂。这样的偶联剂通常作为接枝的聚烯烃例如MAPP或MAPE获得。
[0016]在其中所述一种或更多种表面改性化合物在漂白化学浆料纤维的表面改性期间能够与漂白化学浆料纤维的纤维素分子发生化学反应的情况下，所施加的一种或更多种表面改性化合物在漂白化学浆料纤维与所述一种或更多种表面改性化合物接触时可以被水活化，以便通过在表面改性化合物与漂白化学浆料纤维的纤维素分子之间形成化学键而与漂白化学浆料纤维的纤维素分子发生化学反应。
[0017]经历水活化的示例性表面改性化合物为基于一种或更多种优选地具有一个或更多个，更优选地具有两个或三个可以在水的存在下反应然后接枝到纤维素分子上的可水解取代基基团例如烷氧基(
‑
OR)或卤素的硅烷的偶联剂。可以使用的示例性硅烷为三乙氧基辛基硅烷、三乙氧基异丁基硅烷、三乙氧基丙基硅烷或甲基硅酸钾。
[0018]漂白化学浆料纤维可以来源于各种化学制浆过程，包括但不限于Kraft制浆、亚硫
酸盐制浆或硫酸盐制浆。相应地，漂白化学浆料纤维可以为漂白Kraft浆料纤维、漂白亚硫酸盐浆料纤维或漂白硫酸盐浆料纤维。在一个优选实施方案中，漂白化学浆料纤维可以为漂白溶解浆料，特别地可以为未精制的漂白化学浆料纤维。
[0019]在本专利技术的上下文中，漂白化学浆料纤维可以呈单根纤维的形式，其可以通过在例如刀磨机(knife mill)中对漂白化学浆料纤维的浆料片进行研磨而获得。如果漂白化学浆料纤维呈单根纤维的形式，则纤维的整个表面可与气溶胶接触并且可以用气溶胶处理，否则如果漂白化学浆料纤维作为单根纤维的团聚物存在，则这将是不可能的。单根漂白化学浆料纤维的含水量可以优选为约5重量％至10重量％，更优选约7重量％、8重量％或9重量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，所述方法包括使漂白化学浆料纤维流化；以及使经流化的漂白化学浆料纤维与包含表面改性化合物的表面改性组合物的气溶胶接触。2.根据权利要求1所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中所述气溶胶包含表面改性组合物的液体颗粒，优选地所述表面改性组合物的液体颗粒的平均直径为1μm至450μm。3.根据权利要求1或2所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中相对于所述漂白化学浆料纤维的重量，以0.1重量％至10重量％的表面改性化合物的量对所述漂白化学浆料纤维进行改性。4.根据权利要求1至3所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中所述表面改性组合物包含作为所述表面改性化合物的二羧酸链烯酸酐接枝的聚烯烃，例如马来酸酐接枝的聚丙烯(MAPP)或马来酸酐接枝的聚乙烯(MAPE)。5.根据权利要求4所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中所述表面改性组合物为所述二羧酸链烯酸酐接枝的聚烯烃的水性分散体，优选地非离子分散体，优选地包含5重量％至10重量％的所述二羧酸链烯酸酐接枝的聚烯烃。6.根据权利要求1至3所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中所述表面改性组合物包含以下或由以下组成：作为所述表面改性化合物的根据式I(R1)
n
Si(R2)4‑
n
的硅烷，其中R1为能够进行水解的基团，例如C1‑
C
10
烷氧基、
‑
OH或卤素，其中n为选自1、2或3中的整数，其中R2能够独立地为氢、甲基、乙基、或者是可经取代的或可不经取代的优选地具有3至10个碳的支化或线性烷基或烯基链；或者其中所述表面改性组合物包含以下或由以下组成：作为所述表面改性化合物的根据式I(R1)
n
Si(R2)4‑
n
的硅烷的盐。7.根据权利要求6所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中所述表面改性组合物为根据式I的硅烷在醇例如甲醇或乙醇中的溶液；或者根据式I的硅烷的盐的水溶液，优选地根据式I的硅烷的金属盐的水溶液。8.根据权利要求6或7所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中所述表面改性组合物包含2重量％至50重量％，优选地20重量％至30重量％的根据式I的硅烷。9.根据任一前述权利要求所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中使所述漂白化学浆料纤维在流化床反应器中流化。10.根据任一前述权利要求所述的用于制造经表面改性的漂白化学浆料纤维的方法，其中使所述漂白化学浆料纤维在混合设备中流化。11.根据任一前述权利要求所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：维姆，
申请(专利权)人：赛佩荷兰服务有限公司，
类型：发明
国别省市：