具有新颖性质的纤维素材料制造技术

在水性介质中采用水溶性碳化二亚胺作为偶联剂/活化剂将具有伯或仲氨基以及另外的能为纤维素材料提供新颖或改善的性质的官能度的分子持久附着于纤维素材料。一种这样的分子是5-氨基荧光素(缩写为“A-fluo”)以及一种这样的纤维素材料是造纸纸浆。由包含例如0.01wt.％的“A-fluo”-附着的纸浆的纸浆配料制备的纸张显示出在UV或可见光激发下可鉴定的嵌入标记物特征。“A-fluo”-附着的纸浆还可用于纸浆配料的标记和鉴别。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有新颖性质的纤维素质、木质纤维或纤维素材料如纸浆和纸张的生产领域，其中所述的新颖性质如嵌入的标记物特征，其可区别于不具有这样的特征的纤维素质、木质纤维或纤维素材料。
技术介绍
在商品化的造纸纸浆如北方漂白软木牛皮纸(NBSK)纸浆和漂白化学热磨机械纸浆(BCTMP)以及在其他纤维素材料如棉纤维和纳米晶体纤维素(也称为纤维素纳米晶体) 中最占优势的官能团是羟基(-0H)基团。已经将该官能团用于造纸纸浆或其它纤维素材料的化学改性。Allan等已经将在未漂白和漂白的牛皮纸纸浆中的羟基(-0H)基团与二氯-S-三嗪基染料分子反应以将该染料分子引入纸浆中。Dong和Roman已经描述了通过纤维素纳米晶体中的羟基(-0H)相继与过量的表氯醇(555mg表氯醇每克纤维素)、氢氧化铵和荧光素_5’ -异硫氰酸盐反应而将荧光分子标记至纤维素纳米晶体。羧基(-C00H)基团和伯氨基(H2N-)基团形成酰胺键的碳化二亚胺-介导的偶联反应在有机化学、肽合成和蛋白改进中是公知的反应。经常称作酰胺化的反应一般在有机溶剂中采用脂质-可溶解的碳化二亚胺如N，N’ - 二环己基碳化二亚胺 (DCC)、C6H11-N = C = N-C6H11作为偶联剂进行。该反应还可以在水中采用水溶性碳化二亚胺如N- (3- 二甲基氨基丙基)-N’ -乙基碳化二亚胺盐酸化物(也称为1-乙基-3- (3- ( 二甲基氨基)丙基)碳化二亚胺盐酸化物)(EDC 'HCl)、CH 3CH2-N = C = N-CH2CH2CH2-N(CH3) CH3 · HCl作为偶联剂/活化剂进行。添加剂如N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或1-羟基苯并三唑(HOBt)已经显示提高这样的在水中的反应的效率。在硬木漂白牛皮纸浆中的纤维素羧基(-C00H)与盐酸甲胺(H2NCH3 · HCl)在1-乙基-3- (3- 二甲基-氨基丙基)-碳化二亚胺HCl盐以减少纸浆中羧基含量的酰胺化已经简要地报导。已经描述了荧光素胺在用于潜在作为pH传感器的用途的纤维素载体上的固定 。所述的固定通过纤维素与氢氧化钾溶液以及然后在丙酮中氰尿酰氯的反应，接着通过用水和丙酮洗涤氰尿酰氯-反应的纤维素以及将氰尿酰氯-反应的纤维素浸泡于在丙酮中的荧光素胺溶液而实现。将荧光素胺通过氯代基团 (-Cl)或羧基(-C00H)基团与在荧光素胺中的伯氨基(H2N-)在有机溶剂中的反应而固定到合成的共聚物也已经报导。通常将荧光增白剂(FWA)用于造纸工业以改善光学性质如纸制品的I SO亮度。大部分可商购的FWA是4，4’ - 二氨基均二苯代乙烯的二、四或六磺化的1，3，5_三嗪基衍生物。这样的衍生物的一个实例是4，4’ _双K4--6-(4-磺酸苯胺)-1，3，5_三嗪-2-基]氨基]均二苯代乙烯-2，2，_ 二磺酸四钠盐](商品称作Tinopal ABP-A)。可将FWA在湿部如造纸方法的成浆池加入。然而，纸浆和纸如BCTMP以及含BCTMP的纸的ISO亮度改善经常部分由于FWA至纸浆纤维的低亲和力而受到局限。然而，在本专利技术之前，还没有在水性介质中将伯或仲氨基芳基化合物/分子如 5-氨基荧光素(也称为荧光素胺异构体I或荧光素胺)或4，4’_双K4--6-(4-磺酸苯胺)-1，3，5_三嗪-2-基]氨基]均二苯代乙烯_2，2，- 二磺酸四钠盐](商品称作T inopa 1(商标)ABP-A)持久地附着到造纸纸浆或其他纤维素材料如棉纤维、羧甲基纤维素、纳米原纤化(nanofibrillated)的纤维素和纳米晶体纤维素。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有外来的或改进性质的改性的纤维素质、木质纤维或纤维素材料。本专利技术的另一个目的在于提供生产具有外来的或改进性质的改性纤维素质、木质纤维或纤维素材料的方法。本专利技术的又一目的在于提供包含本专利技术的改性纤维素质、木质纤维或纤维素材料的造纸纸浆。本专利技术的还另一目的在于提供由本专利技术的纸浆形成的纸张。本专利技术更具体的目的在于提供一种用于在水性介质中将伯或仲氨基-芳基荧光分子，特别是5-氨基荧光素或Tinopal ABP-A持久附着到造纸纸浆或其他纤维素材料的方法。本专利技术的另一个具体的目的在于提供一种采用低剂量(直到百万分率)的标记物以及偶联剂/活化剂用于生产具有嵌入的标记物特征的纤维素材料配料的方法。例如该标记物可以是上述氨基-芳基荧光分子或伯或仲氨基-芳基FTIR-或Raman-可检测分子。该偶联剂/活化剂可以是例如水溶性的碳化二亚胺如1-乙基-3-(3-( 二甲基氨基)丙基)碳化二亚胺盐酸化物(EDC · HCl)、CH3CH2-N = C = N-CH2CH2CH2-N(CH3) CH3 · HCl或N-环己基-N，-(2-吗啉乙基)碳化二亚胺甲基-对甲苯磺酸盐、C6H11-N = C =N-CH2CH2-N+ (CH2CH2OCH2CH2) CH3 · CH3-对-C6H4SCV。本专利技术的又一具体的目的在于提供用于采用低剂量(直到百万分率)的上述标记物和偶联剂/活化剂生产具有嵌入的标记物特征的纸张或其他基于纤维素材料的文件 (documents)的方法。本专利技术的仍然另一个具体目的在于生产具有能通过肉眼或在UV或可见光激发下荧光光谱或显微镜检查检测的嵌入标记物特征的纸张或其他基于纤维素材料的文件。也是本专利技术的另一个目的是提供采用具有伯或仲氨基的荧光增白剂和上述偶联剂/活化剂生产具有较高的ISO亮度的纸浆、纸张或其他纤维素材料的方法。本专利技术的还另一个具体目的在于通过在水性介质中使用水溶性碳化二亚胺作为偶联剂/活化剂，将具有伯或仲氨基和另外的官能度的分子持久地附着到纸浆或其他纤维素材料来生产具有新颖性质的纸浆或其他纤维素材料；所述的新颖性质由在分子中的所述的另外的官能度赋予。根据本专利技术的一个方面，提供了改性纤维素质、木质纤维素或纤维素材料，其包含带有氨基改性剂的纤维素质、木质纤维或纤维素基材，所述的改性剂通过所述改性剂的氨基共价连接到所述基材的羧基，所述的改性剂具有能将外来的或改善的性质引入所述基材的官能度。根据本专利技术的另一方面，提供了一种生产改性的纤维素质、木质纤维或纤维素材料的方法，包括通过氨基改性剂通过所述改性剂的氨基经由酰胺基(C (0) -NH或C (0) -NR) 基团共价连接到纤维素质、木质纤维或纤维素基材的羧基，所述的改性剂具有能将外来的或改善的性质引入所述基材的官能度。根据本专利技术的另一方面，提供了包含本专利技术的改性的造纸纸浆的纸张。示意图说明示意附图说明图1是在水性介质中采用水溶性的碳化二亚胺作为偶联剂/活化剂将具有伯氨基(H2N-)基团和另外的官能度的分子共价键合/持久附着到纤维素材料的略图。示意图权利要求1.一种改性的纤维素质、木质纤维或纤维素材料，其包括带有氨基调节剂的纤维素质、木质纤维或纤维素基材，所述的调节剂通过所述调节剂的氨基共价连接到所述基材的羧基，所述调节剂具有能将外来的或改善的性质引入所述基材的官能度。2.根据权利要求1的改性纤维素质、木质纤维或纤维素材料，其中所述的基材是造纸纸浆。3.根据权利要求1或2的改性纤维素质、木质纤维或纤维素材料，其中所述的改性剂是伯或仲、氨基-芳基荧光化合物。4.根据权利要求3的改性纤维素质、木质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·Q·胡，A·海耶克，
申请(专利权)人：FP创新研究中心，
类型：发明
国别省市：