莱赛尔与低DP纤维素浆粕的原纤化共混料制造技术

本发明专利技术提供了莱赛尔与通过ASTM试验1975-96测量时聚合度为200至1000的纤维素浆粕的原纤化共混料，制造所述共混料的方法，以及掺有所述共混料的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】莱赛尔与低DP纤维素浆粕的原纤化共混料本专利技术的领域是莱赛尔(lyocell)与低DP纤维素浆粕的分散性原纤化共混料、制造所述共混料的方法和所述共混料的用途。已经提出使用原纤化莱赛尔作为各种材料的增强剂。然而，本申请人发现，原纤化莱赛尔本身作为增强剂表现并不好。它不能良好地分散，因此不能提供所需的物理属性例如韧性。原纤化莱赛尔倾向于团集或成束。这使得它难以用作强化材料或作为过滤介质， 因为它聚束在一起而不分散在整个材料中。本申请人发现，莱赛尔与具有低聚合度(DP)的纤维素浆粕的原纤化共混料提供了能够分散、能够良好过滤、能够提供更好的弹性模量和强度并同时维持韧性的材料。所提供的物理属性和提供的量取决于将与莱赛尔和低DP纤维素浆粕的原纤化共混料组合的材料。在一个实施方案中，当通过使用Cuene (铜铵乙二胺)溶剂的ASTM试验1975-96测量时，低DP浆粕的DP可以为200至1000。在另一个实施方案中，当通过ASTM试验1975-96 测量时，低DP浆粕的DP可以为300至850。在另一个实施方案中，当通过ASTM试验1975-96 测量时，低DP浆粕的DP可以为400至750。低DP浆粕包括浆粕细粒。在一个实施方案中，共混料可以含有25至75重量％的莱赛尔，其余为低DP浆粕。 在一个实施方案中，莱赛尔可以是40至60重量％的莱赛尔，其余为低DP浆粕。在一个实施方案中，莱赛尔可以占50重量％，其余为低DP浆粕。在一个实施方案中，莱赛尔具有3至12mm的长度。在一个实施方案中，莱赛尔具有3至IOmm的长度。在一个实施方案中，莱赛尔具有4至8mm的长度。在这些实施方案的每一个中，原纤化莱赛尔的原纤维通常具有30至800纳米范围内的直径或宽度，以提供大于100至一百万或更大的长径比。低DP材料分裂成原纤维、粒子和细粒，其可用于分散莱赛尔材料。所述共混料可以掺入到各种材料中，例如橡胶、聚乙烯醇、其他弹性材料、纤维素醚、聚氨基甲酸酯、聚乳酸和胶乳例如苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物以及水溶性聚合物中。它可以掺入到需要生物可降解性以及高的最大强度、弹性模量和破裂强度的材料中。所述共混料可以掺入到粘合剂中以提供热蠕变。所述共混料可用作水基涂料中的流变改性剂。所述共混料也可用于淀粉基材料中。这种共混料能够分散这一事实是出人意料的，因为本申请人已发现，莱赛尔与通过ASTM试验1975-96测量时DP为1100或以上的浆粕的原纤化共混料表现不好。它不能良好分散并且不能良好过滤。本申请人还发现，未原纤化或原纤化的低DP浆粕表现不好。 它不能良好分散，不能良好过滤并且不提供所需的物理属性。纤维素一般在高能量下原纤化，增加了生产成本。据认为，为了生产它需要大量能量。本申请人发现，在一个实施方案中，莱赛尔与低DP浆粕的共混料可以在每吨共混料低于500kwh的能量下被原纤化并且表现良好。本申请人发现，在一个实施方案中，莱赛尔与低DP浆粕的共混料可以在每吨共混料低于IOOkwh的能量下被原纤化并且表现良好。本申请人发现，在一个实施方案中，莱赛尔与低DP浆粕的共混料可以在每吨共混料低于 IOkwh的能量下被原纤化并且表现良好。起始原料莱赛尔和低DP浆粕具有纤维素、并且在某些情况下具有半纤维素和木质素作为主要组分。常用于莱赛尔和低DP浆粕两者的起始原料包括但不限于树、草和回收纸。来自无论何种来源的起始原料最初都被转变成浆粕。浆粕是化学木浆例如硫酸盐木浆，其可以是漂白的、轻度漂白的或未漂白的。轻度漂白或未漂白的浆粕含有木质素。制浆原料是纤维素、半纤维素和木质素来源，并且术语“木材”和“树木”将用于广义描述纤维素、半纤维素和木质素的任何来源。在木材制浆工业中，树木被常规地分为硬木或软木。其浆粕可用作莱赛尔和低DP浆粕两者的起始材料的软木物种的实例，包括但不限于冷杉例如道格拉斯冷杉和香脂冷杉，松树例如北美白松和火炬松，云杉例如白云杉，落叶松例如北美落叶松，雪松，和铁杉例如东部和西部铁杉。其浆粕可用作莱赛尔和低DP浆粕两者的起始材料的硬木物种的实例，包括但不限于刺槐，桤树例如红桤和欧洲灰桤，山杨例如欧洲山杨，山毛榉，桦树，栎树例如白栎，树胶树例如桉树和枫香树，杨树例如香脂白杨、东部三叶杨、黑三叶杨和黄三叶杨，石梓和槭树例如糖槭、红槭、银槭和大叶槭。来自软木或硬木物种的木材一般包括三种主要组分纤维素、半纤维素和木质素。 纤维素占植物木质结构的约50 %，是D-葡萄糖单体的非支化聚合物。各个纤维素聚合物链缔合形成更密的微原纤维，微原纤维进一步缔合形成排列成束的原纤维。当在光学显微镜或扫描电子显微镜下以高放大倍数观察时，可以看见作为植物细胞壁组分的成束形式的纤维。作为广泛的分子内和分子间氢键形成的结果，纤维素高度结晶。术语半纤维素是指在木材中与纤维素缔合的一类异质的低分子量糖类聚合物。与身为直链聚合物的纤维素相反，半纤维素是无定形的支化聚合物。组合形成半纤维素的主要单糖是D_葡萄糖、D-木糖、D-甘露糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖、D-葡萄糖醛酸和D-半乳糖醛酸。木质素是复杂的芳香族聚合物，占木材的约20%至40%，它在木材中作为无定形聚合物存在。木质素可以分成三大类，包括软木或针叶类植物(裸子植物)、硬木(双子叶被子植物)和草本或一年生植物(单子叶被子植物)木质素。软木木质素通常被表征为源自于松柏醇或愈疮木基丙烷(4-羟基-3-甲氧基苯基丙烷)单体。硬木木质素含有3，5-二甲氧基-4-羟基苯甲烷单体与愈疮木基丙烷单体的聚合物。草本植物木质素含有这两种单体加上4-羟基苯基丙烷单体的聚合物。当通过相似程序分离后，硬木木质素与软木木质素相比，不同物种之间结构上的异质性性高得多。制浆程序在制浆工业中，利用木材主要组分在化学上的差异来纯化纤维素。例如，蒸汽形式的热水导致乙酰基团从半纤维素上移除，并伴有由乙酸形成引起的PH的相应降低。接着进行木材的糖类组分的酸水解，其中木质素水解较少。半纤维素对酸水解特别敏感，如果用在将于溶解浆粕章节中描述的硫酸盐制浆方法、或用在酸性亚硫酸盐蒸煮方法中，大多数半纤维素可以被最初的蒸汽预水解步骤降解。对于木材与碱溶液的反应来说，木材的所有组分都易于被强碱条件降解。在硫酸盐木材制浆过程中典型使用的140°C或以上的升高温度下，半纤维素和木质素被稀碱溶液优先降解。此外，木材的所有组分可以被漂白剂例如氯、氧、臭氧、次氯酸钠和过氧化氢氧化。可以使用常规制浆程序例如亚硫酸盐制浆或碱法制浆来提供可用于制造莱赛尔纤维和用于制造低DP浆粕两者的木浆。适合的碱法制浆方法的实例是不含酸预水解步骤的硫酸盐浆方法。一般硫酸盐浆粕不进行酸预水解。通过在碱法制浆之前避免酸预处理步骤，降低了生产木浆的总体成本。带有预水解步骤的硫酸盐制浆方法将在溶解浆粕章节下讨论。普通硫酸盐木浆具有7重量％至约30重量％的半纤维素含量和0重量％至约20 重量％的木质素含量。木质素含量取决于漂白的量。当应用于浆粕的纤维素或半纤维素或木质素含量时，重量百分数是指相对于浆粕干重的重量百分数。浆粕可以通过任何常规漂白方法，利用漂白剂包括但不限于氯、二氧化氯、氧、臭氧、次氯酸钠、过酸和过氧化氢进行漂白。莱赛尔可以使用各种胺氧化物或离子性液体作为溶剂来制备再生纤维素纤维。具体来说，已本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.14 US 12/466,2271.一种莱赛尔与通过ASTM试验1975-96测量的聚合度为200至1000的纤维素浆粕的原纤化共混料，其中至少一部分莱赛尔纤维具有3至12mm的长度。2.权利要求1的共混料，其中莱赛尔占共混料的25至75重量％。3.权利要求1的共混料，其中莱赛尔或纤维素浆粕中的至少一种含有木质素。4.权利要求1的共混料，其中所述共混料是疏水性的。5.权利要求1的共混料，其中所述共混料已用添加剂处理过。6.权利要求5的共混料，其中所述添加剂选自表面活性剂、分散剂、纳米粘土、碳黑、二氧化硅和木质素或木质素衍生物。7.一种材料，其包含莱赛尔与通过ASTM试验1975-96测量的聚合度为200至1000的纤维素浆粕的原纤化共混料，其中至少一部分莱赛尔具有3至12mm的长度。8.权利要求7的材料，其中莱赛尔占共混料的25至75重量％。9.权利要求7的材料，其中莱赛尔和纤维素浆粕中的至少一种含有木质素。10.权利要求7的材料，其中所述共混料是疏水性的。11.权利要求7的材料，其中所述共混料已用添加剂处理过。12.权利要求11的材料，其中所述添加剂选自表面活性剂、分散剂、纳米粘土、碳黑、二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·A·韦斯特兰德，安德鲁·J·多德，罗孟奎，铃木纪子，阿南达·S·维拉瓦纳，
申请(专利权)人：韦尔豪泽NR公司，
类型：发明
国别省市：