專利名稱：一種造紙制漿用蒸煮催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種造紙制漿用蒸煮催化劑，主要用于以木、竹、草、葦、蔗渣類為原料的堿法和堿性亞硫酸鈉法蒸煮制漿。
植物纖維原料含有多種化學(xué)成分，其中，主要化學(xué)成分是纖維素、半纖維素和木素，它們都是天然高分子化合物，纖維素和半纖維素屬于碳水化合物，而木素是芳香族化合物。植物細(xì)胞層間的主要成分是木素，將纖維相互粘合成植物體，因此，要使纖維彼此分開，就必須去掉木素，這就是制備化學(xué)漿的原理。在制備化學(xué)漿時，木素是要求去除的成分，在不同蒸煮催化劑的作用下，木素結(jié)構(gòu)單元間的部分連接鍵斷裂，使木素大分子降解而從植物原料中溶解出來，從而使植物原料的細(xì)胞彼此分開而成為紙漿。研究開發(fā)新型蒸煮催化劑，加快分離木素的速度，可縮短生產(chǎn)時間，降低能耗，減少污染，提高經(jīng)濟(jì)效益。
化學(xué)制漿中加入蒽醌是從20世紀(jì)70年代開始的，蒽醌的作用首先是氧化碳水化合物的還原性末端基，使之變?yōu)轸然?，從而避免了剝皮反?yīng)的發(fā)生，蒽醌則還原為蒽氫醌。由于蒽醌不能很好的溶解莊蒸煮堿液中，故國外開發(fā)出可溶于堿液的蒽醌衍生物，如四氫蒽醌和二氫蒽醌的鈉鹽等。在1979年以前，日本就大量使用四氫蒽醌為蒸煮助劑，1979年以后，日本又大量使用二氫蒽醌鈉鹽為蒸煮助劑。綠氧是20世紀(jì)90年代開發(fā)的新型蒸煮助劑。中國發(fā)明專利中請公開書說明書(CN 1071476A)提到一種蒸煮催化劑，是由蒽醌與烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、氨基磺酸和磺酸鈉組成，既有對蒸煮的化學(xué)催化和膠束催化作用，又能保護(hù)纖維本身的強(qiáng)度?！逗痹旒垺?002年，第四期報道，目前國內(nèi)生產(chǎn)上獲得實際應(yīng)用的蒸煮助劑有蒽醌、綠氧和CT-1等，這些助劑中以蒽醌的應(yīng)用時間最長、應(yīng)用范圍最廣，綠氧、CT-1是近幾年研制出來的新型蒸煮助劑。綠氧是一種氧化劑，可加速脫木素速度，阻止碳水化合物的剝皮反應(yīng)，使紙漿得率提高。據(jù)報道，綠氧是一種高分子，不同于蒽醌類化合物，不含致癌物質(zhì)，可生物降解，不造成環(huán)境污染。CT-1是由膨化醌型化合物與環(huán)氧基團(tuán)的聚合物、多功能活性化合物反應(yīng)復(fù)配而成。
在化學(xué)制漿的過程中，使用高效催化劑能夠加速脫木素的速度、縮短蒸煮時間，提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明從纖維素化學(xué)、催化化學(xué)、表面活性劑化學(xué)的基本原理出發(fā)，發(fā)明一種含活性氧基團(tuán)的有機(jī)化合物與表面活性劑的反應(yīng)復(fù)合物，由30～70％的含活性氧化合物與70～30％的表面活性劑組成。該蒸煮催化劑在水中有極好的分散性、在用量與蒽醌相同時，不但提高紙漿得率，而且減少堿用量，提高紙漿的白度和保護(hù)纖維白度。含活性氧基團(tuán)的的有機(jī)化合物與表面活性劑的反應(yīng)復(fù)合物能夠加快蒸煮液對原料的潤濕、滲透作用，使纖維素的分離點提前。縮短蒸煮時間，提高紙漿得率。含活性氧基團(tuán)的有機(jī)化合物與表面活性劑的反應(yīng)復(fù)合物還能抑制纖維素的水解、有效阻止剝皮的進(jìn)行，保護(hù)纖維素。
本發(fā)明在實施過程中所用的含活性氧基團(tuán)的有機(jī)化合物是指過氧化物，過氧化物包括過氧化醇、過氧化醚等。如過氧化乙醇、過氧化丙醇、過氧化丁醇等，其相應(yīng)的醇的結(jié)構(gòu)通式為CnH2n+1OH(n＝2～30)，這些醇可以是碳鏈為直鏈或支鏈伯醇、仲醇或叔醇；過氧化丙醚、過氧化丁醚等，其相應(yīng)的醚的結(jié)構(gòu)式為(CnH2n+1)2O(n＝3～30)，這些醚碳鏈可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀。
本發(fā)明在實施過程中所用的表面活性劑是指耐堿、耐高溫的陰離子表面活性劑，主要包括烷基硫酸鹽酯，結(jié)構(gòu)通式為R-OSO3M(R＝C8～20的烷基，M＝Na或K)；烷基磺酸鹽，結(jié)構(gòu)通式為R-SO3M(R＝C8～20的烷基，M＝Na或K)、烷基苯磺酸鹽，結(jié)構(gòu)通式為R-C6H4-SO3M(R＝C8～20的烷基，M＝Na或K)等。
有機(jī)過氧化合物與表面活性劑復(fù)配是在常溫下按一定的比例在反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)制備。其中，有機(jī)過氧化合物含量在30～70％之間；表面活性劑含量在70～30％之間。
實施例1在反應(yīng)釜內(nèi)加700克水、240克過氧化戊醇、60克十二烷基苯磺酸鈉，充分?jǐn)嚢?，得到液體狀蒸煮催化劑。
實施例2在反應(yīng)釜內(nèi)加700克水、200克過氧化丁醚、100克十八烷基磺酸鉀，充分?jǐn)嚢瑁玫揭后w狀蒸煮催化劑。
實施例3在反應(yīng)釜內(nèi)加700克水、200克過氧化戊醇、100克十二烷基硫酸酯鈉，充分?jǐn)嚢?，得到液體狀蒸煮催化劑。
實施例4對實施例1～3制備的蒸煮催化劑及蒽醌按以下工藝進(jìn)行評價，即氫氧化鈉用量15％；液比1∶5；最高溫度160℃；保溫時間1小時；助劑添加量見表1。制漿原料為麥草。
表1 蒸煮催化劑及蒽醌的性能評價結(jié)果
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的造紙制漿用蒸煮催化劑是含活性氧基團(tuán)的有機(jī)化合物與表面活性劑的反應(yīng)復(fù)合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，含活性氧基團(tuán)的有機(jī)化合物的重量為30～70％，表面活性劑的重量為70～30％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，含活性氧基團(tuán)的有機(jī)化合物是指過氧化物；表面活性劑是指陰離子表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述，含活性氧基團(tuán)的有機(jī)過氧化物是指過氧化醇、過氧化醚等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述，過氧化醇是指過氧化乙醇、過氧化丙醇、過氧化丁醇等，其相應(yīng)的醇的結(jié)構(gòu)通式為CnH2n+1OH(n＝2～30)，這些醇可以是碳鏈為直鏈或支鏈伯醇、仲醇或叔醇；過氧化醚是指過氧化丙醚、過氧化丁醚等，其相應(yīng)的醚的結(jié)構(gòu)式為(CnH2n+1))2O(n＝3～30)，這些醚碳鏈可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述，陰離子表面活性劑是指烷基硫酸鹽酯，結(jié)構(gòu)通式為R-OSO3M(R＝C8-20的烷基，M＝Na或K)；烷基磺酸鹽，結(jié)構(gòu)通式為R-SO3M(R＝C8～20的烷基，M＝Na或K)；烷基苯磺酸鹽，結(jié)構(gòu)通式為R-C6H4-SO3M(R＝C8-20的烷基，M＝Na或K)等。
全文摘要
本發(fā)明的蒸煮催化劑是一種含活性氧基團(tuán)的有機(jī)化合物與表面活性劑的復(fù)合物，由30～70％的含活性氧化合物與70～30％的表面活性劑組成。該蒸煮催化劑同時具有催化和反應(yīng)功能，在水中有極好的分散性、滲透性、潤脹性，反應(yīng)過程生成小分子降解化合物，不殘留，不造成環(huán)境污染，在用量與恩醌相同時，不但提高紙漿得率，縮短蒸煮時間，而且可減少堿用量，提高紙漿的白度和保護(hù)纖維白度。
文檔編號D21C3/00GK1552993SQ0311795
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者劉紹英, 羅仕忠, 楊先貴, 王公應(yīng) 申請人:中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所