مواد اولیه برای اتر سلولز

فرآیند تولید خمیر با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولز مورد مطالعه قرار گرفت. عوامل اصلی مؤثر بر پخت و سفید کردن در فرآیند تولید خمیر با ویسکوزیته بالا مورد بحث قرار گرفت. با توجه به نیاز مشتری، از طریق تست تک عاملی و روش تست متعامد، همراه با ظرفیت واقعی تجهیزات شرکت، پارامترهای فرآیند تولید با ویسکوزیته بالاپنبه تصفیه شدهپالپ مواد خامبرای اتر سلولز تعیین می شوند. با استفاده از این فرآیند تولید، سفیدی از ویسکوزیته بالاتصفیه شدهخمیر پنبه تولید شده برای اتر سلولز است≥85٪ و ویسکوزیته است≥1800 میلی لیتر در گرم

کلمات کلیدی: خمیر با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولز؛ فرآیند تولید؛ آشپزی؛ سفید کردن

سلولز فراوان ترین و تجدیدپذیرترین ترکیب پلیمری طبیعی در طبیعت است. دارای طیف گسترده ای از منابع، قیمت پایین و سازگاری با محیط زیست است. یک سری از مشتقات سلولز را می توان از طریق اصلاح شیمیایی به دست آورد. اتر سلولز یک ترکیب پلیمری است که در آن هیدروژن موجود در گروه هیدروکسیل روی واحد گلوکز سلولز با یک گروه هیدروکربنی جایگزین می شود. سلولز پس از اتریفیکاسیون در آب، محلول قلیایی رقیق و حلال آلی محلول بوده و دارای خاصیت ترموپلاستیسیته می باشد. چین با میانگین نرخ رشد سالانه بیش از 20 درصد، بزرگترین تولید کننده و مصرف کننده اتر سلولز در جهان است. انواع بسیاری از اترهای سلولزی با عملکرد عالی وجود دارد و به طور گسترده در ساخت و ساز، سیمان، نفت، مواد غذایی، نساجی، مواد شوینده، رنگ، دارو، کاغذ سازی و قطعات الکترونیکی و سایر صنایع استفاده می شود.

با توسعه سریع زمینه مشتقاتی مانند اتر سلولز، تقاضا برای مواد اولیه برای تولید آن نیز رو به افزایش است. مواد اولیه اصلی برای تولید اتر سلولز خمیر پنبه، خمیر چوب، خمیر بامبو و غیره است که در این میان پنبه محصول طبیعی با بیشترین میزان سلولز در طبیعت است و کشور من کشور بزرگ تولید کننده پنبه است، بنابراین خمیر پنبه یک ماده خام ایده آل برای تولید اتر سلولز. به طور انحصاری تجهیزات و فناوری ویژه خارجی برای تولید سلولز ویژه معرفی شده است، پخت و پز کم قلیایی در دمای پایین، تکنولوژی تولید سفیدکننده مداوم سبز، کنترل کاملا اتوماتیک فرآیند تولید، دقت کنترل فرآیند به سطح پیشرفته همان صنعت در داخل و خارج از کشور رسیده است. . به درخواست مشتریان در داخل و خارج از کشور، این شرکت آزمایشات تحقیق و توسعه را بر روی خمیر پنبه با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولزی انجام داده است و نمونه ها با استقبال خوبی از سوی مشتریان مواجه شده است.

1. آزمایش کنید

1.1 مواد اولیه

خمیر با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولزی باید نیازهای سفیدی بالا، ویسکوزیته بالا و گرد و غبار کم را برآورده کند. با توجه به ویژگی‌های خمیر پنبه با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولزی، ابتدا کنترل دقیقی بر روی انتخاب مواد اولیه و لینترهای پنبه‌ای با بلوغ بالا، ویسکوزیته بالا، بدون سه رشته و دانه‌های پنبه کم انجام شد. محتوای بدنه به عنوان مواد خام انتخاب شد. با توجه به لینترهای پنبه ای فوق با توجه به الزامات شاخص های مختلف، تصمیم گرفته شده است که از لینترهای پنبه ای در سین کیانگ به عنوان ماده اولیه برای تولید خمیر با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولزی استفاده شود. شاخص های کیفی ترمه سین کیانگ عبارتند از: ویسکوزیته≥2000 میلی لیتر در گرم، بلوغ≥70٪، مواد نامحلول در اسید سولفوریک≤6.0٪، محتوای خاکستر≤1.7 درصد

1.2 ابزار و داروها

تجهیزات آزمایشی: قابلمه برقی پخت و پز PL-100 (شرکت تجهیزات آزمایشی Chengyang Taisite)، حمام آب با دمای ثابت ابزار (کارخانه کوره های الکتریکی Longkou)، PH سنج دقیق PHSJ 3F (شرکت ابزار علمی Shanghai Yidian، Ltd.)، ویسکومتر مویرگی، WSB～2 سفیدی متر (جینان سانکوان ژونگشیشی

شرکت ابزار آزمایشگاهی، آموزشی ویبولیتین).

داروهای آزمایشی: NaOH، HCl، NaClO، H2O2، NaSiO3.

1.3 مسیر فرآیند

لنگر پنبه ای→پخت قلیایی→شستشو→خمیرسازی→سفید کردن (از جمله اسید درمانی)→پالپ سازی→محصول نهایی→تست شاخص

1.4 محتوای تجربی

فرآیند پخت و پز بر اساس فرآیند تولید واقعی، با استفاده از آماده سازی مواد مرطوب و روش های پخت قلیایی است. به سادگی لنگه های پنبه ای را تمیز کرده و بردارید، لیموی محاسبه شده را با توجه به نسبت مایع و مقدار قلیایی مصرفی اضافه کنید، الیاف پنبه ای و لیمو را کاملاً مخلوط کنید، داخل مخزن پخت قرار دهید و با توجه به دماهای مختلف پخت و زمان نگهداری بپزید. آن را بپزید. خمیر پس از پخت شسته، هم زده و برای استفاده بعدی سفید می شود.

فرآیند سفید کردن: پارامترهایی مانند غلظت پالپ و مقدار pH به طور مستقیم با توجه به ظرفیت واقعی تجهیزات و روال سفید کردن انتخاب می شوند و پارامترهای مربوطه مانند میزان عامل سفید کننده از طریق آزمایش ها مورد بحث قرار می گیرند.

سفید کردن به سه مرحله تقسیم می شود: (1) سفید کردن مرسوم قبل از کلرزنی، غلظت پالپ را روی 3 تنظیم کنید، برای کنترل مقدار pH خمیر به 2.2-2.3 اسید اضافه کنید، مقدار معینی هیپوکلریت سدیم را به سفید کننده اضافه کنید. دمای اتاق به مدت 40 دقیقه. (2) سفید کردن بخش پراکسید هیدروژن، غلظت پالپ را روی 8٪ تنظیم کنید، هیدروکسید سدیم را برای قلیایی کردن دوغاب اضافه کنید، پراکسید هیدروژن را اضافه کنید و سفید کردن را در دمای مشخصی انجام دهید (بخش سفید کننده پراکسید هیدروژن مقدار مشخصی سیلیکات سدیم تثبیت کننده را اضافه می کند). دمای خاص بلیچینگ، دوز پراکسید هیدروژن و زمان بلیچینگ از طریق آزمایش‌ها مورد بررسی قرار گرفت. (3) بخش درمان اسید: غلظت خمیر را به 6٪ تنظیم کنید، کمک های حذف اسید و یون فلز را برای درمان اسید اضافه کنید، فرآیند این بخش مطابق با فرآیند تولید خمیر پنبه ویژه معمولی شرکت انجام می شود و فرآیند خاص انجام می شود. نیازی به بحث تجربی بیشتر نیست.

در طول فرآیند آزمایش، هر مرحله از بلیچینگ غلظت و pH خمیر را تنظیم می کند، نسبت معینی از ماده سفید کننده اضافه می کند، خمیر و ماده سفید کننده را به طور یکنواخت در یک کیسه پلاستیکی مهر و موم شده پلی اتیلن مخلوط می کند و آن را در یک حمام آب با دمای ثابت برای دمای ثابت قرار می دهد. بلیچینگ برای مدت زمان مشخص فرآیند سفید کردن دوغاب متوسط ​​را هر 10 دقیقه یکبار خارج کرده، مخلوط کرده و به طور یکنواخت ورز دهید تا از یکنواختی سفید کردن اطمینان حاصل شود. بعد از هر مرحله از بلیچینگ با آب شسته می شود و سپس به مرحله بعدی بلیچینگ می رود.

1.5 آنالیز و تشخیص دوغاب

GB/T8940.2-2002 و GB/T7974-2002 به ترتیب برای تهیه و اندازه گیری سفیدی نمونه های سفیدی دوغاب استفاده شد. GB/T1548-2004 برای اندازه گیری ویسکوزیته دوغاب استفاده شد.

2. نتایج و بحث

2.1 تجزیه و تحلیل هدف

با توجه به نیاز مشتریان، شاخص های فنی اصلی خمیر با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولز عبارتند از: سفیدی≥85% ویسکوزیته≥1800 میلی لیتر در گرم،α-سلولز≥90٪ محتوای خاکستر≤0.1٪ آهن≤12 میلی گرم بر کیلوگرم و غیره با توجه به تجربه چندین ساله شرکت در تولید خمیر پنبه مخصوص، با کنترل شرایط پخت مناسب، شستشو و شرایط اسیدی در فرآیند بلیچینگ،αسلولز، خاکستر، محتوای آهن و سایر شاخص ها، برآورده کردن الزامات در تولید واقعی آسان است. بنابراین، سفیدی و ویسکوزیته به عنوان تمرکز این توسعه تجربی در نظر گرفته شده است.

2.2 فرآیند پخت و پز

فرآیند پخت به این صورت است که دیواره اولیه الیاف را با هیدروکسید سدیم تحت یک دما و فشار پخت معین از بین می‌برند، به طوری که ناخالصی‌های غیر سلولزی محلول در آب و محلول در قلیایی، چربی و موم موجود در الیاف پنبه حل می‌شوند و محتوای ازα-سلولز افزایش می یابد. . به دلیل جدا شدن زنجیره های ماکرومولکولی سلولزی در طی فرآیند پخت، درجه پلیمریزاسیون کاهش یافته و ویسکوزیته کاهش می یابد. اگر درجه پخت خیلی سبک باشد، خمیر به طور کامل پخته نمی شود، سفید کننده بعدی ضعیف خواهد بود و کیفیت محصول ناپایدار خواهد بود. اگر درجه پخت بیش از حد سنگین باشد، زنجیره های مولکولی سلولز به شدت دپلیمریزه می شوند و ویسکوزیته بسیار کم می شود. به طور جامع با توجه به نیازهای سفیدکننده و شاخص ویسکوزیته دوغاب، مشخص می شود که ویسکوزیته دوغاب پس از پخت≥1900 میلی لیتر در گرم، و سفیدی آن است≥55 درصد

با توجه به عوامل اصلی موثر بر اثر پخت: مقدار قلیایی مصرفی، دمای پخت و زمان نگهداری، از روش تست متعامد برای انجام آزمایش‌ها برای انتخاب شرایط مناسب فرآیند پخت استفاده می‌شود.

با توجه به داده های بسیار ضعیف نتایج آزمایش متعامد، تأثیر سه عامل بر اثر پخت به شرح زیر است: دمای پخت > مقدار قلیایی > زمان نگهداری. دمای پخت و مقدار قلیایی تاثیر زیادی بر ویسکوزیته و سفیدی خمیر پنبه دارد. با افزایش دمای پخت و مقدار قلیایی، سفیدی تمایل به افزایش، اما ویسکوزیته کاهش می یابد. برای تولید خمیر با ویسکوزیته بالا، تا حد امکان باید شرایط پخت متوسطی در نظر گرفته شود و در عین حال از سفیدی آن اطمینان حاصل شود. بنابراین، در ترکیب با داده های تجربی، دمای پخت 115 است°C و مقدار قلیایی مصرفی 9 درصد است. تأثیر زمان نگهداری در بین سه عامل نسبتاً ضعیف تر از دو عامل دیگر است. از آنجایی که این پخت از روش پخت کم قلیایی و دمای پایین استفاده می کند، به منظور افزایش یکنواختی پخت و اطمینان از پایداری ویسکوزیته پخت، زمان نگهداری 70 دقیقه انتخاب می شود. بنابراین، ترکیب A2B2C3 به عنوان بهترین فرآیند پخت برای خمیر با ویسکوزیته بالا تعیین شد. در شرایط فرآیند تولید، سفیدی خمیر نهایی 55.3 درصد و ویسکوزیته 1945 میلی لیتر بر گرم بود.

2.3 فرآیند سفید کردن

2.3.1 فرآیند پیش کلرزنی

در قسمت پیش کلرزنی، مقدار بسیار کمی هیپوکلریت سدیم به خمیر پنبه اضافه می شود تا لیگنین موجود در خمیر پنبه به لیگنین کلر تبدیل شود و حل شود. پس از بلیچینگ در مرحله پیش کلرزنی، ویسکوزیته دوغاب باید کنترل شود تا≥1850 میلی لیتر در گرم و سفیدی≥63 درصد

میزان هیپوکلریت سدیم عامل اصلی موثر بر اثر سفید کننده در این بخش است. به منظور کشف مقدار مناسب کلر موجود، از روش آزمون تک عاملی برای انجام 5 آزمایش موازی به طور همزمان استفاده شد. با افزودن مقادیر مختلف هیپوکلریت سدیم در دوغاب، کلر مؤثر در دوغاب به ترتیب 01/0 گرم در لیتر، 02/0 گرم در لیتر، 03/0 گرم در لیتر، 04/0 گرم در لیتر، 05/0 گرم در لیتر بود. پس از سفید کردن، ویسکوزیته و BaiDu.

از تغییرات سفیدی و ویسکوزیته پالپ پنبه با مقدار کلر موجود می توان دریافت که با افزایش کلر موجود، سفیدی خمیر پنبه به تدریج افزایش و ویسکوزیته به تدریج کاهش می یابد. وقتی مقدار کلر موجود 0.01 گرم در لیتر و 0.02 گرم در لیتر باشد، سفیدی خمیر پنبه است.≤63 درصد؛ هنگامی که مقدار کلر موجود 0.05 گرم در لیتر باشد، ویسکوزیته خمیر پنبه است.≤1850 میلی لیتر در گرم، که الزامات قبل از کلرزنی را برآورده نمی کند. الزامات نشانگر کنترل بلیچینگ بخش هنگامی که مقدار کلر موجود 0.03 گرم در لیتر و 0.04 گرم در لیتر باشد، شاخص های پس از بلیچینگ ویسکوزیته 1885 میلی لیتر در گرم، سفیدی 63.5 درصد و ویسکوزیته 1854 میلی لیتر در گرم، سفیدی 64.8 درصد است. محدوده دوز مطابق با الزامات نشانگرهای کنترل بلیچینگ در قسمت پیش کلرزنی است، بنابراین به طور اولیه مشخص شده است که دوز کلر موجود در این بخش 0.03-0.04 گرم در لیتر است.

2.3.2 تحقیق فرآیند سفید کردن مرحله پراکسید هیدروژن

بلیچینگ پراکسید هیدروژن مهمترین مرحله بلیچینگ در فرآیند بلیچینگ برای بهبود سفیدی است. پس از این مرحله، مرحله ای از اسید درمانی انجام می شود تا فرآیند بلیچینگ کامل شود. مرحله اسیدی و مرحله بعدی کاغذ سازی و شکل دهی هیچ تاثیری بر ویسکوزیته خمیر ندارد و می تواند سفیدی را حداقل تا 2 درصد افزایش دهد. بنابراین، با توجه به الزامات شاخص کنترل خمیر نهایی با ویسکوزیته بالا، الزامات کنترل شاخص مرحله سفید کردن پراکسید هیدروژن به عنوان ویسکوزیته تعیین می شود.≥1800 میلی لیتر در گرم و سفیدی≥83 درصد

عوامل اصلی موثر بر بلیچینگ پراکسید هیدروژن، میزان پراکسید هیدروژن، دمای بلیچینگ و زمان بلیچینگ است. به منظور دستیابی به نیازهای سفیدی و ویسکوزیته خمیر با ویسکوزیته بالا، سه عامل موثر بر اثر سفید کننده با روش تست متعامد برای تعیین پارامترهای فرآیند سفید کننده مناسب پراکسید هیدروژن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

از طریق داده‌های اختلاف شدید آزمایش متعامد، مشخص شد که تأثیر سه عامل بر اثر سفید کننده عبارت است از: دمای سفیدکننده > دوز پراکسید هیدروژن > زمان سفید کردن. دمای بلیچینگ و مقدار پراکسید هیدروژن از عوامل اصلی موثر بر اثر سفید کننده هستند. با افزایش تدریجی داده های دو عامل دمای سفید کننده و مقدار پراکسید هیدروژن، سفیدی خمیر پنبه به تدریج افزایش می یابد و ویسکوزیته به تدریج کاهش می یابد. با در نظر گرفتن هزینه تولید، ظرفیت تجهیزات و کیفیت محصول به طور جامع، دمای سفید کننده پراکسید هیدروژن 80 تعیین شده است.°C، و دوز پراکسید هیدروژن 5٪ است. در عین حال، با توجه به نتایج تجربی، زمان بلیچینگ پراکسید هیدروژن تأثیر کمی بر اثر سفید کنندگی دارد و زمان بلیچینگ تک مرحله ای پراکسید هیدروژن 80 دقیقه انتخاب شده است.

با توجه به فرآیند سفید کردن مرحله پراکسید هیدروژن انتخاب شده، آزمایشگاه تعداد زیادی آزمایش تأیید مکرر را انجام داده است و نتایج تجربی نشان می دهد که پارامترهای آزمایشی می توانند الزامات هدف تعیین شده را برآورده کنند.

3. نتیجه گیری

با توجه به نیاز مشتری، از طریق آزمایش تک فاکتوری و آزمایش متعامد، همراه با ظرفیت واقعی تجهیزات شرکت و هزینه تولید، پارامترهای فرآیند تولید خمیر با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولز به شرح زیر تعیین می شود: (1) فرآیند پخت و پز: استفاده 9 درصد قلیایی، طبخ درجه حرارت 115 است°C و زمان نگهداری 70 دقیقه است. (2) فرآیند سفید کردن: در بخش پیش کلرزنی، دوز کلر موجود برای سفید کردن 0.03-0.04 گرم در لیتر است. در قسمت پراکسید هیدروژن، دمای بلیچینگ 80 است°C، دوز پراکسید هیدروژن 5٪ و زمان سفید کردن 80 دقیقه است. بخش اسید درمانی، طبق روند مرسوم شرکت.

خمیر ویسکوزیته بالا برایاتر سلولزیک خمیر پنبه مخصوص با کاربرد گسترده و ارزش افزوده بالا است. بر اساس تعداد زیادی آزمایش، این شرکت به طور مستقل فرآیند تولید خمیر کاغذ با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولز را توسعه داد. در حال حاضر خمیر با ویسکوزیته بالا برای اتر سلولز به یکی از ارقام اصلی تولید شرکت کیما کمیکال تبدیل شده است و کیفیت محصول به اتفاق آرا مورد شناسایی و تمجید مشتریان داخلی و خارجی قرار گرفته است.