Materia prima per l'etere di cellulosa

È stato studiato il processo di produzione della pasta ad alta viscosità per l'etere di cellulosa. Sono stati discussi i principali fattori che influenzano la cottura e lo sbiancamento nel processo di produzione di pasta ad alta viscosità. In base alle esigenze del cliente, attraverso test a fattore singolo e metodo di prova ortogonale, combinati con l'effettiva capacità delle attrezzature dell'azienda, i parametri del processo di produzione ad alta viscositàcotone raffinatopolpa materia primaper l'etere di cellulosa sono determinati. Utilizzando questo processo di produzione, il candore dell'alta viscositàraffinatola pasta di cotone prodotta per l'etere di cellulosa è≥85% e la viscosità è≥1800 ml/g.

Parole chiave: pasta ad alta viscosità per etere di cellulosa; processo produttivo; cucina; sbiancamento

La cellulosa è il composto polimerico naturale più abbondante e rinnovabile in natura. Ha una vasta gamma di fonti, prezzo basso e rispetto dell’ambiente. Una serie di derivati ​​della cellulosa possono essere ottenuti mediante modificazione chimica. L'etere di cellulosa è un composto polimerico in cui l'idrogeno nel gruppo ossidrile sull'unità di glucosio della cellulosa è sostituito da un gruppo idrocarburico. Dopo l'eterificazione, la cellulosa è solubile in acqua, soluzione alcalina diluita e solvente organico e presenta termoplasticità. La Cina è il più grande produttore e consumatore mondiale di etere di cellulosa, con un tasso di crescita medio annuo superiore al 20%. Esistono molti tipi di eteri di cellulosa con prestazioni eccellenti e sono ampiamente utilizzati nell'edilizia, nel cemento, nel petrolio, negli alimenti, nel tessile, nei detergenti, nelle vernici, nella medicina, nella fabbricazione della carta, nei componenti elettronici e in altri settori.

Con il rapido sviluppo del campo dei derivati ​​come l'etere di cellulosa, aumenta anche la domanda di materie prime per la sua produzione. Le principali materie prime per la produzione di etere di cellulosa sono pasta di cotone, pasta di legno, polpa di bambù, ecc. Tra questi, il cotone è il prodotto naturale con il più alto contenuto di cellulosa in natura, e il mio paese è un grande paese produttore di cotone, quindi la pasta di cotone è una materia prima ideale per la produzione di etere di cellulosa. Attrezzature e tecnologie speciali straniere introdotte esclusivamente per la produzione speciale di cellulosa, adotta la cottura a bassa temperatura e a basso contenuto di alcali, la tecnologia di produzione di sbiancamento continuo verde, il controllo completamente automatico del processo di produzione, l'accuratezza del controllo del processo ha raggiunto il livello avanzato dello stesso settore in patria e all'estero . Su richiesta dei clienti in patria e all'estero, l'azienda ha effettuato esperimenti di ricerca e sviluppo sulla pasta di cotone ad alta viscosità per l'etere di cellulosa e i campioni sono stati ben accolti dai clienti.

1. Esperimento

1.1 Materie prime

La pasta ad alta viscosità per l'etere di cellulosa deve soddisfare i requisiti di elevato punto di bianco, alta viscosità e bassa polverosità. In considerazione delle caratteristiche della pasta di cotone ad alta viscosità per l'etere di cellulosa, innanzitutto è stato effettuato un controllo rigoroso sulla selezione delle materie prime e sui linter di cotone con elevata maturità, alta viscosità, assenza di tre filamenti e basso seme di cotone il contenuto dello scafo è stato selezionato come materia prima. Secondo i linter di cotone di cui sopra In base ai requisiti di vari indicatori, si è deciso di utilizzare i linter di cotone nello Xinjiang come materia prima per la produzione di pasta ad alta viscosità per l'etere di cellulosa. Gli indicatori di qualità del cashmere dello Xinjiang sono: viscosità≥2000 ml/g, maturità≥70%, materia insolubile di acido solforico≤6,0%, contenuto di ceneri≤1,7%.

1.2 Strumenti e medicinali

Attrezzatura sperimentale: pentola elettrica PL-100 (Chengyang Taisite Experimental Equipment Co., Ltd.), bagnomaria a temperatura costante per strumenti (Longkou Electric Furnace Factory), pHmetro di precisione PHSJ 3F (Shanghai Yidian Scientific Instrument Co., Ltd.), Viscosimetro capillare, WSB～2 misuratore di bianco (Jinan Sanquan Zhongshishi

Laboratorio Instrument Co., Ltd.).

Farmaci sperimentali: NaOH, HCl, NaClO, H2O2, NaSiO3.

1.3 Percorso del processo

Linter di cotone→cottura alcalina→lavaggio→spappolamento→sbiancamento (compreso il trattamento acido)→produzione di polpa→prodotto finito→test dell'indice

1.4 Contenuti sperimentali

Il processo di cottura si basa sul processo produttivo vero e proprio, utilizzando la preparazione del materiale umido e metodi di cottura alcalini. Basta pulire e rimuovere i linter di cotone quantitativi, aggiungere la liscivia calcolata in base al rapporto liquido e alla quantità di alcali utilizzati, mescolare completamente i linter di cotone e la liscivia, metterli in una vasca di cottura e cuocere secondo diverse temperature di cottura e tempi di mantenimento Cucinalo. La polpa dopo la cottura viene lavata, battuta e sbiancata per un utilizzo successivo.

Processo di sbiancamento: parametri come la concentrazione della polpa e il valore del pH vengono selezionati direttamente in base alla capacità effettiva dell'attrezzatura e alle routine di sbiancamento, mentre parametri rilevanti come la quantità di agente sbiancante vengono discussi attraverso esperimenti.

Lo sbiancamento è diviso in tre fasi: (1) Sbiancamento convenzionale della fase di preclorazione, regolare la concentrazione della pasta al 3%, aggiungere acido per controllare il valore del pH della pasta a 2,2-2,3, aggiungere una certa quantità di ipoclorito di sodio alla candeggina a temperatura ambiente per 40 minuti. (2) Sbiancamento della sezione del perossido di idrogeno, regolare la concentrazione della polpa all'8%, aggiungere idrossido di sodio per alcalinizzare il liquame, aggiungere perossido di idrogeno ed eseguire lo sbiancamento a una determinata temperatura (la sezione di sbiancamento del perossido di idrogeno aggiunge una certa quantità di silicato di sodio stabilizzante). La temperatura specifica di candeggio, il dosaggio di perossido di idrogeno e il tempo di candeggio sono stati esplorati attraverso esperimenti. (3) Sezione di trattamento acido: regolare la concentrazione della pasta al 6%, aggiungere coadiuvanti per la rimozione di acido e ioni metallici per il trattamento acido, il processo di questa sezione viene eseguito secondo il processo di produzione speciale convenzionale della pasta di cotone dell'azienda e il processo specifico non non necessitano di essere ulteriormente discussi sperimentalmente.

Durante il processo sperimentale, ogni fase dello sbiancamento regola la concentrazione della polpa e il pH, aggiunge una certa proporzione di reagente sbiancante, mescola uniformemente la polpa e il reagente sbiancante in un sacchetto sigillato di plastica di polietilene e lo mette in un bagnomaria a temperatura costante per una temperatura costante sbiancamento per un tempo specificato. Il processo di candeggio Estrarre l'impasto medio ogni 10 minuti, mescolarlo e impastarlo uniformemente per garantire l'uniformità del candeggio. Dopo ogni fase di candeggio, viene lavato con acqua, per poi procedere alla fase successiva di candeggio.

1.5 Analisi e rilevamento dei liquami

GB/T8940.2-2002 e GB/T7974-2002 sono stati utilizzati rispettivamente per la preparazione e la misurazione del bianco dei campioni di bianco dell'impasto liquido; GB/T1548-2004 è stato utilizzato per la misurazione della viscosità dei liquami.

2. Risultati e discussione

2.1 Analisi degli obiettivi

Secondo le esigenze dei clienti, i principali indicatori tecnici della pasta ad alta viscosità per etere di cellulosa sono: bianchezza≥85%, viscosità≥1800 ml/g,α-cellulosa≥90%, contenuto di ceneri≤0,1%, ferro≤12 mg /kg ecc. Secondo l'esperienza pluriennale dell'azienda nella produzione di pasta di cotone speciale, controllando le condizioni di cottura appropriate, le condizioni di lavaggio e di trattamento acido nel processo di candeggio,α- contenuto di cellulosa, ceneri, ferro e altri indicatori, è facile soddisfare i requisiti della produzione effettiva. Pertanto, il punto di bianco e la viscosità sono considerati il ​​fulcro di questo sviluppo sperimentale.

2.2 Processo di cottura

Il processo di cottura consiste nel distruggere la parete primaria della fibra con idrossido di sodio a una determinata temperatura e pressione di cottura, in modo che le impurità non cellulosiche solubili in acqua e alcali, il grasso e la cera nei linter di cotone vengano sciolti e il contenuto diα-la cellulosa aumenta. . A causa della scissione delle catene macromolecolari della cellulosa durante il processo di cottura, il grado di polimerizzazione viene ridotto e la viscosità viene ridotta. Se il grado di cottura è troppo leggero la polpa non verrà cotta completamente, il successivo sbiancamento sarà scarso e la qualità del prodotto risulterà instabile; se il grado di cottura è troppo pesante le catene molecolari della cellulosa si depolimerizzeranno violentemente e la viscosità sarà troppo bassa. Considerando in modo globale i requisiti di candeggiabilità e indice di viscosità dell'impasto, si determina che la viscosità dell'impasto dopo la cottura è≥1900 mL/g, e il bianco è≥55%.

In base ai principali fattori che influenzano l'effetto della cottura: la quantità di alcali utilizzati, la temperatura di cottura e il tempo di mantenimento, il metodo di prova ortogonale viene utilizzato per condurre esperimenti per selezionare le condizioni appropriate del processo di cottura.

Secondo i dati estremamente scadenti dei risultati dei test ortogonali, l'influenza dei tre fattori sull'effetto della cottura è la seguente: temperatura di cottura > quantità di alcali > tempo di mantenimento. La temperatura di cottura e la quantità di alcali hanno una grande influenza sulla viscosità e sul candore della polpa di cotone. Con l'aumentare della temperatura di cottura e della quantità di alcali, il candore tende ad aumentare, ma la viscosità tende a diminuire. Per la produzione di pasta ad alta viscosità, è necessario adottare il più possibile condizioni di cottura moderate, garantendo al tempo stesso la bianchezza. Pertanto, in combinazione con i dati sperimentali, la temperatura di cottura è 115°C e la quantità di alcali utilizzata è del 9%. L’effetto del tempo di detenzione tra i tre fattori è relativamente più debole di quello degli altri due fattori. Poiché questa cottura adotta un metodo di cottura a basso contenuto di alcali e a bassa temperatura, al fine di aumentare l'uniformità della cottura e garantire la stabilità della viscosità di cottura, il tempo di mantenimento viene selezionato su 70 minuti. Pertanto, la combinazione A2B2C3 è stata ritenuta il miglior processo di cottura per la pasta ad alta viscosità. Nelle condizioni del processo di produzione, il bianco della pasta finale era del 55,3% e la viscosità era di 1945 mL/g.

2.3 Processo di sbianca

2.3.1 Processo di preclorazione

Nella sezione di preclorazione, una quantità molto piccola di ipoclorito di sodio viene aggiunta alla pasta di cotone per convertire la lignina contenuta nella pasta di cotone in lignina clorurata ed essere dissolta. Dopo lo sbiancamento nella fase di preclorazione, la viscosità dell'impasto deve essere controllata per essere≥1850 mL/g e il candore≥63%.

La quantità di ipoclorito di sodio è il fattore principale che influenza l'effetto sbiancante in questa sezione. Per esplorare la quantità appropriata di cloro disponibile, è stato utilizzato il metodo di test a fattore singolo per eseguire 5 esperimenti paralleli contemporaneamente. Aggiungendo diverse quantità di ipoclorito di sodio nell'impasto liquido, il cloro efficace nell'impasto liquido. Il contenuto di cloro era rispettivamente di 0,01 g/L, 0,02 g/L, 0,03 g/L, 0,04 g/L, 0,05 g/L. Dopo lo sbiancamento, la viscosità e BaiDu.

Dai cambiamenti del candore e della viscosità della pasta di cotone con la quantità di cloro disponibile, si può scoprire che con l'aumento del cloro disponibile, il candore della pasta di cotone aumenta gradualmente e la viscosità diminuisce gradualmente. Quando la quantità di cloro disponibile è 0,01 g/L e 0,02 g/L, il candore della pasta di cotone è≤63%; quando la quantità di cloro disponibile è 0,05 g/L, la viscosità della pasta di cotone lo è≤1850 ml/g, che non soddisfa i requisiti di preclorazione. Requisiti dell'indicatore di controllo dello sbiancamento dei segmenti. Quando la quantità di cloro disponibile è 0,03 g/l e 0,04 g/l, gli indicatori dopo lo sbiancamento sono viscosità 1885 ml/g, punto di bianco 63,5% e viscosità 1854 ml/g, punto di bianco 64,8%. L'intervallo di dosaggio è in linea con i requisiti degli indicatori di controllo dello sbiancamento nella sezione di preclorazione, quindi viene determinato preliminarmente che il dosaggio di cloro disponibile in questa sezione è 0,03-0,04 g/L.

2.3.2 Ricerca sul processo di sbiancamento della fase di perossido di idrogeno

Lo sbiancamento con perossido di idrogeno è la fase di sbiancamento più importante nel processo di sbiancamento per migliorare il candore. Dopo questa fase viene effettuata una fase di trattamento acido per completare il processo di candeggio. La fase di trattamento con acido più la successiva fase di fabbricazione della carta e formatura non hanno alcun effetto sulla viscosità della pasta e possono aumentare il punto di bianco di almeno il 2%. Pertanto, in base ai requisiti dell'indice di controllo della pasta finale ad alta viscosità, i requisiti di controllo dell'indice della fase di sbiancamento del perossido di idrogeno sono determinati come viscosità≥1800 mL/g e candore≥83%.

I principali fattori che influenzano lo sbiancamento con perossido di idrogeno sono la quantità di perossido di idrogeno, la temperatura di sbiancamento e il tempo di sbiancamento. Per ottenere i requisiti di bianco e viscosità della pasta ad alta viscosità, i tre fattori che influenzano l'effetto sbiancante sono stati analizzati mediante un metodo di prova ortogonale per determinare i parametri appropriati del processo di sbiancamento del perossido di idrogeno.

Attraverso i dati di differenza estrema del test ortogonale, si riscontra che l'influenza dei tre fattori sull'effetto del candeggio è: temperatura di candeggio > dosaggio di acqua ossigenata > tempo di candeggio. La temperatura di candeggio e la quantità di acqua ossigenata sono i principali fattori che influenzano l'effetto candeggiante. Con il graduale aumento dei dati dei due fattori della temperatura di candeggio e della quantità di perossido di idrogeno, il candore della pasta di cotone aumenta gradualmente e la viscosità diminuisce gradualmente. Considerando complessivamente il costo di produzione, la capacità dell'attrezzatura e la qualità del prodotto, la temperatura di sbiancamento del perossido di idrogeno è determinata a 80°C e il dosaggio del perossido di idrogeno è del 5%. Allo stesso tempo, secondo i risultati sperimentali, il tempo di sbiancamento del perossido di idrogeno ha poca influenza sull'effetto sbiancante e il tempo di sbiancamento a fase singola del perossido di idrogeno è selezionato su 80 minuti.

In base al processo di sbiancamento della fase di perossido di idrogeno selezionato, il laboratorio ha effettuato un gran numero di esperimenti di verifica ripetuti e i risultati sperimentali mostrano che i parametri sperimentali possono soddisfare i requisiti target stabiliti.

3. Conclusione

In base alle esigenze del cliente, attraverso test a fattore singolo e test ortogonali, combinati con la capacità effettiva delle attrezzature e i costi di produzione dell'azienda, i parametri del processo di produzione della pasta ad alta viscosità per etere di cellulosa sono determinati come segue: (1) Processo di cottura: utilizzo 9 % di alcali, cuocere La temperatura è 115°C, e il tempo di attesa è di 70 minuti. (2) Processo di candeggio: nella sezione di preclorazione, il dosaggio di cloro disponibile per il candeggio è di 0,03-0,04 g/L; nella sezione dell'acqua ossigenata la temperatura di candeggio è 80°C, il dosaggio di perossido di idrogeno è del 5% e il tempo di sbiancamento è di 80 minuti; Sezione di trattamento acido, secondo il processo convenzionale dell'azienda.

Polpa ad alta viscosità peretere di cellulosaè una speciale pasta di cotone con ampia applicazione e alto valore aggiunto. Sulla base di un gran numero di esperimenti, l'azienda ha sviluppato in modo indipendente il processo di produzione della pasta ad alta viscosità per l'etere di cellulosa. Attualmente, la pasta ad alta viscosità per l'etere di cellulosa è diventata una delle principali varietà di produzione dell'azienda Kima Chemical e la qualità del prodotto è stata riconosciuta e apprezzata all'unanimità dai clienti in patria e all'estero.