Matéria-prima para Éter de Celulose

Foi estudado o processo de produção de polpa de alta viscosidade para éter de celulose. Foram discutidos os principais fatores que afetam o cozimento e o branqueamento no processo de produção de celulose de alta viscosidade. De acordo com as necessidades do cliente, através de teste de fator único e método de teste ortogonal, combinado com a capacidade real do equipamento da empresa, os parâmetros do processo de produção de alta viscosidadealgodão refinadopolpa matéria-primapara éter de celulose são determinados. Usando este processo de produção, a brancura do produto de alta viscosidaderefinadopolpa de algodão produzida para éter de celulose é≥85%, e a viscosidade é≥1800 mL/g.

Palavras-chave: polpa de alta viscosidade para éter de celulose; processo de produção; culinária; branqueamento

A celulose é o composto polimérico natural mais abundante e renovável da natureza. Possui uma ampla gama de fontes, preço baixo e respeito ao meio ambiente. Uma série de derivados de celulose podem ser obtidos através de modificação química. O éter de celulose é um composto polimérico no qual o hidrogênio no grupo hidroxila da unidade de glicose da celulose é substituído por um grupo hidrocarboneto. Após a eterificação, a celulose é solúvel em água, solução alcalina diluída e solvente orgânico e possui termoplasticidade. A China é o maior produtor e consumidor mundial de éter de celulose, com uma taxa média de crescimento anual superior a 20%. Existem muitos tipos de éteres de celulose com excelente desempenho e são amplamente utilizados na construção, cimento, petróleo, alimentos, têxteis, detergentes, tintas, medicamentos, fabricação de papel e componentes eletrônicos e outras indústrias.

Com o rápido desenvolvimento da área de derivados como o éter de celulose, a demanda por matéria-prima para sua produção também é crescente. As principais matérias-primas para a produção de éter de celulose são polpa de algodão, polpa de madeira, polpa de bambu, etc. Entre elas, o algodão é o produto natural com maior teor de celulose na natureza, e meu país é um grande produtor de algodão, então a polpa de algodão é matéria-prima ideal para a produção de éter de celulose. Equipamentos e tecnologia especiais estrangeiros introduzidos exclusivamente para produção de celulose especial, adota cozimento em baixa temperatura e baixo teor alcalino, tecnologia de produção de branqueamento contínuo verde, controle totalmente automático do processo de produção, a precisão do controle do processo atingiu o nível avançado da mesma indústria no país e no exterior . A pedido de clientes nacionais e estrangeiros, a empresa realizou experimentos de pesquisa e desenvolvimento em polpa de algodão de alta viscosidade para éter de celulose, e as amostras foram bem recebidas pelos clientes.

1. Experimente

1.1 Matérias-primas

A polpa de alta viscosidade para éter de celulose precisa atender aos requisitos de alta brancura, alta viscosidade e baixa poeira. Tendo em vista as características da polpa de algodão de alta viscosidade para éter de celulose, em primeiro lugar, foi realizado um controle rigoroso na seleção das matérias-primas, e línteres de algodão com alta maturidade, alta viscosidade, sem três filamentos e baixo teor de caroço de algodão o conteúdo da casca foi selecionado como matéria-prima. De acordo com os línteres de algodão acima De acordo com os requisitos de vários indicadores, está determinado o uso de línteres de algodão em Xinjiang como matéria-prima para a produção de celulose de alta viscosidade para éter de celulose. Os indicadores de qualidade da caxemira Xinjiang são: viscosidade≥2.000 mL/g, maturidade≥70%, matéria insolúvel em ácido sulfúrico≤6,0%, teor de cinzas≤1,7%.

1.2 Instrumentos e medicamentos

Equipamento experimental: panela elétrica PL-100 (Chengyang Taisite Experimental Equipment Co., Ltd.), instrumento de banho-maria de temperatura constante (Longkou Electric Furnace Factory), medidor de pH de precisão PHSJ 3F (Shanghai Yidian Scientific Instrument Co., Ltd.), Viscosímetro capilar, WSB～2 medidores de brancura (Jinan Sanquan Zhongshishi

Instrumento de Laboratório Co., Ltd.).

Drogas experimentais: NaOH, HCl, NaClO, H2O2, NaSiO3.

1.3 Rota do processo

Linters de algodão→cozimento alcalino→lavar→polpação→branqueamento (incluindo tratamento ácido)→fabricação de polpa→produto acabado→teste de índice

1.4 Conteúdo experimental

O processo de cozimento é baseado no processo de produção real, utilizando métodos de preparação de material úmido e cozimento alcalino. Simplesmente limpe e remova os línteres de algodão quantitativos, adicione a soda cáustica calculada de acordo com a proporção do líquido e a quantidade de álcali utilizada, misture totalmente os línteres de algodão e a soda cáustica, coloque-os em um tanque de cozimento e cozinhe de acordo com diferentes temperaturas de cozimento e tempos de espera. Cozinhe. A polpa após o cozimento é lavada, batida e branqueada para posterior utilização.

Processo de branqueamento: parâmetros como concentração de polpa e valor de pH são selecionados diretamente de acordo com a capacidade real do equipamento e rotinas de branqueamento, e parâmetros relevantes como a quantidade de agente de branqueamento são discutidos por meio de experimentos.

O branqueamento é dividido em três etapas: (1) Branqueamento convencional em estágio de pré-cloração, ajuste a concentração da polpa para 3%, adicione ácido para controlar o valor do pH da polpa para 2,2-2,3, adicione uma certa quantidade de hipoclorito de sódio para branquear em temperatura ambiente por 40 minutos. (2) Branqueamento da seção com peróxido de hidrogênio, ajuste a concentração da polpa para 8%, adicione hidróxido de sódio para alcalinizar a pasta, adicione peróxido de hidrogênio e realize o branqueamento a uma determinada temperatura (a seção de branqueamento com peróxido de hidrogênio adiciona uma certa quantidade de silicato de sódio estabilizador). A temperatura específica de branqueamento, a dosagem de peróxido de hidrogênio e o tempo de branqueamento foram explorados através de experimentos. (3) Seção de tratamento ácido: ajustar a concentração de polpa para 6%, adicionar auxiliares de remoção de ácido e íons metálicos para tratamento ácido, o processo desta seção é realizado de acordo com o processo convencional de produção de polpa de algodão especial da empresa, e o processo específico não não precisa ser mais discutido experimentalmente.

Durante o processo experimental, cada estágio de branqueamento ajusta a concentração da polpa e o pH, adiciona uma certa proporção de reagente de branqueamento, mistura a polpa e o reagente de branqueamento uniformemente em um saco plástico selado de polietileno e coloca-o em banho-maria com temperatura constante para temperatura constante. branqueamento por um tempo determinado. O processo de branqueamento Retire a pasta média a cada 10 minutos, misture e amasse uniformemente para garantir a uniformidade do branqueamento. Após cada etapa de clareamento, ele é lavado com água e depois segue para a próxima etapa de clareamento.

1.5 Análise e detecção de lama

GB/T8940.2-2002 e GB/T7974-2002 foram utilizados para a preparação e medição de brancura de amostras de brancura de pasta, respectivamente; GB/T1548-2004 foi usado para medição de viscosidade de pasta fluida.

2. Resultados e discussão

2.1 Análise de alvo

De acordo com a necessidade dos clientes, os principais indicadores técnicos da polpa de alta viscosidade para éter de celulose são: brancura≥85%, viscosidade≥1800 mL/g,α-celulose≥90%, conteúdo de cinzas≤0,1%, ferro≤12 mg /kg etc. De acordo com os muitos anos de experiência da empresa na produção de polpa de algodão especial, controlando as condições adequadas de cozimento, lavagem e tratamento ácido no processo de branqueamento,α-celulose, cinzas, teor de ferro e outros indicadores, é fácil atender aos requisitos da produção real. Portanto, a brancura e a viscosidade são tomadas como foco deste desenvolvimento experimental.

2.2 Processo de cozimento

O processo de cozimento consiste em destruir a parede primária da fibra com hidróxido de sódio sob uma certa temperatura e pressão de cozimento, de modo que as impurezas não celulósicas solúveis em água e solúveis em álcalis, gordura e cera nos línteres de algodão sejam dissolvidas, e o conteúdo deα-celulose é aumentada. . Devido à clivagem das cadeias macromoleculares da celulose durante o processo de cozimento, o grau de polimerização é reduzido e a viscosidade é reduzida. Se o grau de cozimento for muito leve, a polpa não será bem cozida, o branqueamento subsequente será ruim e a qualidade do produto será instável; se o grau de cozimento for muito pesado, as cadeias moleculares da celulose se despolimerizarão violentamente e a viscosidade será muito baixa. Considerando abrangentemente os requisitos de branqueamento e índice de viscosidade da pasta, é determinado que a viscosidade da pasta após o cozimento é≥1900 mL/g, e a brancura é≥55%.

De acordo com os principais fatores que afetam o efeito de cozimento: a quantidade de álcali utilizado, a temperatura de cozimento e o tempo de espera, o método de teste ortogonal é usado para realizar experimentos para selecionar as condições apropriadas do processo de cozimento.

De acordo com os dados extremamente pobres dos resultados dos testes ortogonais, a influência dos três fatores no efeito de cozimento é a seguinte: temperatura de cozimento > quantidade de álcali > tempo de espera. A temperatura de cozimento e a quantidade de álcali têm grande influência na viscosidade e na brancura da polpa de algodão. Com o aumento da temperatura de cozimento e da quantidade de álcali, a brancura tende a aumentar, mas a viscosidade tende a diminuir. Para a produção de polpa de alta viscosidade, devem ser adotadas condições de cozimento moderadas, tanto quanto possível, garantindo a brancura. Portanto, em combinação com os dados experimentais, a temperatura de cozimento é de 115°C, e a quantidade de álcali utilizada é de 9%. O efeito do tempo de detenção entre os três factores é relativamente mais fraco do que o dos outros dois factores. Como este cozimento adota um método de cozimento com baixo teor alcalino e baixa temperatura, para aumentar a uniformidade do cozimento e garantir a estabilidade da viscosidade do cozimento, o tempo de espera é selecionado como 70 minutos. Portanto, a combinação A2B2C3 foi determinada como o melhor processo de cozimento para polpa de alta viscosidade. Nas condições do processo de produção, a brancura da polpa final foi de 55,3% e a viscosidade foi de 1945 mL/g.

2.3 Processo de branqueamento

2.3.1 Processo de pré-cloração

Na seção de pré-cloração, uma quantidade muito pequena de hipoclorito de sódio é adicionada à polpa de algodão para converter a lignina da polpa de algodão em lignina clorada e ser dissolvida. Após o branqueamento na etapa de pré-cloração, a viscosidade da pasta deve ser controlada para ser≥1850 mL/g, e a brancura≥63%.

A quantidade de hipoclorito de sódio é o principal fator que afeta o efeito clareador nesta seção. Para explorar a quantidade adequada de cloro disponível, o método de teste de fator único foi utilizado para realizar 5 experimentos paralelos ao mesmo tempo. Ao adicionar diferentes quantidades de hipoclorito de sódio na pasta, o cloro eficaz na pasta. O teor de cloro foi de 0,01 g/L, 0,02 g/L, 0,03 g/L, 0,04 g/L, 0,05 g/L, respectivamente. Após o branqueamento, a viscosidade e BaiDu.

A partir das mudanças na brancura e viscosidade da polpa de algodão com a quantidade de cloro disponível, verifica-se que com o aumento do cloro disponível, a brancura da polpa de algodão aumenta gradativamente e a viscosidade diminui gradativamente. Quando a quantidade de cloro disponível é 0,01g/L e 0,02g/L, a brancura da polpa de algodão é≤63%; quando a quantidade de cloro disponível é 0,05g/L, a viscosidade da polpa de algodão é≤1850mL/g, o que não atende aos requisitos de pré-cloração. Requisitos do indicador de controle de branqueamento de segmento. Quando a quantidade de cloro disponível é 0,03g/L e 0,04g/L, os indicadores após o branqueamento são viscosidade 1885mL/g, alvura 63,5% e viscosidade 1854mL/g, alvura 64,8%. A faixa de dosagem está alinhada com os requisitos dos indicadores de controle de branqueamento na seção de pré-cloração, portanto é determinado preliminarmente que a dosagem de cloro disponível nesta seção é de 0,03-0,04g/L.

2.3.2 Pesquisa do processo de branqueamento em estágio de peróxido de hidrogênio

O branqueamento com peróxido de hidrogênio é a etapa de branqueamento mais importante no processo de branqueamento para melhorar a brancura. Após esta etapa, é realizada uma etapa de tratamento ácido para completar o processo de clareamento. A etapa de tratamento ácido mais a etapa subsequente de fabricação e formação de papel não tem efeito sobre a viscosidade da polpa e pode aumentar a brancura em pelo menos 2%. Portanto, de acordo com os requisitos de índice de controle da polpa final de alta viscosidade, os requisitos de controle de índice do estágio de branqueamento com peróxido de hidrogênio são determinados como viscosidade≥1800 mL/g e brancura≥83%.

Os principais fatores que afetam o branqueamento com peróxido de hidrogênio são a quantidade de peróxido de hidrogênio, a temperatura de branqueamento e o tempo de branqueamento. A fim de atingir os requisitos de brancura e viscosidade da polpa de alta viscosidade, os três fatores que afetam o efeito de branqueamento foram analisados ​​pelo método de teste ortogonal para determinar os parâmetros apropriados do processo de branqueamento com peróxido de hidrogênio.

Através dos dados de diferença extrema do teste ortogonal, verifica-se que a influência dos três fatores no efeito clareador é: temperatura de branqueamento > dosagem de peróxido de hidrogênio > tempo de branqueamento. A temperatura de branqueamento e a quantidade de peróxido de hidrogênio são os principais fatores que afetam o efeito de branqueamento. Com o aumento gradativo dos dados dos dois fatores da temperatura de branqueamento e da quantidade de peróxido de hidrogênio, a brancura da polpa de algodão aumenta gradativamente e a viscosidade diminui gradativamente. Considerando o custo de produção, a capacidade do equipamento e a qualidade do produto de forma abrangente, a temperatura de branqueamento com peróxido de hidrogênio é determinada em 80°C, e a dosagem de peróxido de hidrogênio é de 5%. Ao mesmo tempo, de acordo com os resultados experimentais, o tempo de branqueamento do peróxido de hidrogênio tem pouca influência no efeito de branqueamento, e o tempo de branqueamento de estágio único do peróxido de hidrogênio é selecionado como 80 minutos.

De acordo com o processo de branqueamento do estágio de peróxido de hidrogênio selecionado, o laboratório realizou um grande número de experimentos de verificação repetidos, e os resultados experimentais mostram que os parâmetros experimentais podem atender aos requisitos-alvo definidos.

3. Conclusão

De acordo com a necessidade do cliente, por meio de teste de fator único e teste ortogonal, combinado com a capacidade real do equipamento e o custo de produção da empresa, os parâmetros do processo de produção de polpa de alta viscosidade para éter de celulose são determinados da seguinte forma: (1) Processo de cozimento: uso 9 % de álcali, cozinhe A temperatura é 115°C, e o tempo de espera é de 70 minutos. (2) Processo de branqueamento: na seção de pré-cloração, a dosagem de cloro disponível para branqueamento é de 0,03-0,04 g/L; na seção de peróxido de hidrogênio, a temperatura de branqueamento é 80°C, a dosagem de peróxido de hidrogênio é de 5% e o tempo de branqueamento é de 80 minutos; Seção de tratamento ácido, conforme processo convencional da empresa.

Polpa de alta viscosidade paraéter de celuloseé uma polpa especial de algodão com ampla aplicação e alto valor agregado. Com base em um grande número de experimentos, a empresa desenvolveu de forma independente o processo de produção de polpa de alta viscosidade para éter de celulose. Atualmente, a polpa de alta viscosidade para éter de celulose tornou-se uma das principais variedades de produção da empresa Kima Chemical, e a qualidade do produto tem sido unanimemente reconhecida e elogiada pelos clientes no país e no exterior.