摘 要:本发明涉及制浆造纸技术领域,涉及一种红麻皮纸、红麻皮纤维浆及其绿色制浆方法。一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括如下步骤:将红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A混合、蒸煮,得到固液混合物;将所得固液混合物固液分离,所得固体经洗涤后得到红麻皮纤维浆;所述蒸煮溶剂A包括氯化胆碱、有机极性小分子和水;所述蒸煮溶剂A中氯化胆碱:有机极性小分子:去离子水的物质的量比为1:(2~4):(1.97~5.92)。本发明工艺流程简洁、反应条件温和,在80~100℃下即可获得红麻浆,浆料得率最高可达93.3%。所得纸页抗张指数最高可达49.08N·m/g,撕裂指数最高可达12.11mN·m2/g。
权利要求书
1.一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A混合、蒸煮,得到固液混合物;
(2)将所得固液混合物固液分离,所得固体经洗涤后得到红麻皮纤维浆;
所述蒸煮溶剂A包括氯化胆碱、有机极性小分子和水;所述蒸煮溶剂A中氯化胆碱:有机极性小分子:去离子水的物质的量比为1:(2~4):(1.97~5.92);所述有机极性小分子包括尿素、醋酸、乳酸中的一种。
2.根据权利要求1所述的红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,其特征在于,所述蒸煮溶剂A中氯化胆碱:有机极性小分子:去离子水的物质的量比为1:(2~4):(1.97~3.94)。
3.根据权利要求1所述的红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,其特征在于,所述有机极性小分子包括尿素、醋酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,其特征在于,所述红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A的质量比为1:(3~5.5)。
5.根据权利要求1所述的红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,其特征在于,所述蒸煮温度为80~100℃。
6.根据权利要求1所述的红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,其特征在于,所述蒸煮包括升温和保温,升温时间为0.8~1.2h,保温时间为1~2h。
7.一种红麻皮纤维浆,其特征在于,由权利要求1~6任一项所述制备方法制备得到。
8.一种红麻皮纸,其特征在于,由权利要求7所述的红麻皮纤维浆经过打浆后,进行纸张抄造得到。
9.根据权利要求8所述的红麻皮纸,其特征在于,所述打浆包括采用PFI磨浆机打浆,打浆中磨浆压力为3~4N/mm,打浆中磨盘转速为1300~1500r/min。
10.根据权利要求8所述的红麻皮纸,其特征在于,所述打浆的打浆度为29.5°SR~30.5°SR。
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域,更具体地,涉及一种红麻皮纸、红麻皮纤维浆及其绿色制浆方法。
背景技术
红麻是一种可再生、高纤维含量的非木材生物质资源,具有生长周期短、适应性强、种植成本低等显著优势,其韧皮部(红麻皮)富含纤维素纤维,是制浆造纸、生物基复合材料、纺织原料等领域的理想原料,在替代木材资源、缓解环保压力方面具有重要应用价值。
现有红麻制浆工艺中,碱法制浆仍为常见路线之一,碱法(烧碱法、硫酸盐法)通过高温高压(150~180℃、0.6~1.0MPa)下的强碱性试剂(如氢氧化钠、硫化钠)降解红麻皮中的木质素和半纤维素,实现纤维分离。尽管目前碱回收工艺已相对成熟,虽然可回收部分碱性试剂,但也存在碱回收设备投资大、环保投入高、中小规模企业难以适配等问题。
现有红麻制浆工艺已发展出溶剂预处理、生物酶处理以及机械/物理辅助等多种技术路线。其中,基于氢键网络溶剂体系的预处理方法因具有较好的环境友好性与可回收潜力而受到关注。然而,相关方案在红麻原料和溶剂体系在制浆实际应用中可能出现传质受限等情况,影响非纤维素组分的去除与纤维润涨解离的协同,增加了能耗及后处理负担。
CN117166276A公开了一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理红麻制备生物机械浆的方法,需生物酶辅助,增加成本与工艺复杂度;预处理高温(100-150℃)高液比(1:10)、流程含多段磨浆,能耗与环保成本高。
CN119507255A公开了一种红麻全杆APMP浆的制备方法,需用到NaOH、H2O2、DTPA、MgSO4及离子液体等多种化学试剂,污染风险高;该方法包含预汽蒸、挤压疏解、预浸渍(超声)、一段磨浆漂白、二段磨浆漂白、多次离心脱水等多步骤,能耗与设备投入高。
CN114086414A公开了一种基于酸性低共熔溶剂的木质纤维素制浆方法,采用苄基三乙基氯化铵和甲酸的酸性低共熔溶剂,甲酸呈强酸性,对反应设备的耐腐蚀性要求极高,需专用防腐设备,大幅增加设备购置与维护成本;蒸煮温度为120-140℃,液比为1:10~1:20,溶剂原料消耗成本大幅增加,且后续固液分离、溶剂回收的负荷翻倍,进一步推高运行成本。因此,工艺简便、高得率、低能耗、温和、经济的适用于红麻皮纤维原料的制浆技术的探究是相当必要的。如何在较温和且低资源消耗的条件下兼顾制浆高得率与纸页综合力学性能的稳定提升,仍是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的缺陷,提供一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法。
本发明还提供一种红麻皮纤维浆。
本发明还提供一种红麻皮纸。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括如下步骤:
(1)将红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A混合、蒸煮,得到固液混合物;
(2)将所得固液混合物固液分离,所得固体经洗涤后得到红麻皮纤维浆;
所述蒸煮溶剂A包括氯化胆碱、有机极性小分子和水;所述蒸煮溶剂A中氯化胆碱:有机极性小分子:去离子水的物质的量比为1:(2~4):(1.97~5.92);所述有机极性小分子包括尿素、醋酸、乳酸中的一种。
优选地,所述蒸煮溶剂A中氯化胆碱:有机极性小分子:去离子水的物质的量比为1:(2~4):(1.97~3.94)。
优选地,所述有机极性小分子包括尿素、醋酸中的一种。
优选地,所述红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A的质量比为1:(3~5.5)。
优选地,所述红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A的质量比为1:(4.8~5.2)。
优选地,所述蒸煮溶剂A的制备方法包括将氯化胆碱、有机极性小分子、去离子水混合形成透明均一溶液,得到蒸煮溶剂A。
优选地,所述红麻皮纤维原料的长度为3-5cm。
优选地,所述蒸煮温度为80~100℃。
优选地,所述蒸煮包括升温和保温,升温时间为0.8~1.2h,保温时间为1~2h。
优选地,所述蒸煮包括升温和保温,升温温度至80~100℃,保温温度为80~100℃。
优选地,所述蒸煮包括升温和保温,升温温度至80~90℃,保温温度为80~90℃。
优选地,步骤(2)中所述洗涤包括去离子水或乙醇冲洗,冲洗次数为3~5次,每次冲洗用水量为固体产物质量的8~10倍,直至洗涤液pH值为6.8~7.2。
一种红麻皮纤维浆,由本发明所述制备方法制备得到。
一种红麻皮纸,由红麻皮纤维浆经过打浆后,进行纸张抄造得到。
优选地,所述打浆包括采用PFI磨浆机打浆,打浆中磨浆压力为3~4N/mm,打浆中磨盘转速为1300~1500r/min。
优选地,所述打浆的打浆度为29.5°SR~30.5°SR。
在本发明中,采用包含氯化胆碱、有机极性小分子和水的蒸煮溶剂体系,该体系可形成稳定氢键网络,表现出对木质素和半纤维素的可控脱除作用;具备制备简便、可回收、可重复利用、生物相容等优势,符合绿色溶剂的特征,可降低制浆过程及废液带来的环境负担。
在本发明中,无需对红麻皮原料进行前处理,工艺流程简单,反应条件温和,仅需低温(80~100℃)及较短的反应时间(升温1h,保温2h),显著降低能耗,具有良好的工业适配性。
本发明工艺流程简洁,无需搭配生物酶处理、超声波/微波辅助等环节,本方法直接通过制浆、磨浆,流程大幅缩短,减少了设备投入和工艺复杂度。
在本发明中,制备得到的红麻浆中,红麻皮纤维损伤小,很大程度上保留了纤维的原始形态,充分发挥红麻皮纤维长纤维的原料优势,有助于纤维基材料力学性能的提升。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:本发明工艺流程简洁、反应条件温和,在80~100℃条件下升温即可获得红麻浆,浆料得率最高可达93.3%。所用蒸煮溶剂制备步骤简便,且具备可回收、可重复利用的特点,有利于降低溶剂消耗及废液处理负担。
本发明技术方案红麻皮纤维损伤小,能够在较大程度上保持纤维原始形态,充分发挥红麻皮纤维长纤维的原料优势,从而有助于提升纸页力学性能;结果表明,所得纸页抗张指数最高可达49.08N·m/g,撕裂指数最高可达12.11mN·m2/g,耐破指数最高可达2.50kPa·m2/g。
附图说明
图1为扫描电子显微镜数据图,(a)为原始红麻皮纤维的扫描电子显微镜图像,(b)实施例1中浆料纤维的扫描电子显微镜图像。
图1
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括如下步骤:
(1)将红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A混合、蒸煮,得到固液混合物;
(2)将所得固液混合物固液分离,所得固体经洗涤后得到红麻皮纤维浆;
所述蒸煮溶剂A包括氯化胆碱、有机极性小分子和水;所述蒸煮溶剂A中氯化胆碱:有机极性小分子:去离子水的物质的量比为1:(2~4):(1.97~5.92);所述有机极性小分子包括尿素、醋酸、乳酸中的一种。
作为一种优选地实施方式,所述蒸煮溶剂A中氯化胆碱:有机极性小分子:去离子水的物质的量比为1:(2~4):(1.97~3.94)。
作为一种优选地实施方式,所述有机极性小分子包括尿素、醋酸中的一种。
作为一种优选地实施方式,所述红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A的质量比为1:(3~5.5)。
作为一种优选地实施方式,所述红麻皮纤维原料与蒸煮溶剂A的质量比为1:(4.8~5.2)。
作为一种优选地实施方式,所述蒸煮溶剂A的制备方法包括将氯化胆碱、有机极性小分子、去离子水混合形成透明均一溶液,得到蒸煮溶剂A。
作为一种优选地实施方式,所述红麻皮纤维原料的长度为3-5cm。
作为一种优选地实施方式,所述蒸煮温度为80~100℃。
作为一种优选地实施方式,所述蒸煮包括升温和保温,升温时间为0.8~1.2h,保温时间为1~2h。
作为一种优选地实施方式,所述蒸煮包括升温和保温,升温温度至80~100℃,保温温度为80~100℃。
作为一种优选地实施方式,所述蒸煮包括升温和保温,升温温度至80~90℃,保温温度为80~90℃。
作为一种优选地实施方式,所述常温为15℃~40℃。
作为一种优选地实施方式,步骤(2)中所述洗涤包括去离子水或乙醇冲洗,冲洗次数为3~5次,每次冲洗用水量为固体产物质量的8~10倍,直至洗涤液pH值为6.8~7.2。
一种红麻皮纤维浆,由本发明所述制备方法制备得到。
一种红麻皮纸,由红麻皮纤维浆经过打浆后,进行纸张抄造得到。
作为一种优选地实施方式,所述打浆包括采用PFI磨浆机打浆,打浆中磨浆压力为3~4N/mm,打浆中磨盘转速为1300~1500r/min。
作为一种优选的实施方式,所述打浆的打浆度为29.5°SR~30.5°SR。
作为一种优选的实施方式,所述红麻皮纤维原料中的主要成分为:纤维素质量百分比含量为52%~54%、半纤维素质量百分比含量为15%~16%、木质素质量百分比含量为15%~16%,苯醇抽出物质量百分比含量为7%~8%。
下面结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明。
以下实施例中使用的红麻皮纤维原料的麻片长度为3-5cm(红麻皮纤维原料的长度3-5cm)。红麻皮纤维原料中的纤维素质量百分比含量为53.6%、半纤维素质量百分比含量为15.7%、木质素质量百分比含量为15.7%,苯醇抽出物质量百分比含量为7.49%。
实施例1
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:3:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重42.5g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。PFI打浆转速设定为1400r/min,线压力设定为3.33N/mm,初始磨盘间隙设定为0.35mm,打浆过程中逐步缩减为0.25mm。所得浆料抄造成纸,抄出纸页定量为70g/m2,纸张抄造使用凯塞法自动抄纸系统(按照ISO5289/2和DIN54358的标准)进行抄纸。湿纸页转移至干燥装置中,在90℃,-0.1MPa的条件下烘干10min。烘干后的纸页随后经压光机在压力0.6Mpa的条件下进行压光,正反面各6次。所得纸页抗张指数为49.08N·m/g,撕裂指数为12.11mN·m2/g,耐破指数为2.50kPa·m2/g。
实施例2
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:3:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温1h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重45.2g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为45.46N·m/g,撕裂指数为8.70mN·m2/g,耐破指数为1.98kPa·m2/g。本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例3
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:3:5.92的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重43.2g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为44.55N·m/g,撕裂指数为8.92mN·m2/g,耐破指数为2.03kPa·m2/g。本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例4
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:3:3.94的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重42.9g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为46.38N·m/g,撕裂指数为10.79mN·m2/g,耐破指数为2.37kPa·m2/g。本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例5
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:2:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重42.8g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为48.69N·m/g,撕裂指数为11.85mN·m2/g,耐破指数为2.50kPa·m2/g。本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例6
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:4:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重42.1g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为48.89N·m/g,撕裂指数为11.98mN·m2/g,耐破指数为2.47kPa·m2/g。本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例7
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:3:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到80℃,到达80℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重46.5g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为41.05N·m/g,撕裂指数为9.03mN·m2/g,耐破指数为1.99kPa·m2/g。本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例8
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素、去离子水按照1:3:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到100℃,到达100℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重36.1g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为40.80N·m/g,撕裂指数为8.99mN·m2/g,耐破指数为2.03kPa·m2/g。本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例9
本实施例与实施例1相似,不同之处在于:蒸煮溶剂A中用乳酸代替尿素。
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、乳酸、去离子水按照1:3:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆。
本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
实施例10
本实施例与实施例1相似,不同之处在于:蒸煮溶剂A中用醋酸代替尿素。
一种红麻皮纤维浆的绿色制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、醋酸、去离子水按照1:3:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆。
本实施例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
对比例1
本对比例与实施例1相似,不同之处在于不添加水。
一种红麻皮纤维浆的制浆方法,包括以下步骤:
将氯化胆碱、尿素按照1:3的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重43.3g)。
取30g绝干富含纤维的红麻皮纤维浆加入去离子水调节至体系总重为300g,即调整浆浓为10%后进行PFI打浆至30°SR。所得浆料抄造成纸,所得纸页抗张指数为39.88N·m/g,撕裂指数为9.23mN·m2/g,耐破指数为1.65kPa·m2/g。本对比例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
对比例2
将氯化胆碱、去离子水按照1:1.97的摩尔比(物质的量比)混合,在80℃条件下通过500rpm搅拌20min形成透明均一的溶液,得到蒸煮溶剂A。分别称取50.0g绝干红麻皮纤维原料和250.0g蒸煮溶剂A加入到旋转式多罐蒸煮器中,常温(25℃)升温1h到90℃,到达90℃后保温2h,得到固液混合物。过滤后将固体充分洗涤至中性(pH为6.8~7.2)后,得到红麻皮纤维浆(红麻皮纤维浆干重47.6g)。成浆质量差无法测试性能。本对比例打浆条件和抄纸工艺同实施例1。
对比例3
本对比例采用常规烧碱法对绝干红麻皮纤维原料进行制浆(用碱量12%,蒽醌0.1%),干红麻皮纤维原料和蒸煮试剂的质量比为1:5,蒸煮温度条件为,常温(25℃)升温1h到140℃,到达140℃后保温2h,得到碱法红麻皮纤维浆料,经检测,制浆得率仅为56.6%。
分析测试
纸浆打浆度的测定参考GB/T 3332-2004,纸张抗张强度参考GB/T 22898-2008,纸张耐破强度参考GB/T 454-2020,纸张撕裂强度参考ISO 1974:2012。
测试结果见下表1:
表1 实施例和对比例所得纸页数据表
表2 原料、实施例和对比例浆料化学成分数据表
结果分析:
由实施例1~10的结果可见,采用本发明技术方案,浆料得率最高可达93.3%(实施例10),所得纸页抗张指数最高可达49.08N·m/g,撕裂指数最高可达12.11mN·m2/g,耐破指数最高可达2.50kPa·m2/g。
本发明技术方案的蒸煮溶剂体系,直接采用红麻皮原料一步法制浆得到浆料,在蒸煮过程中能够保持良好的润湿渗透与传质效率,从而缓解传统溶剂体系易出现的传质受限问题。在此基础上,本发明实现了对红麻皮中非纤维素组分的控制性(适度)去除,既避免脱除不足导致杂质残留影响纤维结合,又避免过度处理引发纤维损伤,使得制浆得率与纸页抗张、撕裂、耐破等综合力学性能得以同时兼顾。与此同时,由于溶剂体系的有效作用能够在相对温和条件下实现,本发明在保证处理效果的前提下进一步降低了蒸煮温度,从而减少能耗并提升工艺的可实施性与稳定性。
实施例2相比于实施例1,保温时间减少了1个小时,实施例2的制浆得率升至90.4%,但浆料抗张指数、撕裂指数分别降至45.46N·m/g、8.70mN·m2/g,力学性能出现明显下降。原因是保温时间不足时,蒸煮溶剂对红麻皮中木质素、半纤维素的溶解和脱除不充分,残留杂质阻碍纤维间的结合,导致成纸强度降低。
实施例3与4相比于实施例1,增大了蒸煮溶剂A中的水分占比,当水的摩尔比增加,得率略有提升,但所得浆料物理性能显著下降,说明过量水会稀释蒸煮溶剂,降低木质素或半纤维素的靶向脱除效果,进而削弱纤维间结合力与成纸强度。
实施例5与6相比于实施例1,改变了蒸煮溶剂A中尿素组分比例,调整尿素摩尔比,得率与性能虽保持在较高水平,但均略低于实施例1,说明氯化胆碱:尿素=1:3更有利于兼顾溶剂对纤维的润涨渗透与木质素或半纤维素的靶向脱除效果;
实施例7与8相比于实施例1,改变了保温温度,实施例7得率高达93.0%,浆料抗张指数41.05N·m/g,因温度过低导致溶剂活性不足,木质素或半纤维素脱除率低,残留组分影响成纸强度;实施例8得率降至72.2%,浆料性能同步下降,因温度过高造成部分纤维素降解,纤维结构受损,得率与性能下降;
实施例1与对比例1、对比例3结果可见,对比例1得率86.6%,常规碱法制浆得率仅为56.6%,所得纸张抗张指数仅39.88N·m/g,远低于实施例1,去离子水的添加可调节溶剂黏度、提升纤维润涨均匀性,是保障浆料性能的关键组分。
对比例2得率95.2%但成纸强度极差,无法实现优质制浆。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
文章摘自国家发明专利,一种红麻皮纸、红麻皮纤维浆及其绿色制浆方法,发明人:陈港,魏亚臻,杨强,申请号:202610104003.2,申请日:2026.01.26。



