[發明專利]用于處理木質纖維素材料的方法

有效

• 申請號: 201580037592.7
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN106661834B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: A·貝克;L·A·埃戴
• 申請（專利權）人: 利芙科學私人有限公司
• 主分類號: D21C1/04
• 分類號: D21C1/04;D21C1/06;D21C3/02;D21C3/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平;徐志明

本發明提供了一種用于生產改性纖維素材料的方法，其包括用酸和/或堿然后用多元醇處理木質纖維素材料。本發明還提供了從所述改性纖維素材料生產紙基產品或纖維素衍生物的方法。本發明還提供了通過這樣的方法生產的改性纖維素材料、紙基產品和纖維素衍生物。本發明還提供了用于例如通過前述方法生產改性纖維素材料的設備。

技術領域

本發明涉及用于生產改性纖維素材料的方法，所述改性纖維素材料隨后可用于生產有用的產品，如紙基產品和/或纖維素衍生物。

背景技術

木質纖維素材料可用于生產可以用于各種各樣的下游用途(如紙、紙板和織物生產)的纖維素材料，如纖維素漿。而且，纖維素材料可用于生產纖維素衍生物，如羧甲基纖維素(CMC)和微晶纖維素。然而，纖維素來源和纖維素加工條件通常決定了纖維素材料特性，并因此決定了其對于某些終端用途的適用性。

為了從木質纖維素材料有效生產纖維素材料，通常需要除去木質纖維素材料的一部分木質素和/或半纖維素組分。這通常通過將木質素和/或半纖維素降解成小的水溶性分子而實現，所述小的水溶性分子隨后可以從纖維素纖維分離而不使纖維素纖維解聚。但是，在纖維素降解時(例如通過解聚或者通過顯著降低纖維長度和/或強度)，其隨后可能不適合于眾多下游應用。因此，仍然需要處理木質纖維素材料從而生產具有用于紙基產品和/或纖維素衍生物的下游生產的特性如改善的羧酸和醛官能性的纖維素漿或纖維，但同時避免大量降解其中的纖維素纖維的方法。

傳統上，可用于生產紙基產品的纖維素源并不適合于生產下游纖維素衍生物，如纖維素醚和纖維素酯。從高粘度纖維素原料生產低粘度纖維素衍生物需要額外的制造步驟，其會增加大量成本而同時給予不想要的副產物并降低纖維素衍生物的整體質量。棉短絨、牛皮紙和高α纖維素含量的亞硫酸鹽漿通常用于制造纖維素衍生物，如纖維素醚和酯。然而，由于原材料的成本、高能耗、化學品以及制漿和漂白的環境成本和/或所需要的大量純化過程，具有高聚合度(DP)和/或粘度的棉短絨、牛皮紙和亞硫酸鹽纖維的生產是昂貴的。

除了高成本以外，市場上可獲得的亞硫酸鹽漿的供應還逐漸萎縮。因此，這些漿非常昂貴，并且在漿和紙應用中適用性有限，例如，在可能需要更高純度或更高粘度的漿的情況下。對于纖維素衍生物制造者，這些漿構成了他們的總體制造成本的很大一部分。因此，存在對于這樣的纖維素材料的需要：生產相對廉價，而又是高度多功能性的，使其能夠用于各種各樣的下游應用，如紙基產品和/或纖維素衍生物的生產。

發明內容

本發明部分地基于這一出人意料的發現：用酸和/或堿然后用多元醇特別是甘油順序處理木質纖維素材料產生了改性纖維素材料，所述改性纖維素材料保留可以使其用作用于生產紙基產品的纖維漿的纖維漿性質。另外地或可選地，這種纖維素材料可以用于生產纖維素衍生物，如CMC。

在第一方面，本發明提供了一種用于生產改性纖維素材料的方法，其包括以下步驟：

(i)用酸和/或堿處理木質纖維素材料；

(ii)用試劑處理步驟(i)的所述木質纖維素材料，所述試劑包含多元醇、由多元醇組成或者基本上由多元醇組成；

由此產生改性纖維素材料。

在某些實施方式中，在步驟(i)中，(a)單獨用酸處理；(b)單獨用堿處理；(c)用酸然后用堿順序處理；或者(d)用堿然后用酸順序處理所述木質纖維素材料。

適合地，所述酸選自硫酸、鹽酸、磷酸、氫氟酸、氫溴酸、硝酸、酸性金屬鹽及其任意組合。

優選地，所述酸是硫酸。

適合地，所述堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、堿金屬鹽及其任意組合。

優選地，所述堿是氫氧化鈉。

在一個優選實施方式中，步驟(i)包括將所述酸和/或堿蒸汽浸漬到所述木質纖維素材料中和/或所述木質纖維素材料上。