[發明專利]降低納米纖維素制造中的總能耗的方法

有效

• 申請號: 201680070704.3
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN108474175B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 薩斯基·穆明;阿德里亞努斯·約翰尼斯·埃恩斯特·揚森
• 申請（專利權）人: 賽佩荷蘭服務有限公司
• 主分類號: D21D1/02
• 分類號: D21D1/02;D21D1/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;蔡勝有

一種用于降低由基礎纖維素材料制造納米纖維素分散體的總能耗的方法，其中所述方法包括中間步驟，當與沒有所述中間步驟的方法相比時，所述中間步驟將總能耗降低至少50％。

技術領域

本發明涉及一種用于降低納米纖維素分散體制造中的總能耗的方法以及用于進行所述方法的裝置。

背景技術

WO201/4009517 A1公開了一種用于降低納米纖維素制造中的總能耗的方法，在該方法中，待處理的基礎纖維素材料在暴露于均化器例如微流化器(microfluidizer)中的高剪切或高壓處理之前，在嗎啉或哌啶的溶脹溶液中溶脹。基礎纖維素材料的溶脹允許降低在均化器中將基礎纖維素材料處理成納米纖維素所需的能量的量。雖然該方法允許顯著降低納米纖維素制造中的總能耗，但仍希望進一步減小納米纖維素制造中的能耗。

WO2012/089930 A1公開了用于制造納米纖維素的方法和裝置，其中將機械或化學漿(pulp)以低稠度引入錐形精制機中，所述錐形精制機具有恒定低于0.1mm的環形精制間隙并且使漿移動通過精制機的連續但不同的精制區域?？梢曰蚩梢圆煌ㄟ^引入除原始纖維素中之外的官能團例如羧甲基、醛基、羧基(來自TEMPO氧化)或季銨基團來對漿進行化學預處理。

WO2012/072874 A1公開了用于制造納米纖維素的方法和系統，其中將低稠度的漿在第一精制機中進行精制，然后篩分并沉淀，然后以低稠度在第二砂面(grit-surface)精制機中進行精制。根據申請人，當與現有技術的方法相比時，該方法允許降低1/3的能耗。精制機可以為錐形或盤式精制機，并且可以通過向纖維素引入陽離子或羧甲基基團來對漿進行化學預處理以降低精制機的能耗從而降低納米纖維素制造中的總能耗。

US 6,214,163 B1公開了用于制造超微原纖化纖維素的方法，其中使預先經攪打的漿通過研磨裝置例如Masuko“超磨機”以產生微原纖化纖維素，然后以低稠度使微原纖化纖維素通過高壓均化器例如“Nanomizer”以產生平均纖維長度為0.05mm至0.1mm的纖維素纖維的懸浮體。

WO2012/175806 A1公開了用于制造納米纖維素的方法和裝置，其中將機械或化學漿以低稠度引入盤式精制機中，所述盤式精制機配備有形成狹窄精制間隙的表面粗糙度小于3μm的兩個相對盤。當與其中使用的精制機為Masuko精制機的方法相比時，該盤的狹窄精制間隙和粗糙度使得更高能效地制造納米纖維素，并且用TEMPO將漿氧化使得甚至更高效地制造納米纖維素(即，對于給定量的精制機能耗，粘度更高)。

發明內容

本發明提供了一種通過添加使纖維素材料的均勻化更有效的中間處理步驟而允許降低由基礎纖維素材料制造納米纖維素分散體的總能耗的方法。

根據本發明的用于降低由基礎纖維素材料制造納米纖維素分散體的總能耗的方法提供了一種方法，該方法按以下順序包括：(i)使基礎纖維素材料在溶脹溶液中溶脹直至實現預定量的溶脹以形成經溶脹的纖維素材料在溶脹溶液中的分散體的步驟；(ii)中間步驟，所述中間步驟由通過低或中等剪切將經溶脹的纖維素材料的分散體粉碎以形成具有預定細度的經粉碎的纖維素材料在溶脹溶液中的分散體的步驟組成；以及(iii)通過高剪切或高壓使經粉碎的纖維素材料的分散體均勻化以形成納米纖維素分散體的步驟。

本發明還提供了用于降低由基礎纖維素材料制造納米纖維素分散體的總能耗的方法，其中溶脹溶液為嗎啉、哌啶或其混合物的水溶液，優選包含60重量％至99重量％的嗎啉、哌啶或其混合物，更優選包含70重量％至95重量％的嗎啉、哌啶或其混合物，最優選包含73重量％至83重量％的嗎啉、哌啶或其混合物。

本發明還提供了一種用于降低由基礎纖維素材料生產納米纖維素分散體的總能耗的方法，其中通過低或中等剪切將經溶脹的纖維素材料的分散體粉碎以形成經粉碎的纖維素材料的分散體在打漿機或精制機中進行，優選地在精制機中進行，更優選在錐形或雙盤精制機中進行。