Lyocell纤维用溶解浆主要性能及其质量控制技术

Lyocell纤维是绿色高性能的再生纤维素纤维,其在反应原理、生产工艺和设备技术等方面与黏胶纤维差异很大,对溶解浆的质量要求较高。本文介绍了Lyocell纤维的生产工艺,重点分析了Lyocell纤维用溶解浆的化学组成、纤维素大分子特性、结晶结构等主要性能对Lyocell纤维生产,尤其是浆粕在4-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）中溶解性能的影响;提出了Lyocell纤维用溶解浆的主要性能要求及其质量控制技术,为Lyocell纤维用溶解浆的研究和生产提供参考。     

4种天然纤维素在氢氧化钠/尿素/水体系中的溶解差异

研究了棉短绒浆、竹浆、阔叶木浆和针叶木浆(均为溶解浆)的纤维素在氢氧化钠/尿素/水体系中的溶解差异,棉短绒浆和竹浆的纤维素溶解后可形成均一的液相体系,而阔叶木浆和针叶木浆的纤维素溶液有分层现象,说明同等条件下棉短绒浆和竹浆的纤维素溶解度较大。4种天然纤维素再生后聚合度和结晶度均有一定程度的降低,棉短绒浆和竹浆的纤维素聚合度从549、624降低至474、555,分别降低了13.6%和11.1%;而针叶木浆和阔叶木浆再生后纤维素的聚合度降低不明显,分别从1067、1460降低至989、1419,只降低了7.3%和2.8%;棉短绒浆和竹浆再生后纤维素结晶度降低的幅度比较大,从66.5%和79.7%降低到18.8%和31.8%,分别降低了71.7%和60.1%;阔叶木浆和针叶木浆再生后纤维素结晶度降低的幅度较小,从76.4%和70.4%降低至62.5%和54.7%,分别降低了18.2%和22.3%;阔叶木浆和针叶木浆的纤维素由于聚合度较大,该体系不能降低其结晶度,因而其溶解度小于棉短绒浆和竹浆的纤维素。处理前后纤维素的红外光谱图基本一致,说明纤维素在该体系溶解过程中并未引入新的基团,氢氧化钠/尿素/水体系为非衍生化纤维素溶剂;处理后,几种样品纤维素Ⅰ的峰强度降低甚至消失,纤维素Ⅱ的峰开始出现,说明用该体系进行处理可使纤维素晶体结构发生转变。     

Lyocell纤维的生产工艺

介绍了新型有机纤维素溶剂-NMMO的一般性质,以及溶解纤维素的机理。分析了其直接溶解纤维素浆粕制备纺丝液,并通过干湿法纺丝生产Lyocell纤维的工艺。Lyocell纤维具有生产工艺简单,生产过程基本无污染,可生物降解,以及性能优良等特点。     

国外新型纤维开发应用最新动向(二)

1．Lyocell纤维 Lyocell纤维是采用N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）的水溶液溶解纤维素后进行纺丝再生出来的一种人造纤维素纤维。Lyocell纤维采用的原料是木浆．其木材采用的也是速生木材．溶剂无毒且回收率高．对环境无污染．是名副其实的“绿色”纤维。荷兰AKZ0公司取得新型纤维素纤维Lyocell的生产工艺和产品的专利．     

Lyocell纤维纺丝浆粕溶解性的影响因素分析

为探究Lyocell纤维纺丝浆粕溶解性的影响因素,对4种不同的溶解浆进行分析,研究了其化学组分、结晶度、聚合度以及纤维形态对溶解浆在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)中溶解性的影响。结果表明:浆粕的溶解主要历经悬浮阶段、溶胀阶段和溶解阶段;溶胀阶段纤维发生非均匀溶胀的比例越高,溶解的时间越长;当浆粕质量符合制备Lyocell纤维的原料标准时,纤维表面的微量木质素对浆粕溶解起主要作用;木质素通过吸附作用沉积在纤维表面,与纤维素通过氢键结合减弱纤维溶胀,同时疏水性的木质素会阻碍NMMO向纤维内部渗透,增加溶解时间。     

无硫溶解浆及其在黏胶纤维和Lyocell纤维中的应用

采用多功能碱法制浆工艺可生产出高纯度和高得率的溶解浆。水自水解（PH）或碱抽提（E）用于蒸煮前预处理,可以选择性脱除半纤维素。在氧脱木素后的冷碱抽提（CCE）段中分离半纤维素,蒽醌成功地替代了硫。通过这些改进对净化的溶解浆进行了TCF漂白和黏胶纤维及Lyocell纤维的应用测试。所有浆料均达到溶解浆的标准。另外,CCE浆漂白之后得率较高。浆料纤维形态变化（如细胞壁外层的超微结构、比表面积和例向微纤丝聚集体尺寸）导致其常规黏胶纤维加工的反应性能降低。碱净化后的残余聚木糖具有较低的官能团含量和较高的分子质量,并明显截留在纤维素微纤丝聚集体中,使得半纤维素在标准黏胶纤维加工中不易浸渍。同时,碱净化工段不会明显影响浆料的反应性能,但会使纤维素的超微分子结构由纤维素I部分转变为纤维素II。然而,由于浆料在NMMO中的溶解性较大,所以这些浆料参数的差异并不影响Lyocell纤维的加工。实验室纺丝实验结果表明,制得的常规黏胶纤维和Lyocell纤维均具有较高的纤维强度。     

不同针叶木化学浆在碱尿素水溶液体系中溶解行为的研究

以用于生产黏胶纤维的漂白针叶木硫酸盐浆(BSK)和硫酸盐法针叶木溶解浆为原料,通过测定纸浆纤维-纤维素-溶剂(7%NaOH/12%尿素水溶液)溶解体系的透光率及溶解生成的纤维素溶液的黏度、观察纸浆纤维冷冻过程的微观形态、分析溶解前后纸浆纤维长度和宽度的变化、检测未溶部分的X射线衍射谱图,研究对比了这两种浆在7%NaOH/12%尿素水溶液体系中溶解行为的差异。结果表明,相同浆浓下,聚合度高的漂白针叶木硫酸盐浆在7%NaOH/12%尿素水溶液中溶解后体系的透明度比聚合度低的针叶木溶解浆体系的高,前者溶解生成的纤维素溶液的黏度大于后者溶解生成的纤维素溶液的黏度,即纤维素含量高、聚合度低的溶解浆反而较难溶解在7%NaOH/12%尿素水溶液中。针叶木硫酸盐浆溶解后纤维变短且变粗,而针叶木溶解浆因大部分短小纤维被溶解导致溶解后纤维的平均长度变长,且宽度变化较小。针叶木硫酸盐浆保留了完整的纹孔结构,溶剂渗透性较好,其溶解效果优于在制浆过程中细胞壁经受严重破坏的针叶木溶解浆的溶解效果。     

新型化学纤维(一)

Tencel纤维 Tencel(坦塞尔)纤维的原料是天然木材,是由木浆经过溶液纺丝法产生的百分之百的再生纤维素纤维。所谓溶液纺丝法,是以木浆、水和溶剂混合,加热至完全溶解后进行纺丝的方法。其独特之处在于所使用的溶剂N-甲基玛啉氧化物(无毒,可循环使用,对人类及生态环境都不构成污染)可以直接将木浆物理性溶解,在溶解过程中不发生化学作用,因而也就不产生任何衍生物。所排放的物质,无论在空气,地面或水中的含量和比例,均比其它化纤纺丝法低,再加上Tencel是百分之百的天然纤维物质,故而在泥土中可完全分解。从而,Tencel纤维被誉为21世纪的绿色纤维(称环保纤维),并称为继棉、毛、麻、丝之后的“第五纤维”。 Tencel纤维能集棉的舒适性、粘胶纤维的吸湿悬垂性、涤纶纤维的强度、真丝的手感于一身,是一种新型的纤维素纤维—Lyocell。首先实现工业化生产的Lyocell纤维的商品名为Tencel。     

棉秆芯纺丝浆粕制备及性能表征

通过制备棉秆芯浆粕,测试其各项纺丝性能指标,探讨棉杆芯浆柏纺丝的可能性。研究表明:经冰乙酸、硝酸、蒸馏水混合溶液沸煮后再经乙醇、蒸馏水清洗的棉秆芯浆粕相比仅经研磨后彻底烘干的棉秆芯颗粒,浆粕的松散性与纤维素Iα含量均有不同程度的提高,其中纤维素Iα含量达到了91.4%,而纤维素的相对分子质量、聚合度、纤维素Iβ含量与结晶度分别下降了50.72%、50.72%、40.6%和16.8%,所测各项指标达到了纺丝的标准,可用于纺制再生纤维素纤维。     

基于N-甲基吗啉-N-氧化物溶剂制备聚芳砜酰胺/纤维素阻燃纤维

为制备兼具阻燃和吸湿性能的纤维,采用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液为共溶剂,分别将纤维素(cellulose)和聚芳砜酰胺(PSA)溶解后进行共混制备纺丝液,通过干喷湿法纺丝制备PSA/cellulose共混纤维,并对纺丝液及共混纤维的结构和性能进行表征与分析。结果表明:NMMO对PSA具有良好的溶解性能,纺丝液均质、稳定,制备的共混纤维呈现出PSA富集于纤维表层的类皮-芯结构;PSA/cellulose纤维具有良好的阻燃性能、吸湿性能和力学性能,当纤维素质量分数达到30%时,共混纤维仍可达到阻燃纤维标准,其断裂强度为2.08 cN/dtex,无需后道牵伸处理就能达到较高的强度,此时PSA/cellulose纤维的回潮率提高为8%,具有良好的可染性。     

Lyocell竹浆纤维纱线的研制

分析了Lyocell竹浆纤维的主要特性以及其与普通竹浆粘胶纤维的性能对比.详细介绍了Lyocell竹浆纤维的纺纱工艺和针对其表面光滑、抱合力小、成纱毛羽多而采取的技术措施.     

木聚糖酶处理对麦草溶解浆制备性能的影响

对自制乙醇法漂白麦草浆用木聚糖酶处理,对处理后浆粕的α-纤维素含量、聚戊糖含量、灰分、平均聚合度及白度进行测定,结果表明,经过木聚糖酶（1.0IU/g）处理后浆粕的α-纤维素含量能够满足短纤溶解级浆粕的要求,其灰分含量没有明显变化,平均聚合度、白度等指标有所提高。NaOH（质量分数5%）协同处理,浆料中的灰分含量下降明显。实验表明,采用自制乙醇法漂白麦草浆的酶处理和碱处理工艺,可生产出合格的溶解浆粕。     

罗布麻秆粘胶纤维生产工艺技术

为了使野生资源罗布麻秆获得有效利用,通过将罗布麻秆溶解制浆进行粘胶纤维的生产。本文以新疆阿勒泰产罗布麻秆为原料,利用硫酸盐法进行罗布麻秆浆粕的制作,浆粕经溶解、碱化、黄化、熟成等工序制成罗布麻秆粘胶纤维。经对罗布麻秆浆粕及粘胶纤维质量性能指标的测定,浆粕符合FZ/T 51001-2009《粘胶纤维用浆粕》一等品的质量标准,生产的罗布麻秆粘胶纤维性能指标达到GB/T 14463-2008 《粘胶短纤维》一等品的质量标准。经试验获得的最佳纺丝工艺经进一步优化,中试后可用于规模化生产。     

超高相对分子质量纤维素对Lyocell纺丝性能的影响

在常规相对分子质量的纤维素(DP=722)中加入少量超高相对分子质量的纤维素(DP≈10 000)并以此为原料,以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液为溶剂,采用Lyocell工艺进行纺丝。结果发现:添加超高相对分子质量的纤维素并未能有效地提高所得纤维的强度和模量。对纺丝过程中不同位置纺丝原液的流变性能和纤维素相对分子质量及其分布进行分析,结果进一步表明超高相对分子质量纤维素的添加,虽能得到溶解均匀的纺丝原液,但该纺丝原液在纺丝压力下通过过滤层及组件时易产生流动性分层现象,导致所得Lyocell纤维的力学性能无明显改善。     

Upgrading Paper-grade Softwood Kraft Pulp to Dissolving Pulp by Cold Caustic Extraction

Cold caustic extraction has potential applications in the production of dissolving-grade pulps due to its ability to selectively remove hemicellulose from lignocellulosic materials. In this study,we demonstrate the conversion of paper-grade kraft pulp into dissolving pulp by a single-stage cold caustic extraction. Under the extraction conditions of 12 wt% NaOH lye,11% pulp consistency,a temperature of 35℃,and 2 h,a paper-grade softwood kraft pulp was purified to high-grade dissolving pulp with 97. 1% α-cellulose content,1. 2% pentosane content,and narrowed molecular weight distribution. The resulting extraction filtrate was concentrated by nano-filtration to obtain the hemicellulose content of 59. 0 g / L,while the permeate was a clear Na OH solution with 10. 9 wt% concentration. A process configuration was also proposed,integrating this cold caustic extraction process with existing pulp and paper production and multi-purpose utilization of the extraction filtrate.     

溶解浆生产技术现状及研究进展

概述了目前国内外溶解浆的生产技术现状及研究进展,介绍了由纸浆直接制备溶解浆的生产技术,从而提高相关产业的竞争力,实现传统工业的发展和变革.     

麦草浆和木浆纤维在回用过程中形态结构的变化

在扫描电镜ＳＥＭ下观察回用纤维的表面形态，发现纤维在回用过程中发生扭曲，细胞壁外层剥离。对纤维的横截面观察，则发现纤维细胞壁结构在回用中遭到严重的破坏。细胞壁初始发生分层。然后出现径向的裂隙，内部出现孔洞。细胞腔被压缩，整个纤维不再是壁腔分明的细胞。使用ＫＡＪＡＡＮＩ－１００纤维长度测定仪进行测定得出，纸浆回用后纤维平均长度及长度分布基本不变。草浆和木浆纤维形态变化的规律基本相似。     

竹浆粕加工中的漂白工艺

利用竹子制备适用于生产醋酸纤维和Lyocell纤维的浆粕,研究加工过程中的漂白工艺。结果显示：酶质量分数为0.04%时,木聚糖酶预处理的效果达到最佳;DMD能够有选择地氧化木质素,提高H2O2的漂白能力,当丙酮与过硫酸氢钾质量比为3:4时,DMD具有最佳的脱木质素和辅助漂白效果。在这2种预处理阶段,卡伯值的降低量占整个漂白过程降低量的37.9%,特性黏度的降低量仅占整个漂白过程降低量的13.7%。X射线衍射分析间接证明了DMD的脱木素作用,在漂白过程中,DMD处理会降低竹浆粕的结晶度和晶粒尺寸,但其他阶段竹浆粕的结晶度和晶粒尺寸是增加的。