一种阳离子型半纤维素溶液的制备方法与流程

1.本发明涉及半纤维素溶液的制备技术领域，尤其涉及一种阳离子型半纤维素溶液的制备方法。


背景技术：

2.虽然半纤维素广泛分布于植物中，但是因为结构的复杂性限制了它们在工业中的应用。半纤维素具有两个显著特点：(1)半纤维素的溶解性存在显著的不同，含有一个或两个游离羟基的天然半纤维素是亲水性的，而合成的半纤维素聚合物通常是疏水性的。(2)半纤维素的化学和分子结构也各不相同，例如，分枝的、无定形的、由不同单糖组成(异聚糖)和不同的功能基组成(例如，羟基，乙酸基，甲氧基)等等。这两个特点导致半纤维素在化学行为上与纤维素和淀粉不同，从而限制了其在工业上的应用。然而，这些缺点能够通过改性，如羟基的氧化、水解、还原、醚化、酯化及交联等方法来克服。
3.半纤维素与低分子醇类相似，半纤维素上的羟基可与酸反应生成半纤维素酯，与烷基化试剂反应生成半纤维素醚。半纤维的醚化与酯化是最重要的半纤维衍生化反应，这将为最大限度开发半纤维素不为人知的宝贵特性提供必要条件，为其成为一种新型的可降解聚合物提供很大的应用空间。
4.季铵化反应能够增加半纤维素的水溶性、得率及其阳离子性或两性离子性等特性。通过半纤维素羟基的醚化反应来增加半纤维素的水溶性、阳电性、疏水性、表面活性等特性，将在制药、污水处理、造纸助剂、热塑性材料、食品添加剂方面具有很大的应用潜力。
5.纸浆中保留或加入半纤维素有利于纸浆的打浆，这是因为半纤维素比纤维素更容易水化润胀，半纤维素吸附到纤维素上，增加了纤维的润胀和弹性，主要造成纤维精磨而不是被切断，因此能够降低打浆能耗，得到理想的纸浆强度。另外，短时间内打浆，加入半纤维素能够改善浆的性能(更好的成型和更快的滤水)。总之，在低成本、高速纸机上能够得到较好强度的纸张。
6.半纤维素具有亲水性能，这将造成细胞壁的润胀，可赋予纤维弹性。在纸页成型过程中有利于纤维的构造和纤维间的结合。因此，半纤维素的加入影响了表面纤维的吸附，对纸张强度有较大影响。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明提供种阳离子型半纤维素溶液的制备方法。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阳离子型半纤维素的制备方法，包括以下步骤：
9.步骤一、将半纤维素粉末溶于一定量去离子水中，向里面加入适量抗膨胀剂，搅拌均匀后均分成两份；
10.步骤二、将两份半纤维素乳液升温到60℃，向其中一份中加入强氧化剂作剪切剂和引发剂，再加入一定量的液碱作催化剂，使其在碱性环境中反应1h，记作e1；向另一份乳
液中加入同e1中等量的液碱，也同样反应1h，记作e2；
11.步骤三、向e1中加入适量的还原剂，将多余的氧化剂除去，记作e3；然后将e3加入到e2中混合均匀，混合后的乳液记作e4；再然后向e4中加入适量阳离子醚化剂，在60℃条件下持续反应4-8h，记作e5；
12.步骤四、向e5中加入一定量的交联剂，并在60度保温2h；
13.步骤五、交联反应结束后，加入适量的酸调节ph，然后降温至40℃；
14.步骤六、降温结束后，向里面加入适量杀菌剂；
15.步骤七、降温至室温，过筛得到阳离子型半纤维素溶液。
16.优选地，步骤一中所述抗膨胀剂为硫酸钠或氯化钠；所述纤维素选自半纤维素。
17.优选地，步骤二中所述液碱为naoh溶液，所述强氧化剂选自双氧水，过硫酸铵、过硫酸钠、次氯酸钠的一种或多种。
18.优选地，步骤三中所述还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或硫化钠的一种或多种，所述醚化剂为3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵或2,3-环氧丙基三甲基氯化铵。
19.优选地，步骤四中所述交联剂为环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种。
20.优选地，步骤五中ph调节剂调节ph值至6.5-7.5，所述ph调节剂选自柠檬酸、盐酸、硫酸或醋酸。
21.优选地，步骤六中杀菌剂为三丁基氯化锡或苯并异噻唑啉酮中的一种或多种。
22.优选地，半纤维素和水的质量比为0.20-0.4:1；液碱占半纤维素的质量比为0.2:1；氧化剂占半纤维素的质量比为0.60-0.066；杀菌剂占半纤维素的质量比为0.01-0.02:1。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以便更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
24.实施例一
25.在四口烧玻璃反应釜中加入半纤维素粉末和去离子水并不断搅拌，向里面加入适量nacl，搅拌速度450r/min，搅拌均匀后均分成两份。将两份半纤维素溶液升温到60℃，向其中一份中加入强氧化剂作剪切剂和引发剂，再加入一定量的液碱作催化剂，使其在碱性环境中反应1h，记作e1；向另一份半纤维素溶液中只加入同e1中等量的液碱，也同样反应1h，记作e2。向e1中加入适量的还原剂，将多余的氧化剂除去，记作e3；然后将e3加入到e2中混合均匀，混合后的溶液记作e4；再然后向e4中加入适量阳离子醚化剂，在60℃条件下保温4h，记作e5。向e5中加入一定量的交联剂，持续反应2h。反应结束后，加入适量的酸调节ph至6.5，然后降温至40℃。降温结束后，向里面加入适量杀菌剂。降温至室温，过325目筛即得阳离子型半纤维素溶液。
26.本实施例中各个组分具体数值如下：
27.半纤维素：100g；
28.去离子水：500g；
29.nacl：0.11g；
30.3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵：17.6g；
31.naoh溶液：22g；
32.过硫酸铵：0.66g；
33.亚硫酸钠：0.3g；
34.硫酸：4g；
35.苯并异噻唑啉酮2.2g；
36.实施例二
37.在四口烧玻璃反应釜中加入半纤维素粉末和去离子水并不断搅拌，向里面加入适量nacl，搅拌速度450r/min，搅拌均匀后均分成两份。将两份乳液升温到60℃，向其中一份中加入强氧化剂作剪切剂和引发剂，再加入一定量的液碱作催化剂，使其在碱性环境中反应1h，记作e1；向另一份乳液中只加入同e1中等量的液碱，也同样反应1h，记作e2。向e1中加入适量的还原剂，将多余的氧化剂除去，记作e3；然后将e3加入到e2中混合均匀，混合后的乳液记作e4；再然后向e4中加入适量阳离子醚化剂，在60℃条件下保温4h，记作e5。向e5中加入一定量的交联剂，持续反应2h。反应结束后，加入适量的酸调节ph至6.5，然后降温至40℃。降温结束后，向里面加入适量杀菌剂。降温至室温，过325目筛即得阳离子型半纤维素溶液。
38.本实施例中各个组分具体数值如下：
39.半纤维素：120g；
40.去离子水：500g；
41.nacl：0.11g；
42.3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵：22g；
43.naoh溶液：24g；
44.次氯酸钠：1g；
45.亚硫酸氢钠：0.2g；
46.盐酸：2g；
47.苯并异噻唑啉酮1.5g；
48.实施例三
49.在四口烧玻璃反应釜中加入半纤维素粉末和去离子水并不断搅拌，向里面加入适量nacl，搅拌速度450r/min，搅拌均匀后均分成两份。将两份乳液升温到60℃，向其中一份中加入强氧化剂作剪切剂和引发剂，再加入一定量的液碱作催化剂，使其在碱性环境中反应1h，记作e1；向另一份乳液中只加入同e1中等量的液碱，也同样反应1h，记作e2。向e1中加入适量的还原剂，将多余的氧化剂除去，记作e3；然后将e3加入到e2中混合均匀，混合后的乳液记作e4；再然后向e4中加入适量阳离子醚化剂，在60℃条件下保温4h，记作e5。向e5中加入一定量的交联剂，持续反应2h。反应结束后，加入适量的酸调节ph至6.5，然后降温至40℃。降温结束后，向里面加入适量杀菌剂。降温至室温，过325目筛即得阳离子型半纤维素溶液。
50.本实施例中各个组分具体数值如下：
51.半纤维素：140g；
52.去离子水：500g；
53.nacl：0.11g；
54.3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵：26.4g；
55.naoh溶液：25g；
56.次氯酸钠：1.1g；
57.冰醋酸：5.0g；
58.氯化三乙或三丁基锡：1.1g；
59.将本发明所制备的阳离子型半纤维素溶液与对比样(市售阳离子淀粉)进行等干助留应用试验，应用试验效果见表1。
[0060][0061]
表1
[0062]
通过以上应用实验结果表明，本发明所制备的新型阳离子型半纤维素溶液的助留效果要好于对比样品的助留效果。
[0063]
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。