本发明涉及造纸级木浆的改性技术领域，尤其涉及一种造纸级木浆改性制备溶解木浆的方法。
背景技术：
粘胶纤维，是粘纤的全称，又叫冰丝、真丝棉，是人造纤维的一个主要品种。粘纤是以棉或其它天然纤维为原料生产的纤维素纤维。在12种主要纺织纤维中，粘纤的含湿率最符合人体皮肤的生理要求，具有光滑凉爽、透气、抗静电、防紫外线，色彩绚丽等特点。
国内企业多以棉浆粕作为粘胶纤维的生产原料，棉浆粕又称精制棉浆，是以棉短绒为原料，经碱法蒸煮、漂洗精制而成的一种高纯度纤维素。近年来随着粘胶纤维产业的发展，粘纤产能的快速增加，棉短绒的资源受种植面积和生长周期的制约而日渐短缺，原料短缺已严重制约了我国粘胶纤维行业的发展，原料短缺成为行业发展的瓶颈。为此，已有企业将溶解木浆用于粘胶生产，但进口溶解木浆的价格高、短缺，影响了企业的正常经营和经济效益，寻找溶解木浆的替代品，是企业的一个重要任务。
我国自行生产和进口了大量的造纸级木浆板，但由于造纸级木浆板存在聚合度高、反应性能差及非纤维素杂质含量高等缺点，还不能直接用于粘胶纤维的生产，需要将造纸级木浆进行改性，制备成溶解木浆，以用于生产粘胶纤维。目前，国内以造纸级木浆板为原料制备溶解木浆的方法中，多数仍是传统的烧碱法蒸煮，大量使用氢氧化钠、渗透剂等化学品，蒸煮黑液色度高、COD高，污水处理难度大，不符合我国力推的节能、减排政策；此外，还有少数企业对造纸级木浆的处理过程中，不经过蒸煮工序，采用碱浸渍后漂白降聚的方式制备溶解浆，此方法虽节省了生产成本，避免了蒸煮黑液的形成，但漂白降聚对纤维自由羟基破坏严重，制得的木浆粕反应性能较差，只能少量的添加与进口溶解木浆或棉浆配合用于粘胶纤维的生产。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆的方法，所述方法包括如下步骤：粉碎、水解、洗涤、打浆疏解、除砂、碱浸渍、压榨脱碱、二次洗涤、酸处理、三次洗涤；其中，所述水解步骤是将粉碎后的造纸级木浆按照绝干木浆跟水的质量比为1:4-5加入蒸球中，然后升温至165-172℃保温2-3h进行水解。
绝干木浆跟水的质量比也称为浴比，当浆料的含水量很低时可以可忽略，认为是木浆和水的质量比。
本发明中，水解步骤为对粉碎后的木浆放入蒸球中，不添加任何化学药品，直接进行高温水解，以实现木浆的降聚和部分除杂；高温加水情况下，木浆原料所含半纤维素中的乙酰基和糠醛酸基不断溶出形成醋酸和糠醛酸，致使水解液pH值不断下降，进而形成酸性水解，从而使得木浆原料中的半纤维素大量降解溶出、部分酸溶木素的降解溶出、实现了木浆非纤维素杂质的部分去除，同时，水解液也能实现木浆中的部分无机盐类、植物碱、单宁、色素、果胶质等其它非纤维素杂质有效去除，从而实现纤维素的提纯。此外，酸性水解使得纤维素甙键的部分断裂，使长链变短链，实现了木浆纤维素的降聚。水解步骤中，通过调整保温温度和保温时间可以控制聚合度在480-650之间。
优选的，所述酸处理步骤是将二次洗涤后的浆料配成浆浓（绝干浆的质量分数）为4-6%，pH值≤2的浆料溶液，然后向配好的浆料溶液中加入助剂反应30-50min，所述助剂的加入量为绝干浆质量的2-2.5‰，所述的助剂包括如下质量分数的组分：亚氯酸钠：55-70%；氨基磺酸：8-15%；EDTA：3-7%；十二烷基磺酸钠：8-12%；六偏磷酸钠：5-10%；草酸：5-10%。
优选的，向配好的浆料溶液中加入助剂时边加助剂边搅拌，加完后继续搅拌10-20min，然后停止搅拌继续反应20-30min。
本发明在酸处理步骤中加入如上所述的助剂，其作用机理为进一步脱除木素，溶出发色基团，并且对纤维素损伤较小，不影响浆粕反应性能；同时，对发色金属离子予以去除。以上两个方面，使得半浆白度得以提高。本发明酸处理中加入的助剂的优势在于不影响浆粕粘度的情况下，可大幅提高浆粕白度，而市场上现有的一般漂白助剂提高白度的同时，对浆粕粘度影响较大；同时，本助剂较一般漂白助剂可多提高浆粕白度2%左右。
优选的，所述除砂步骤采用锥形除渣器二级三段的除砂方式，对打浆疏解后的浆料进行除砂，除砂时间为60-100分钟/球，浆浓为0.2-0.3%，压力为0.1-0.2Mpa，除砂过程中通过调节除砂浆浓和压力可以对半浆尘埃度进行控制，本发明中控制针叶木浆尘埃度≤140mm2/kg；阔叶木浆尘埃度≤100mm2/kg；
此处，二级三段中，“级”指的是良浆经过的除渣器段数，“段”指的是渣浆经过的除渣器段数，浆浓指的是浆料进除砂器的绝干浆浓度。
优选的，所述碱浸渍步骤是将除砂后的浆料配入温度为20-30℃，浓度为70-100g/L氢氧化钠溶液中保持1-2h，其中，氢氧化钠溶液中绝干浆浓度为4-6%。
优选的，所述二次洗涤采用水平带式真空洗浆机，用酸处理后的回水对浆料进行三段逆流洗涤，进浆浓度为2-3%，稀释因子为2-3。
此处，所述三段逆流洗涤是指第三段用酸处理后的回水洗涤，三段洗涤液用于第二段洗涤，二段洗涤液用于第一段洗涤。目的是以最小的用水量达到最佳的洗涤效果。当然，如果是第一次进行此步骤，由于还没有进行后续的酸处理，因此第三段可以用自来水进行洗涤，然后将三段洗涤液用于第二段洗涤，二段洗涤液用于第一段洗涤，如果不是第一次进行此步骤，说明之前已经进行过，那么酸处理步骤也已经进行，那么，第三段可用酸处理后的回水洗涤。稀释因子指的是洗涤每吨风干浆时，进入废液中的水量。
优选的，所述压榨脱碱步骤中，将脱出的碱液回收，补加新碱后，回用于碱浸渍步骤。通过调节碱浸渍的碱浓和处理时间可以控制半浆多戊糖和树脂含量，本发明中控制多戊糖≤4.0%；控制针叶木浆的树脂≤0.5%，阔叶木浆的树脂≤0.4%。
优选的，所述洗涤步骤是将水解完成后的蒸球内的废气放掉，然后向水解后的浆料中打入水，浆浓2-3%时，将洗涤液排出。洗涤液可以排入地沟进环保处理。
优选的，所述洗涤步骤中，向水解后的浆料中打入的水是除砂后的回水。以节约水资源。当然，如上述二次洗涤过程所述，如果是第一次进行此步骤，那么后续的除砂步骤还没有进行，也就没有除砂后的回水可利用，便可以用自来水进行洗涤，当在此之前进行过除砂步骤后再使用除砂后的回水进行洗涤。
优选的，在所述三次洗涤步骤后还包括纸板机制浆：将所述三次洗涤后的浆料采用纸板机制成水分含量为7-13%，PH值为5.5-7.5的浆板。
优选的，所述三次洗涤步骤中：首先用纸板机制浆中脱出的水将酸处理后的浆料洗涤30-60min，然后用自来水洗涤30-60min。
三次洗涤是为了将酸处理反应过程中生成的降解产物（酸性环境下纤维素、半纤维素、木素等都会发生一定程度的降解，生成新的物质）、金属离子和盐酸洗去，首先用纸板机脱出的回水进行洗涤，其主要目的是节约后续自来水洗涤的用水量，降低生产成本，但完全用回水洗涤无法达到要求，因此需要加上一段自来水洗涤，使杂质去除效果更好。当然，如上述洗涤和二次洗涤中所述，如果是第一次进行，那么在三次洗涤前还没有进行过纸板机制浆步骤，也就没有回水可利用，那么，三次洗涤中的两遍洗涤可均采用自来水，当在三次洗涤前已经进行过纸板机制浆步骤后，便可以采用纸板机制浆中脱出的水进行三次洗涤的第一遍洗涤。
本发明中，酸处理步骤和三次洗涤步骤中，通过控制助剂用量和洗涤时间长短可以调节半浆白度、铁质、灰分指标，本发明控制半浆白度≥82.0%，铁质≤20ppm；灰分≤0.12%。
本发明实施例提供的技术方案可以包含以下有益效果：
本发明提供一种造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆的方法，所述方法包括如下步骤：粉碎、水解、洗涤、打浆疏解、除砂、碱浸渍、压榨脱碱、二次洗涤、酸处理、三次洗涤；其中，所述水解步骤是将粉碎后的造纸级木浆和水按浴比1:4-5加入蒸球中，然后升温至165-172℃保温2-3h进行水解。本发明的水解步骤中不添加任何化学药品，直接进行高温水解，以实现木浆的降聚和部分除杂；改变了传统的高温、高碱蒸煮降聚方式，节省了化工料，降低生产成本的同时，避免了制浆黑液、废气的形成，且部分水解液可回用，使得后续的污水处理更为简单、可行，大大降低了对环境的污染。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明实施例提供一种造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆的方法，所述方法按照如下步骤进行：
S101：粉碎：对造纸级针叶木浆板原料切块；由于木浆板原料体积较大，而水解步骤中的蒸球球口较小，若不对木浆板进行处理，直接装料难度较大，因此对其进行切块，以利于蒸球装料。
S102：水解：将上述已经切块后的木浆，不添加任何化学药品，按照绝干木浆跟水的质量比1:4加入蒸球中，然后升温至165℃保温2h进行水解，水解完成后放球内的废气，以降低球内压力。水解步骤中不添加任何化学药品，直接进行高温水解，以实现木浆的降聚和部分除杂；改变了传统的高温、高碱蒸煮降聚方式，节省了化工料，降低生产成本的同时，避免了制浆黑液、废气的形成，且部分水解液可回用，使得后续的污水处理更为简单、可行，大大降低了对环境的污染。
S103：洗涤：水解后的浆料存放于蒸球下方的池子（球下池）内，向球下池内的浆料打入自来水，浆浓2%时，将洗涤液排入地沟（进环保处理），洗后的浆料进行打浆。此处，由于是第一次进行造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆，还没有进行后续的除砂步骤，没有产生除砂或的回水，因此，采用自来水进行洗涤，当进行过造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆后，比如第二球水解后的木浆，则可以用第一球除砂的回水进行洗涤。
S104：打浆疏解：采用槽式打浆机轻打浆的方式进行打浆，以实现对浆料的疏解。
S105：除砂：采用锥形除渣器二级三段的除砂方式，对浆料进行除砂，除砂时间为60分钟；进入除砂器中的浆料的绝干浆浓度为0.2%；压力0.1Mpa。
S106：碱浸渍：将除砂后的浆料加入温度为25℃，浓度为70g/L的氢氧化钠溶液中保持1h，其中，氢氧化钠溶液中绝干浆浓度为5%。
S107：压榨脱碱：采用螺旋挤浆机处理浆料，回收碱液，补加新碱后，回用于后续碱浸渍。
S108：二次洗涤：采用水平带式真空洗浆机，进行三段逆流洗涤：第三段用自来水洗涤，三段洗涤液用于第二段洗涤，二段洗涤液用于第一段洗涤；进浆浓度为2%，稀释因子为2。此处，由于是第一次进行造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆，还没有进行后续的酸处理步骤，没有产生酸处理后的回水，因此，采用自来水进行第三段洗涤，当进行过造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆后，比如水解的第二球木浆，则可以用第一球酸处理后的回水进行洗涤。
S109：酸处理：将二次洗涤后的浆料按浆浓为5%，pH值=2的工艺条件配成浆料溶液，然后边搅拌边加入助剂，对绝干浆的助剂用量为2‰，加完助剂后开始计时，10分钟后，停止搅拌放置20分钟，酸处理结束；其中，所述的助剂包括如下质量分数的组分：亚氯酸钠：60%；氨基磺酸：10%；EDTA：5%；十二烷基磺酸钠：10%；六偏磷酸钠：7%；草酸：8%。本发明中，助剂的加入大大提高了产品的白度，使得工艺流程中不需要漂白工序，简化了生产流程，提高了工作效率，且实现了节能降耗，不产生漂白废水，降低了对环境的污染。
S1010：三次洗涤：用自来水洗涤两次，每次洗涤30min。此处，由于是第一次进行造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆，还没有进行后续的纸板机制浆步骤，没有产生回水，因此，两次洗涤均采用自来水进行洗涤，当进行过造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆后，可以将纸板机制浆脱出的水用于三次洗涤中的第一遍洗涤，比如水解的第二球木浆进行三次洗涤时，可以用第一球木浆进行纸板机制浆时产生的回水进行第一遍洗涤。
三次洗涤是为了将酸处理反应过程中生成的降解产物（酸性环境下纤维素、半纤维素、木素等都会发生一定程度的降解，生成新的物质）、金属离子和盐酸洗去，首先用纸板机脱出的回水进行洗涤，其主要目的是节约后续自来水洗涤的用水量，降低生产成本，但完全用回水洗涤无法达到要求，因此需要加上一段自来水洗涤，使杂质去除效果更好。
S1011：纸板机制浆：将上述述三次洗涤后的浆料采用纸板机制成水分含量为7%，PH值为5.5的浆板。
实施例2
本发明实施例提供一种造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆的方法，所述方法按照如下步骤进行：
S101：粉碎：对造纸级阔叶木浆板原料切块；由于木浆板原料体积较大，而水解步骤中的蒸球球口较小，若不对木浆板进行处理，直接装料难度较大，因此对其进行切块，以利于蒸球装料。
S102：水解：将上述已经切块后的木浆，不添加任何化学药品，按照绝干木浆跟水的质量比1:4加入蒸球中，然后升温至172℃保温3h进行水解，水解完成后放球内的废气，以降低球内压力。水解步骤中不添加任何化学药品，直接进行高温水解，以实现木浆的降聚和部分除杂；改变了传统的高温、高碱蒸煮降聚方式，节省了化工料，降低生产成本的同时，避免了制浆黑液、废气的形成，且部分水解液可回用，使得后续的污水处理更为简单、可行，大大降低了对环境的污染。
S103：洗涤：水解后的浆料存放于蒸球下方的池子（球下池）内，向球下池内的浆料打入除砂后的回水，浆浓3%时，将洗涤液排入地沟（进环保处理），洗后的浆料进行打浆。
S104：打浆疏解：采用槽式打浆机轻打浆的方式进行打浆，以实现对浆料的疏解。
S105：除砂：采用锥形除渣器二级三段的除砂方式，对浆料进行除砂，除砂时间为100分钟；进入除砂器中的浆料的绝干浆浓度为0.3%；压力0.2Mpa。
S106：碱浸渍：将除砂后的浆料配入温度为20℃，浓度为100g/L的氢氧化钠溶液中保持2h，其中，氢氧化钠溶液中绝干浆浓度为4%。
S107：压榨脱碱：采用螺旋挤浆机处理浆料，回收碱液，补加新碱后，回用于后续碱浸渍。
S108：二次洗涤：采用水平带式真空洗浆机，进行三段逆流洗涤：第三段用上次进行酸处理后的回水洗涤，三段洗涤液用于第二段洗涤，二段洗涤液用于第一段洗涤；进浆浓度为3%，稀释因子为3。
S109：酸处理：将二次洗涤后的浆料按浆浓为4%，pH=1的工艺条件配成浆料溶液，然后边搅拌边加入助剂，对绝干浆的助剂用量为2.5‰，加完助剂后开始计时，20分钟后，停止搅拌放置30分钟，酸处理结束；其中，所述的助剂包括如下质量分数的组分：亚氯酸钠：55%；氨基磺酸：15%；EDTA：3%；十二烷基磺酸钠：8%；六偏磷酸钠：10%；草酸：9%。本发明中，助剂的加入大大提高了产品的白度，使得工艺流程中不需要漂白工序，简化了生产流程，提高了工作效率，且实现了节能降耗，不产生漂白废水，降低了对环境的污染。
S1010：三次洗涤：首先用上次纸板机制浆中脱出的水将酸处理后的浆料洗涤60min，然后用自来水洗涤60min。
三次洗涤是为了将酸处理反应过程中生成的降解产物（酸性环境下纤维素、半纤维素、木素等都会发生一定程度的降解，生成新的物质）、金属离子和盐酸洗去，首先用纸板机脱出的回水进行洗涤，其主要目的是节约后续自来水洗涤的用水量，降低生产成本，但完全用回水洗涤无法达到要求，因此需要加上一段自来水洗涤，使杂质去除效果更好。
S1011：纸板机制浆：将上述述三次洗涤后的浆料采用纸板机制成水分含量为13%，PH值为7.5的浆板。
实施例3
本发明实施例提供一种造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆的方法，所述方法按照如下步骤进行：
S101：粉碎：对造纸级针叶木浆板原料切块；由于木浆板原料体积较大，而水解步骤中的蒸球球口较小，若不对木浆板进行处理，直接装料难度较大，因此对其进行切块，以利于蒸球装料。
S102：水解：将上述已经切块后的木浆，不添加任何化学药品，按照绝干木浆跟水的质量比1:5加入蒸球中，然后升温至170℃保温3h进行水解，水解完成后放球内的废气，以降低球内压力。
S103：洗涤：水解后的浆料存放于蒸球下方的池子（球下池）内，向球下池内的浆料打入除砂后的回水，浆浓3%时，将洗涤液排入地沟（进环保处理），洗后的浆料进行打浆。
S104：打浆疏解：采用槽式打浆机轻打浆的方式进行打浆，以实现对浆料的疏解。
S105：除砂：采用锥形除渣器二级三段的除砂方式，对浆料进行除砂，除砂时间为80分钟；进入除砂器中的浆料的绝干浆浓度为0.3%；压力0.2Mpa。
S106：碱浸渍：将除砂后的浆料配入温度为30℃，浓度为80g/L的氢氧化钠溶液中保持2h，其中，氢氧化钠溶液中绝干浆浓度为6%。
S107：压榨脱碱：采用螺旋挤浆机处理浆料，回收碱液，补加新碱后，回用于后续碱浸渍。
S108：二次洗涤：采用水平带式真空洗浆机，进行三段逆流洗涤：第三段用上次进行酸处理后的回水洗涤，三段洗涤液用于第二段洗涤，二段洗涤液用于第一段洗涤；进浆浓度为3%，稀释因子为2。
S109：酸处理：将二次洗涤后的浆料按浆浓为6%，pH=1的工艺条件配成浆料溶液，然后边搅拌边加入助剂，对绝干浆的助剂用量为2.5‰，加完助剂后开始计时，10分钟后，停止搅拌放置20分钟，酸处理结束；其中，所述的助剂包括如下质量分数的组分：亚氯酸钠：70%；氨基磺酸：8%；EDTA：4%；十二烷基磺酸钠：8%；六偏磷酸钠：5%；草酸：5%。
S1010：三次洗涤：首先用上次纸板机制浆中脱出的水将酸处理后的浆料洗涤60min，然后用自来水洗涤60min。
S1011：纸板机制浆：将上述述三次洗涤后的浆料采用纸板机制成水分含量为10%，PH值为6的浆板。
实施例4
本发明实施例提供一种造纸级木浆改性制备粘胶纤维用溶解木浆的方法，所述方法按照如下步骤进行：
S101：粉碎：对造纸级阔叶木浆板原料切块，使浆料能够装进蒸球中；
S102：水解：将上述已经切块后的木浆，不添加任何化学药品，按照绝干木浆跟水的质量比1:4加入蒸球中，然后升温至172℃保温3h进行水解，水解完成后放球内的废气，以降低球内压力。
S103：洗涤：水解后的浆料存放于蒸球下方的池子（球下池）内，向球下池内的浆料打入除砂后的回水，浆浓3%时，将洗涤液排入地沟，排出的洗涤液可以进行环保处理，洗后的浆料进行打浆疏解。
S104：打浆疏解：采用槽式打浆机轻打浆的方式进行打浆，实现对浆料的疏解。
S105：除砂：采用锥形除渣器二级三段的除砂方式，对浆料进行除砂，除砂时间为100分钟；进入除砂器中的浆料的绝干浆浓度为0.3%；压力0.2Mpa。
S106：碱浸渍：将除砂后的浆料加入温度为25℃，浓度为100g/L的氢氧化钠溶液中保持2h，其中，氢氧化钠溶液中绝干浆浓度为5%。
S107：压榨脱碱：采用螺旋挤浆机处理浆料，回收碱液，补加新碱后，回用于后续碱浸渍。
S108：二次洗涤：采用水平带式真空洗浆机，进行三段逆流洗涤：第三段用上次进行酸处理后的回水洗涤，三段洗涤液用于第二段洗涤，二段洗涤液用于第一段洗涤；进浆浓度为3%，稀释因子为3。
S109：酸处理：将二次洗涤后的浆料按浆浓为5%，pH=1的工艺条件配成浆料溶液，然后边搅拌边加入助剂，所述助剂的加入量为绝干浆质量的2.5‰，加完助剂后开始计时，20分钟后停止搅拌，然后放置30分钟，酸处理结束；其中，所述的助剂包括如下质量分数的组分：亚氯酸钠：55%；氨基磺酸：10%；EDTA：7%；十二烷基磺酸钠：12%；六偏磷酸钠：6%；草酸：10%。
S1010：三次洗涤：首先用上次纸板机制浆中脱出的水将酸处理后的浆料洗涤60min，然后用自来水洗涤60min。
S1011：纸板机制浆：将上述述三次洗涤后的浆料采用纸板机制成水分含量为10%，PH值为6的浆板。
上述实施例中制备的溶解木浆的各项指标如下表所示：
由上表可知，本发明提供的方法制得的溶解木浆产品的白度高、甲纤含量高，灰、铁含量低，反应性能好，废液COD含量低，完全满足粘胶纤维生产的需要。且本发明提供的方法中，改变了传统的高温、高碱蒸煮降聚方式，采用不添加任何化学药品的水解方式，以实现对造纸级木浆的降聚和杂质的部分去除，节省了化工料，降低生产成本的同时，避免了制浆黑液、废气的形成，且部分水解液可回用，使得后续的污水处理更为简单、可行，大大降低了对环境的污染。另外，酸处理工序中添加的助剂，大大提高了产品的白度，使得工艺流程中不需要漂白工序，简化了生产流程，提高了工作效率，且实现了节能降耗，不产生漂白废水，降低了对环境的污染。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。