本发明涉及棉浆技术领域，尤其涉及一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆及其制备方法。
背景技术：
醋酸丁酸纤维素广泛用于制作高透明度、耐候性好的塑料片基、薄膜和各种涂料的流平剂、高档汽车漆、木器漆、皮革光亮剂等，具有优良的抗湿、耐紫外光、耐寒、柔韧、透明、电绝缘等性能，并与树脂和高沸点增塑剂有较好的相容性，还可以用于军事领域。
目前，国内用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆主要是进口美国博卡伊公司的棉浆，用该棉浆生产的醋酸丁酸纤维素的透明度可以达到90％～92％；而国内采用碱法生产的棉浆或精制棉生产出的醋酸丁酸纤维素的透明度只能在80％左右，并且醋化反应不充分，与国外的棉浆生产的醋酸丁酸纤维素质量相差较大。因此，提供一种用于生产高质量醋酸丁酸纤维素的棉浆，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆及其制备方法，本发明提供的制备方法得到的棉浆具有较高的透明度和白度，并且甲纤含量高、反应活性好，可以替代进口棉浆用于生产高质量醋酸丁酸纤维素。
本发明提供了一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的制备方法，包括以下步骤：
a)将棉短绒与蒸煮液混合，进行蒸煮，得到浆料；所述蒸煮液的用碱量为17.5wt％～21wt％；
b)将步骤a)得到的浆料依次进行第一次二氧化氯漂白、碱处理、第二次二氧化氯漂白、酸处理和水洗，得到漂白后的浆料；所述第一次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.15g/l～0.25g/l；所述第二次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.08g/l～0.15g/l；
c)将步骤b)得到的漂白后的浆料依次进行除砂和抄造，得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆。
优选的，步骤a)中所述蒸煮液包括以下组分：
naoh17.5wt％～21wt％；
十二烷基磺酸钠0.1wt％～1wt％；
亚硫酸钠1wt％～2.5wt％；
余量为水。
优选的，步骤a)中所述蒸煮的浴比为1：(5～6)；所述蒸煮的过程具体为：
40min～50min第一次升温至95℃～105℃，放气10min～20min，再40min～50min第二次升温至125℃～135℃，保温200min～300min，再放气，完成蒸煮，得到浆料。
优选的，步骤b)中所述第一次二氧化氯漂白的ph值为3～4，温度为55℃～70℃，时间为100min～120min。
优选的，步骤b)中所述碱处理的碱浓度为1.2g/l～2.5g/l，温度为55℃～70℃，时间为60min～90min。
优选的，步骤b)中所述第二次二氧化氯漂白的温度为55℃～70℃，时间为60min～90min。
优选的，步骤b)中所述酸处理的酸浓度为0.5g/l～0.8g/l，温度为55℃～70℃，时间为30min～60min。
优选的，步骤a)中所述将棉短绒与蒸煮液混合前，还包括：
将所述棉短绒依次进行松绒、破碎和除杂，得到除杂后的棉短绒。
优选的，步骤b)中所述将得到的浆料进行第一次二氧化氯漂白前，还包括：
将得到的浆料送至挤浆机经多段洗涤，分别得到蒸煮废液和良浆；其中，所述蒸煮废液用于步骤a)中蒸煮液的配制；所述良浆依次经打浆、除砂，得到浓度为0.4％～0.6％的除砂浆。
本发明还提供了一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆，由上述技术方案所述的制备方法制得。
本发明提供了一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的制备方法，包括以下步骤：a)将棉短绒与蒸煮液混合，进行蒸煮，得到浆料；所述蒸煮液的用碱量为17.5wt％～21wt％；b)将步骤a)得到的浆料依次进行第一次二氧化氯漂白、碱处理、第二次二氧化氯漂白、酸处理和水洗，得到漂白后的浆料；所述第一次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.15g/l～0.25g/l；所述第二次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.08g/l～0.15g/l；c)将步骤b)得到的漂白后的浆料依次进行除砂和抄造，得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆。与现有技术相比，本发明提供的制备方法采用高碱量的蒸煮液对棉短绒进行蒸煮，强化蒸煮的均匀性，使蒸煮粘度分布集中，再采用特定工艺步骤及条件进行无元素氯漂白，实现较好的相互作用，制备得到的棉浆具有较高的透明度和白度，并且甲纤含量高、反应活性好，可以替代进口棉浆用于生产高质量醋酸丁酸纤维素。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的聚合度为1700～1800，甲纤含量为99.5％～99.7％，s18不超过0.2％，水分为7.9％～8.8％，灰分为0.02％～0.03％，铁质为3ppm，乙醚抽提物为0.04％～0.08％；并且，该棉浆的白度为91％～92％，硫酸透光率为92％～93％。
另外，本发明提供的制备方法构思新颖、工艺合理、操作简单、条件易控，可以实现工业化大批量生产的要求。
具体实施方式
下面将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，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的制备方法，包括以下步骤：
a)将棉短绒与蒸煮液混合，进行蒸煮，得到浆料；所述蒸煮液的用碱量为17.5wt％～21wt％；
b)将步骤a)得到的浆料依次进行第一次二氧化氯漂白、碱处理、第二次二氧化氯漂白、酸处理和水洗，得到漂白后的浆料；所述第一次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.15g/l～0.25g/l；所述第二次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.08g/l～0.15g/l；
c)将步骤b)得到的漂白后的浆料依次进行除砂和抄造，得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆。
本发明首先将棉短绒与蒸煮液混合，进行蒸煮，得到浆料。在本发明中，所述棉短绒的成熟度优选为70～80，更优选为72～76；所述棉短绒的硫值优选小于等于3.5％，更优选小于等于3％。本发明对所述棉短绒的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述将棉短绒与蒸煮液混合前，优选还包括：
将所述棉短绒依次进行松绒、破碎和除杂，得到除杂后的棉短绒。本发明对所述松绒、破碎的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的开棉机、二次开棉机即可；本发明对所述除杂的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的干式除杂机组即可。在本发明中，上述松绒、破碎和除杂的过程在一定程度上实现了对棉短绒的均质处理，有利于后续蒸煮过程的进行。
在本发明中，所述蒸煮液的用碱量为17.5wt％～21wt％；所述蒸煮液优选包括以下组分：
naoh17.5wt％～21wt％；
十二烷基磺酸钠0.1wt％～1wt％；
亚硫酸钠1wt％～2.5wt％；
余量为水；
更优选为：
naoh18wt％～21wt％；
十二烷基磺酸钠0.5wt％～1wt％；
亚硫酸钠1.5wt％～2.5wt％；
余量为水。
在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
将蒸煮液经喷淋系统与棉短绒混合，再经螺旋输送机螺旋挤压使蒸煮液充分渗透至与棉短绒混合均匀，完成混合过程。
本发明对所述蒸煮的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知熔点蒸球。在本发明中，所述蒸煮的浴比优选为1：(5～6)，更优选为1：5.5。
在本发明中，所述蒸煮的过程优选具体为：
40min～50min第一次升温至95℃～105℃，放气10min～20min，再40min～50min第二次升温至125℃～135℃，保温200min～300min，再放气，完成蒸煮，得到浆料；
更优选为：
45min第一次升温至100℃～105℃，放气15min，再45min第二次升温至130℃，保温250min～300min，再放气，完成蒸煮，得到浆料。
本发明采用高碱量的蒸煮液对棉短绒进行上述低温长时间蒸煮，在强化蒸煮均匀性，使蒸煮粘度分布集中的同时，使棉短绒表面和胞腔内部的非纤维性物质充分溶解排出，高碱有利于碱渗透到纤维的无定型区并能在结晶区表面打开缺口，从而提高棉浆的反应性能(尤其对醋化反应有利)。
得到所述浆料后，本发明将得到的浆料依次进行第一次二氧化氯漂白、碱处理、第二次二氧化氯漂白、酸处理和水洗，得到漂白后的浆料。在本发明中，所述将得到的浆料进行第一次二氧化氯漂白前，优选还包括：
将得到的浆料送至挤浆机经多段洗涤，分别得到蒸煮废液和良浆；其中，所述蒸煮废液用于步骤a)中蒸煮液的配制；所述良浆依次经打浆、除砂，得到浓度为0.4％～0.6％的除砂浆。在本发明中，所述打浆、除砂的过程优选采用本领域技术人员熟知的精浆机和带有除砂器的磨浆机串联进行；所述打浆、除砂的过程实现了对浆料的均质处理，能够强化对棉纤维结构的破坏，提高棉纤维的可及度及活性，并加强杂质的去除，从而确保后续漂白质量的稳定。在本发明中，所述除砂器的运行压力优选为3kf/cm2～3.5kgf/cm2。
得到所述除砂浆后，本发明将得到的除砂浆依次进行第一次二氧化氯漂白、碱处理、第二次二氧化氯漂白、酸处理和水洗，得到漂白后的浆料。在本发明中，所述第一次二氧化氯漂白优选采用二氧化氯水溶液进行。在本发明中，所述第一次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.15g/l～0.25g/l，优选为0.19g/l～0.21g/l。在本发明中，所述第一次二氧化氯漂白的ph值优选为3～4，通过调酸(硫酸)控制；所述第一次二氧化氯漂白的温度优选为55℃～70℃，更优选为60℃～65℃；所述第一次二氧化氯漂白的时间优选为100min～120min，更优选为110min～120min。
完成所述第一次二氧化氯漂白后，本发明优选还包括：
对第一次二氧化氯漂白后的浆料进行水洗。本发明对所述水洗的过程没有特殊限制，目的是便于与后续碱处理过程衔接及有利于后续碱处理过程的进行。
在本发明中，所述碱处理的碱浓度优选为1.2g/l～2.5g/l，更优选为1.8g/l～1.9g/l，通过加入碱(氢氧化钠)控制；所述碱处理的温度与上述第一次二氧化氯漂白的温度一致，优选为55℃～70℃，更优选为60℃～65℃；所述碱处理的时间优选为60min～90min，更优选为70min～80min。
完成所述碱处理后，本发明优选还包括：
对碱处理后的浆料进行水洗。本发明对所述水洗的过程没有特殊限制，目的是便于与后续第二次二氧化氯漂白过程衔接及有利于后续第二次二氧化氯漂白过程的进行。
在本发明中，所述第二次二氧化氯漂白优选采用二氧化氯水溶液进行。在本发明中，所述第二次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.08g/l～0.15g/l，优选为0.11g/l～0.12g/l。在本发明中，所述第二次二氧化氯漂白的温度与上述碱处理的温度一致，优选为55℃～70℃，更优选为60℃～65℃；所述第二次二氧化氯漂白的时间优选为60min～90min，更优选为70min～80min。
完成所述第二次二氧化氯漂白后，本发明优选还包括：
对第二次二氧化氯漂白后的浆料进行水洗。本发明对所述水洗的过程没有特殊限制，目的是便于与后续酸处理过程衔接及有利于后续酸处理过程的进行。
在本发明中，所述酸处理的酸浓度优选为0.5g/l～0.8g/l，更优选为0.6g/l～0.7g/l，通过加入酸(硫酸)控制；所述酸处理的温度与上述第二次二氧化氯漂白的温度一致，优选为55℃～70℃，更优选为60℃～65℃；所述酸处理的时间优选为30min～60min，更优选为40min～50min。
完成所述酸处理后，本发明将酸处理后得到的浆料进行水洗，得到漂白后的浆料。在本发明中，所述水洗的过程优选至酸浓度小于0.04g/l结束，然后放浆，得到漂白后的浆料。
得到所述漂白后的浆料后，本发明将得到的漂白后的浆料依次进行除砂和抄造，得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆。在本发明中，所述除砂的目的是进一步去除浆料中的铁微粒等杂质，本发明对此没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的精选除砂的技术方案即可。在本发明中，所述抄造的目的是得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆产品，木发明对此没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的抄造的技术方案即可。
本发明提供的制备方法采用高碱量的蒸煮液对棉短绒进行蒸煮，强化蒸煮的均匀性，使蒸煮粘度分布集中，再采用特定工艺步骤及条件进行无元素氯漂白，实现较好的相互作用，制备得到的棉浆具有较高的透明度和白度，并且甲纤含量高、反应活性好。
本发明还提供了一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆，由上述技术方案所述的制备方法制得。在本发明中，所述用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆质量高、杂质少，具有较高的透明度和白度，并且甲纤含量高、反应活性好，可以替代进口棉浆用于生产高质量醋酸丁酸纤维素。
本发明提供了一种用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的制备方法，包括以下步骤：a)将棉短绒与蒸煮液混合，进行蒸煮，得到浆料；所述蒸煮液的用碱量为17.5wt％～21wt％；b)将步骤a)得到的浆料依次进行第一次二氧化氯漂白、碱处理、第二次二氧化氯漂白、酸处理和水洗，得到漂白后的浆料；所述第一次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.15g/l～0.25g/l；所述第二次二氧化氯漂白的有效氯含量为0.08g/l～0.15g/l；c)将步骤b)得到的漂白后的浆料依次进行除砂和抄造，得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆。与现有技术相比，本发明提供的制备方法采用高碱量的蒸煮液对棉短绒进行蒸煮，强化蒸煮的均匀性，使蒸煮粘度分布集中，再采用特定工艺步骤及条件进行无元素氯漂白，实现较好的相互作用，制备得到的棉浆具有较高的透明度和白度，并且甲纤含量高、反应活性好，可以替代进口棉浆用于生产高质量醋酸丁酸纤维素。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的聚合度为1700～1800，甲纤含量为99.5％～99.7％，s18不超过0.2％，水分为7.9％～8.8％，灰分为0.02％～0.03％，铁质为3ppm，乙醚抽提物为0.04％～0.08％；并且，该棉浆的白度为91％～92％，硫酸透光率为92％～93％。
另外，本发明提供的制备方法构思新颖、工艺合理、操作简单、条件易控，可以实现工业化大批量生产的要求。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述。本发明以下实施例所用的原料均为市售商品；其中，棉短绒产地为新疆，具体为南疆，其成熟度为72～76，硫值在3％以下。
实施例1
(1)将3.4吨棉短绒依次经过开棉机和二次开棉机进行松绒、破碎，破碎后的棉短绒经过干式除杂机组进行除杂，得到除杂后的棉短绒。
(2)在55℃下配制蒸煮液(用碱(naoh)量20％，十二烷基磺酸钠用量0.5％，亚硫酸钠用量1.5％，余量为水)，然后按照浴比1：5.5，将配制好的蒸煮液经喷淋系统与步骤(1)得到的除杂后的棉短绒混合，再经螺旋输送机螺旋挤压使蒸煮液充分渗透至与棉短绒混合均匀，螺送入蒸球，进行蒸煮操作：45min第一次升温至100℃，放气15min，45min第二次升温至130℃，保温250min，再放气，完成蒸煮，得到浆料，所述浆料的聚合度为1750；
蒸球下集料斗利用螺旋输送机将上述浆料送至挤浆机经多段洗涤，分别得到蒸煮废液和良浆；其中，所述蒸煮废液用于下一蒸球蒸煮液的配制；所述良浆采用精浆机和带有除砂器的磨浆机串联进行打浆操作，除砂器的运行压力3kf/cm2～3.5kgf/cm2，得到浓度为0.45％的除砂浆。
(3)将步骤(2)得到的除砂浆泵送至漂洗池，调酸(硫酸)控制ph值为3～4，温度为60℃～65℃，加入二氧化氯水溶液控制有效氯含量为0.19g/l～0.21g/l，进行第一段漂白110min，然后进行水洗；再加入氢氧化钠控制碱浓度为1.8g/l～1.9g/l，进行碱处理75min，然后进行水洗；再加入二氧化氯水溶液控制有效氯含量为0.11g/l～0.12g/l，进行第二段漂白75min，然后进行水洗；再加入硫酸控制酸浓度为0.6g/l～0.7g/l，进行酸处理45min，然后进行水洗至酸浓度小于0.04g/l，放浆，得到漂白后的浆料。
(4)将步骤(3)得到的漂白后的浆料依次进行精选除砂和抄造，得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆。
经检测，本发明实施例1提供的用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的聚合度为1710，甲纤含量为99.5％，s18(碱溶解度，具体是指用18％的氢氧化钠处理浆料，溶解的部分占全部的比例)为0.2％，水分为7.9％，灰分为0.02％，铁质为3ppm，乙醚抽提物为0.08％；并且，该棉浆的白度为91％，硫酸透光率为92％。另外，该棉浆反应性能优良，用其生产醋酸丁酸纤维素的透明度可以达到90％以上，完全可以替代进口棉浆。
实施例2
(1)将3.4吨棉短绒依次经过开棉机和二次开棉机进行松绒、破碎，破碎后的棉短绒经过干式除杂机组进行除杂，得到除杂后的棉短绒。
(2)在55℃下配制蒸煮液(用碱(naoh)量18％，十二烷基磺酸钠用量0.5％，亚硫酸钠用量1.5％，余量为水)，然后按照浴比1：5，将配制好的蒸煮液经喷淋系统与步骤(1)得到的除杂后的棉短绒混合，再经螺旋输送机螺旋挤压使蒸煮液充分渗透至与棉短绒混合均匀，螺送入蒸球，进行蒸煮操作：45min第一次升温至105℃，放气15min，45min第二次升温至130℃，保温300min，再放气，完成蒸煮，得到浆料，所述浆料的聚合度为1815；
蒸球下集料斗利用螺旋输送机将上述浆料送至挤浆机经多段洗涤，分别得到蒸煮废液和良浆；其中，所述蒸煮废液用于下一蒸球蒸煮液的配制；所述良浆采用精浆机和带有除砂器的磨浆机串联进行打浆操作，除砂器运行压力3kf/cm2～3.5kgf/cm2，得到浓度为0.5％的除砂浆。
(3)将步骤(2)得到的除砂浆泵送至漂洗池，调酸(硫酸)控制ph值为3～4，温度为60℃～65℃，加入二氧化氯水溶液控制有效氯含量为0.19g/l～0.21g/l，进行第一段漂白120min，然后进行水洗；再加入氢氧化钠控制碱浓度为1.8g/l～1.9g/l，进行碱处理70min，然后进行水洗；再加入二氧化氯水溶液控制有效氯含量为0.11g/l～0.12g/l，进行第二段漂白70min，然后进行水洗；再加入硫酸控制酸浓度为0.6g/l～0.7g/l，进行酸处理40min，然后进行水洗至酸浓度小于0.04g/l，放浆，得到漂白后的浆料。
(4)将步骤(3)得到的漂白后的浆料依次进行精选除砂和抄造，得到用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆。
经检测，本发明实施例2提供的用于生产醋酸丁酸纤维素的棉浆的聚合度为1768，甲纤含量为99.7％，s18为0.1％，水分为8.8％，灰分为0.03％，铁质为3ppm，乙醚抽提物为0.04％；并且，该棉浆的白度为92％，硫酸透光率为93％。另外，该棉浆反应性能优良，用其生产醋酸丁酸纤维素的透明度可以达到90％以上，完全可以替代进口棉浆。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。