一种快速准确测定溶解浆的反应性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及制浆造纸以及化纤工业领域，尤其涉及一种快速准确测定溶解浆的反 应性能的方法。
【背景技术】
[0002] 溶解浆，又称浆柏，主要是以棉短绒为原料经烧碱法和以木材为原料经预水解硫 酸盐法或亚硫酸盐法蒸煮后，再经漂白脱出绝大部分木素后得到的高白度精质化学浆。它 是多种化工产品的原材料，可以通过衍生化反应（酯化或醚化等）制备出多种纤维素的衍 生物，如制成各种纤维素醚（羧甲基纤维素、羟丙基纤维素等）、纤维素酯（纤维素磺酸酯、 纤维素醋酸酯以及纤维素硝酸酯等）以及其它衍生物。在这些制备纤维素衍生物的相关反 应过程中，溶解浆的反应性能（即黄化后已反应的纤维素占总纤维素质量的百分比）是一 个十分重要的指标，其主要是为了表征浆柏参与衍生化反应的能力。浆柏的反应性能直接 评价了在衍生化反应中纤维素链上的葡萄糖单元上的羟基对衍生化试剂（如二硫化碳）的 可及性。具体来说，反应性能较低的浆柏需要和更多的衍生化试剂参与反应才有可能达到 相同的衍生化效果。因此，一种快速、简便且准确的反应性能的测定方法是实施溶解浆产品 质量监督以及后续衍生化过程精确控制的重要前提。关于溶解浆反应性能的测定，传统的 方法主要是通过测定预碱化、黄化处理后溶解在碱液中的纤维素（已参与反应的纤维素） 的含量。主要是将已反应的纤维素经硫酸酸化、过量重铬酸钾氧化后，采用硫代硫酸钠滴定 剩余重铬酸钾的含量来表示浆柏的反应性能的。这种方法还不仅耗时（约24小时）、而且 操作繁琐（涉及预碱化、黄化、过滤、中和、再生、除气、酸化、氧化以及滴定等步骤）。还有一 种常用的方法是测定黄化后的混合液（内含已反应的和未反应的纤维素以及其它副产物） 的过滤性能。主要是将其倒入带有250目滤网的特殊圆筒形装置中，测定滤液装满一定体 积容器所需的过滤时间。该方法虽然耗时相对较短，但是其准确性相当低。因此，有必要开 发一种新的检测方法来快速且准确的测定溶解浆的反应性能。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种快速准确测定溶解浆的反应性能的方法，克服目前分 析溶解浆的反应性能的测定方法所存在的弊端。
[0004] 本发明采用衰减全反射-紫外/可见分光光度计直接测定粘胶液的吸光光谱，利 用化学统计学分析技术建立紫外/可见光谱信息与反应性能之间的相关关系，得到一个准 确的反应性能的预测模型。该方法可以实现快速测定，其分析结果准确度高，且操作简便。
[0005] 本发明通过下述技术方案实现：
[0006] -种快速准确测定溶解浆的反应性能的方法，包括以下步骤：
[0007] (1)样品碱化、黄化预处理：
[0008] 将待测样品、搅拌子（B)放入可完全密封带盖的试剂瓶（R)中，再向瓶中加入氢氧 化钠溶液，盖上瓶盖后，将试剂瓶（R)置于可控温磁力搅拌器（A)上搅拌进行碱化处理；
[0009] 然后打开试剂瓶（R)，向其内加入二硫化碳，盖好瓶盖，摇匀后，再次将试剂瓶置于 可控温磁力搅拌器上（A)，进行黄化反应；
[0010] 待黄化反应时间结束后，打开试剂瓶，补加水稀释后，经搅拌得到粘胶液；
[0011] ⑵粘胶液的衰减全反射-紫外光谱测定：
[0012] 将步骤⑴所得的粘胶液由滤网（F)过滤后再经蠕动栗⑵自动抽吸到衰减全反 射探头（C)中，启动紫外分光光度计对所得粘胶液液进行紫外可见光谱法检测，得到相应 的紫外/可见光谱图输出在计算机（S)上；
[0013] (3)建立预测模型：
[0014] 将步骤（2)中得到的紫外/可见光谱图输入到化学统计学模块中，经光谱数据预 处理后，再采用相应的数学处理方法建立紫外光谱图中特征波段下的吸光度信号值与反应 性能之间的预测模型；
[0015] (4)样品检测与结果输出步骤：
[0016] 将经步骤（1)、步骤（2)处理后得到的紫外光谱图，经过步骤（3)中相同的光谱数 据预处理处理后，再输入到步骤（3)中得到的预测模型中，直接预测得到样品的反应性能， 然后输出结果。
[0017] 步骤（1)中用所述样品绝干质量为0. 50±0.0 lg，所述氢氧化钠溶液的质量分数 为11 %，所述碱化时间为lOmin，所用氢氧化钠溶液为45mL，所述氢氧化钠溶液及可控温磁 力搅拌器温度均控制在30°C ±1°C ;
[0018] 所述二硫化碳体积为lmL，所述试剂瓶容积为150-mL，所述补加水量为50mL，所述 搅拌速度全程控制在300rpm。
[0019] 上述步骤⑵中所述滤网为镍网，其孔径为200目，所述蠕动栗的转速控制在 2. 5rpm，所述建立预测模型的溶解浆样品的数量在30以上，其反应性能在0~100%分布。
[0020] 上述步骤（3)所述建立预测模型时选择的吸收光谱特征波段为190~450nm ;对 吸收光谱预处理，包括对所得的光谱进行平滑后再经正交信号校正法处理，将处理后的光 谱经偏最小二乘法分析并建立预测模型。特征波段是指从吸收光谱的物理意义出发，考察 除粘胶液中已反应的纤维素之外的对吸收光谱造成影响的因素，如果这些因素对吸收光谱 的影响能通过正交信号校正光谱处理消除，则该因素忽略，如果不能消除，则需剔除该因素 所造成影响的波段，除去剔除波段后所剩余的波段即是要提取的特征波段。
[0021] 所述建立预测模型为：从不同浆厂获得已知反应性能的溶解浆样本，根据这些样 本的原料种类情况将其分为三类：竹子、阔叶木及针叶木溶解浆；然后对这些样本的粘胶 液进行衰减全反射紫外可见光谱扫描，将获得的光谱进行预处理，用偏最小二乘法建立特 征谱图和浆的反应性能之间的映射，从而得到一个精炼的预测模型，且该模型能够根据输 入的紫外/可见光谱信息，给出待测浆的反应性能。
[0022] 本发明与传统的检测方法（Fock法）相比，有如下优点：
[0023] 采用本方法测定溶解浆的反应性能时，不需要对步骤（1)中碱化、黄化预处理后 得到的粘胶过滤液进行中和再生、除气酸化、氧化滴定等繁琐的操作，只需要将其自动栗入 ATR探头中测定其紫外光谱信号即可（< 5min)，然后将光谱数据带入到事先建立好的预测 模型即可求出溶解浆的反应性能；
[0024] 因此，采用本方法进行溶解浆反应性能的测定时，不仅可以简化操作流程，而且大 大的缩短了测试时间（预处理时间和光谱测定时间之和约3h)，使检测结果可以当场给出， 而且结果客观准确（绝对偏差在1. 50%以内）。特别适用于实验室中大批量样品分析以及 工厂车间中漂后浆样反应性能或黄化工段已反应纤维素含量的及时监测。
[0025] 综上所述，本发明技术手段简便易行，对溶解浆的反应性能作出了快速、精准的定 量分析，具有显著的技术效果和进步。
【附图说明】
[0026] 图1为实施例中的30组参与建模和10组未参与建模样品的ATR-UV/Vis图。
[0027] 图2为实施例中建立预测模型的吸光度信号经标准正交变换后的光谱图。
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