[发明专利]用酸性漂白序列制造高官能化低粘度硫酸盐纤维的方法及由此工艺制造的纤维

说明书

一种纸浆纤维，其具有增强的羰基含量，产生改善的抗微生物性、抗黄变性和吸收性。还记载了制造硫酸盐浆纤维的方法以及由其制得的产品。

本公开涉及基于羧基和/或羰基(例如，醛基及酮基)的存在而具有提高的官能度的改性硫酸盐纤维。更具体而言，本公开涉及经多次氧化而产生一组独特特性从而将其性能改善至超过其他先前的经处理的纤维的硫酸盐纤维，例如针叶木纤维。

本公开还涉及来源于漂白的针叶木的化学改性纤维素纤维，其具有提高的羧基和羰基含量，从而使其适合在纤维素衍生物(包括纤维素醚、酯和粘胶)的生产中用作化学纤维素原料、在吸收性产品中用作绒毛浆及适用于其他消费产品应用中。

本公开还涉及生产所述改进的纤维的方法。对所述纤维进行蒸煮和氧脱木素，然后进行漂白。根据一个实施方式，所述纤维在漂白序列期间进行至少两次催化氧化处理。在一些实施方式中，用过氧化氢与铁或铜的组合氧化所述纤维，然后进一步漂白得到具有适宜亮度特性(例如与标准漂白纤维相当的亮度)的纤维。另外，公开了至少一种可提供上述改进的有益特性的方法。所述纤维可在硫酸盐法(诸如硫酸盐漂白方法)中氧化。另一实施方式涉及一种包括五阶段漂白的方法，其包括D₀E1D1E2D2序列，其中E1或E2两个阶段均包括催化氧化处理。

本公开还涉及一种通过对硫酸盐纤维进行多次氧化处理直至达到所需官能度来控制赋予至所述纤维的官能度的方法。根据一个实施方式，对所述纤维进行一系列强度各异的氧化步骤，以缓和及控制赋予至所述纤维的官能度。例如，弱氧化之后接强氧化可增加羧基及醛官能度。作为另选，强氧化之后接弱氧化可增加醛基向羧基的转化。在五阶段漂白过程的E1阶段的强氧化期间所添加的二氧化氯形成亚氯酸，其将醛基氧化为羧基。

最后，本公开涉及利用所述改进的改性硫酸盐纤维生产的产品。

纤维素纤维和衍生物广泛用于纸张、吸收性产品、食品或食品有关应用、药物和工业应用。纤维素纤维的主要来源是木浆和棉花。纤维素来源和纤维素加工条件通常决定了纤维素纤维的特性，并且因此决定了所述纤维对于某些最终用途的适用性。对处理相对便宜但高度通用从而使其能够用于多种应用的纤维素纤维存在需求。

通过化学硫酸盐法制浆方法制造的硫酸盐纤维提供了廉价的纤维素纤维来源，其一般向最终产品提供良好亮度和强度特性。因而，其广泛用于纸张应用。然而，由于标准硫酸盐法制浆和漂白产生的纤维素的化学结构所致，标准硫酸盐纤维在诸如纤维素衍生物制造等下游应用中具有有限的适用性。一般来说，标准硫酸盐纤维含有太多残留的半纤维素和可能影响所述纤维的后续的物理和/或化学改性的其他天然存在的物质。此外，标准硫酸盐纤维具有有限的化学官能度，并且一般是刚性和不可高度压缩的。

在标准硫酸盐法工艺中，将被称作“白液”的化学试剂与木屑在蒸煮器中合并以进行脱木素。脱木素是指结合到纤维素纤维的木素由于其在热碱性溶液中的高溶解度而被去除的过程。此过程通常被称作“蒸煮(cooking)”。一般地，白液是氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na₂S)的碱性水溶液。取决于所用的木材种类和所希望的最终产品，基于木材的干重，对木屑添加足量的白液以提供所需的总投碱量。

一般而言，将蒸煮器中的木材/液体混合物的温度维持在约145℃至170℃约1至3小时的总反应时间。当蒸煮完成时，将所得的硫酸盐木浆与包含用过的化学品和溶解的木素的废液(黑液)分离。通常，在硫酸盐法回收过程中将黑液焚烧从而回收钠和硫化学品以便再利用。

在此阶段，由于留在纤维素纤维上的木素残渣，硫酸盐浆展现特征性的褐色。在蒸煮和洗涤后，通常将纤维漂白以去除其他的木素并使纤维变白和发亮。由于漂白化学品比蒸煮化学品贵得多，通常在蒸煮过程中去除尽可能多的木素。然而，应理解的是，由于去除过多木素可能增加纤维素的降解，需要使这些过程取得平衡。在蒸煮之后和漂白之前的针叶木的典型卡伯值(用于测定纸浆中残余木素量的量度)为28～32。