[发明专利]中空、多孔杂细胞和竹溶解浆的制备方法

说明书

本发明提供一种竹材制造中空、多孔杂细胞和竹溶解浆的方法，包括以下步骤：(1)竹材预蒸煮、碱蒸煮脱除部分木质素和半纤维素；得到物料Ⅰ；(2)物料Ⅰ洗涤至中性后进行冷冻～解冻，得到物料Ⅱ，物料Ⅱ干燥至水含量小于等于10％，分离得到杂细胞和竹原纤维；(3)对杂细胞进行叔丁醇置换后干燥，得到中空、多孔的杂细胞；竹原纤维漂白处理，得到竹溶解浆。本发明制备得到的杂细胞具有空心、多孔结构，孔隙多分布在1～50nm，比表面积为10～150m²/g；本发明制备得到的竹溶解浆聚合度400‑550，α‑纤维素含量≥93wt％，无杂细胞，灰分≤0.2wt％，在碱尿素低温溶解体系中的溶解率≥92％。

技术领域

本发明涉及一种中空、多孔杂细胞和竹溶解浆的制备方法，尤其涉及一种竹材制备中空、多孔杂细胞和竹材竹原纤维制备竹溶解浆的方法。

背景技术

竹子的薄壁组织含量达20-30％，其苯醇抽出物半纤维素、金属离子含量远高于纤维细胞，而纤维素含量不足30％(中南林业科技大学学报,2017,37:112-117)。杂细胞的存在不仅造成竹浆造纸过程中药液消耗增大，蒸煮和漂白效果不佳，导致达到精制溶解竹浆的提取难度和成本增加。筛除杂细胞可提高浆粕的纯度、增强浆料可漂性，对改善竹材溶解浆的反应能力(纸和造纸,2015,34(12):5-8.)。因此，将杂细胞和竹原纤维有效分离再漂白，不仅可以有效减小制备溶解浆的难度，而且为竹材不同组织的分类利用提供了新方法。

目前，已经有研究人员开始关注非木浆原料制浆造纸过程中杂细胞的浪费问题，通过多种不同方法分离得到杂细胞主要有以下两种：2015年Wang等人把竹子磨成小颗粒后，筛选出杂细胞(Industrial Crops and Products,2015,71,80-88)。Zhang等人将毛竹磨成粉后，浸泡在水中，再利用密度的差异将浮在水面的杂细胞收集(Materials,2020,13,237)。以上方法需要把竹子破碎为小颗粒，导致大量杂细胞破裂，产率低，而且由于杂细胞和纤维细胞密度相近，导致样品中掺杂着大量的短纤维，同时，容易导致杂细胞干瘪严重。

目前，溶解浆的制备主要通过无元素氯漂白(ECF)和全无氯漂白(TCF)两种方法。陈秋艳等通过硫酸盐法(KP)制得竹浆，再通过两段氧脱木素(OO)、碱性木聚糖酶处理(X)、二氧化氯漂白(D₁)、碱精制(E)、二氧化氯漂白(D₂)、酸处理(A)制备精制竹浆(硫酸盐竹浆制备人纤浆的研究[D].福建农林大学,2011.)。洪波等对竹片进行草酸预蒸煮后进行硫酸盐蒸煮制得竹浆，再通过漆酶和木聚糖酶的协同漂白下得到漂白竹浆(纺织用竹浆粕的制备及其机理研究[D].浙江理工大学,2015.)。曹石林等通过延伸改良连续蒸煮(EMCC)技术进行硫酸盐法蒸煮竹子制备EMCC竹浆，再进行TCE漂白：EMCC竹浆经过氧脱木素(O)、使用鳌合剂DTPA进行鳌合处理(Q)去除金属离子、用过氧乙酸进行活化预处理(Pa)、进行过氧化氢(P)漂白(竹子清洁制浆漂白及氧脱木素过程中含氧自由基的作用机理研究[D].华南理工大学,2006.)。

以上方法对硫酸盐蒸煮后的竹片直接制成粗制竹浆，而未进行杂细胞与竹纤维的有效分离，导致在清洗竹浆阶段杂细胞以废弃物或废水等形式排放，且纤维表面粘附着部分杂细胞，在进行浆料的漂白时造成药液的浪费，并且影响精制浆料的溶解性能。在进行漂白段数多时造成浆料的损失和成本的增加；漂白段数少或只使用酶进行漂白又使精制浆料的溶解率和品质得不到提升。

发明内容

本发明为了解决现有技术中竹材杂细胞组分未能的到有效的资源化利用，精制浆料的溶解率不足的问题，提供一种中空、多孔杂细胞和竹溶解浆的制备方法，该方法能够实现竹材各组分的充分利用，并提高精制浆料的溶解率和品质。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案

本发明提供一种中空、多孔杂细胞和竹溶解浆的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)竹材预蒸煮、碱蒸煮脱除部分木质素和半纤维素；得到物料Ⅰ；