混合阔叶木制备溶解浆及反应性能影响研究文献综述

 2022-02-22 09:02

摘要

纤维素是一种绿色和可持续的原料,可用于制造许多生物基产品。溶解浆是高纯度纤维素的主要来源,已广泛应用于纤维素类产品的生产。溶解浆的反应性能是一个关键的性能,因为高反应性能可以降低生产成本和应用过程对环境的影响,特别是粘胶纤维的生产。本文综述了影响溶解浆反应性能的因素,包括原料、生产工艺、干燥和氧化。讨论了提高溶解浆反应性能的各种方法,包括机械处理、酶处理、碱萃取、离子液体萃取、酸处理、臭氧处理、热降解以及它们的组合。比较分析了它们的优缺点。最后,讨论了提高溶解浆反应性能的有效方法的现实意义以及溶解浆的发展前景。

图形

介绍

作为地球上最丰富的生物资源(发现于几乎所有的植物和一些细菌、真菌、藻类和动物,如海鞘,哺乳动物)(Cheng et al. 2016;Endean 1961;普雷斯顿1968)。纤维素是一种至关重要的可持续原料,用于生产各种生活必需品。此外,社会对生产传统上由石油制成的基于纤维素的产品有强烈的需求(Cheng等,2016;Kang等人2016;库马尔和克里斯托弗2017)。近年来,由于我们人口面临的许多环境问题,这种需求不断增加(Jonoobi et al. 2015;康et al.2016)。溶解纸浆, 高纯度纤维素的主要来源,已广泛应用于纤维素基产品的生产(Kumar和克里斯托弗·2017),包括(1)纤维素酯类,如:磺酸盐、硝酸、醋酸。(2)纤维素醚,如:羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC),(3)莱赛尔纤维 (一种粘胶),(4)微过滤器。纤维素的应用正在继续扩大。需要指出的是,粘胶纤维生产消耗了全球范围内绝大多数商用溶解浆,约占全球溶解浆总量的75% (Kumar和Christopher 2017)。溶解浆的理想性能包括高alpha;纤维素含量和窄分子量分布,低杂质含量(如半纤维素),低灰分含量和高反应活性(Chen等,2016;Duan等。2015a)。这些特性都与下游加工工厂的反应性能和可加工性以及最终产品的质量密切相关。

反应性能(有时也被称为其他类似的术语,如可及性或可加工性)是溶解浆的一个关键特性。例如,在粘胶人造丝生产过程中,当反应活性增加时,在下游应用所需的化学品就会减少。由于这些化学品中的一些是有毒的,因此在环境和经济方面都有激励措施来减少化学品的使用。

术语“可访问性”纸浆的固有属性,这取决于几个化学纤维素结构特点,它可以大致定义为的反应网站(官能团)纸浆纤维的细胞壁内可以达成的化学药剂和/或溶剂。溶解浆料的反应性能主要是指浆料在转化为最终产品过程中所经历的化学和物理变化,本文将溶解浆料转化为粘胶纤维的反应性能具体称为溶解浆料的反应性能。为此,Fock反应性能最初是由Fock(1959)定义的,最近报道了一种修订的方法,以提高其重复性和准确性(Tian et al. 2013)。

福克反应性能的原理与粘胶纤维生产过程的原理基本相同。Fock试验步骤如下:(1)丝光、(2)黄化、(3)溶解的纤维素、(4)再生溶解的纤维素、(5)氧化、(6)滴定测定反应纤维素的量。

由于纤维素纤维的复杂性质,其反应性能在纤维水平、微纤丝或细胞壁结构水平或分子水平上受到多种因素的影响。纤维水平因素包括纤维形态(如纤维长度、宽度、细胞壁厚度)。对于微纤丝或细胞壁结构水平,影响因素包括微纤丝特性,如角度、取向、细胞壁的孔结构(孔体积、孔径、孔分布)。分子水平的因素包括化学成分及其分布在纤维/微纤维结构、分子量及其分布、纤维素的比例我和纤维素II,结晶度和官能团的含量和分布(自由羟基和羧基组)。所有这些因素都是复杂且相互关联的。

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