一種快速準確測定溶解漿的反應性能的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及制漿造紙以及化纖工業領域，尤其涉及一種快速準確測定溶解漿的反 應性能的方法。
【背景技術】
[0002] 溶解漿，又稱漿柏，主要是以棉短絨為原料經燒堿法和以木材為原料經預水解硫 酸鹽法或亞硫酸鹽法蒸煮后，再經漂白脫出絕大部分木素后得到的高白度精質化學漿。它 是多種化工產品的原材料，可以通過衍生化反應（酯化或醚化等）制備出多種纖維素的衍 生物，如制成各種纖維素醚（羧甲基纖維素、羥丙基纖維素等）、纖維素酯（纖維素磺酸酯、 纖維素醋酸酯以及纖維素硝酸酯等）以及其它衍生物。在這些制備纖維素衍生物的相關反 應過程中，溶解漿的反應性能（即黃化后已反應的纖維素占總纖維素質量的百分比）是一 個十分重要的指標，其主要是為了表征漿柏參與衍生化反應的能力。漿柏的反應性能直接 評價了在衍生化反應中纖維素鏈上的葡萄糖單元上的羥基對衍生化試劑（如二硫化碳）的 可及性。具體來說，反應性能較低的漿柏需要和更多的衍生化試劑參與反應才有可能達到 相同的衍生化效果。因此，一種快速、簡便且準確的反應性能的測定方法是實施溶解漿產品 質量監督以及后續衍生化過程精確控制的重要前提。關于溶解漿反應性能的測定，傳統的 方法主要是通過測定預堿化、黃化處理后溶解在堿液中的纖維素（已參與反應的纖維素） 的含量。主要是將已反應的纖維素經硫酸酸化、過量重鉻酸鉀氧化后，采用硫代硫酸鈉滴定 剩余重鉻酸鉀的含量來表示漿柏的反應性能的。這種方法還不僅耗時（約24小時）、而且 操作繁瑣（涉及預堿化、黃化、過濾、中和、再生、除氣、酸化、氧化以及滴定等步驟）。還有一 種常用的方法是測定黃化后的混合液（內含已反應的和未反應的纖維素以及其它副產物） 的過濾性能。主要是將其倒入帶有250目濾網的特殊圓筒形裝置中，測定濾液裝滿一定體 積容器所需的過濾時間。該方法雖然耗時相對較短，但是其準確性相當低。因此，有必要開 發一種新的檢測方法來快速且準確的測定溶解漿的反應性能。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種快速準確測定溶解漿的反應性能的方法，克服目前分 析溶解漿的反應性能的測定方法所存在的弊端。
[0004] 本發明采用衰減全反射-紫外/可見分光光度計直接測定粘膠液的吸光光譜，利 用化學統計學分析技術建立紫外/可見光譜信息與反應性能之間的相關關系，得到一個準 確的反應性能的預測模型。該方法可以實現快速測定，其分析結果準確度高，且操作簡便。
[0005] 本發明通過下述技術方案實現：
[0006] -種快速準確測定溶解漿的反應性能的方法，包括以下步驟：
[0007] (1)樣品堿化、黃化預處理：
[0008] 將待測樣品、攪拌子（B)放入可完全密封帶蓋的試劑瓶（R)中，再向瓶中加入氫氧 化鈉溶液，蓋上瓶蓋后，將試劑瓶（R)置于可控溫磁力攪拌器（A)上攪拌進行堿化處理；
[0009] 然后打開試劑瓶（R)，向其內加入二硫化碳，蓋好瓶蓋，搖勻后，再次將試劑瓶置于 可控溫磁力攪拌器上（A)，進行黃化反應；
[0010] 待黃化反應時間結束后，打開試劑瓶，補加水稀釋后，經攪拌得到粘膠液；
[0011] ⑵粘膠液的衰減全反射-紫外光譜測定：
[0012] 將步驟⑴所得的粘膠液由濾網（F)過濾后再經蠕動栗⑵自動抽吸到衰減全反 射探頭（C)中，啟動紫外分光光度計對所得粘膠液液進行紫外可見光譜法檢測，得到相應 的紫外/可見光譜圖輸出在計算機（S)上；
[0013] (3)建立預測模型：
[0014] 將步驟（2)中得到的紫外/可見光譜圖輸入到化學統計學模塊中，經光譜數據預 處理后，再采用相應的數學處理方法建立紫外光譜圖中特征波段下的吸光度信號值與反應 性能之間的預測模型；
[0015] (4)樣品檢測與結果輸出步驟：
[0016] 將經步驟（1)、步驟（2)處理后得到的紫外光譜圖，經過步驟（3)中相同的光譜數 據預處理處理后，再輸入到步驟（3)中得到的預測模型中，直接預測得到樣品的反應性能， 然后輸出結果。
[0017] 步驟（1)中用所述樣品絕干質量為0. 50±0.0 lg，所述氫氧化鈉溶液的質量分數 為11 %，所述堿化時間為lOmin，所用氫氧化鈉溶液為45mL，所述氫氧化鈉溶液及可控溫磁 力攪拌器溫度均控制在30°C ±1°C ;
[0018] 所述二硫化碳體積為lmL，所述試劑瓶容積為150-mL，所述補加水量為50mL，所述 攪拌速度全程控制在300rpm。
[0019] 上述步驟⑵中所述濾網為鎳網，其孔徑為200目，所述蠕動栗的轉速控制在 2. 5rpm，所述建立預測模型的溶解漿樣品的數量在30以上，其反應性能在0~100%分布。
[0020] 上述步驟（3)所述建立預測模型時選擇的吸收光譜特征波段為190~450nm ;對 吸收光譜預處理，包括對所得的光譜進行平滑后再經正交信號校正法處理，將處理后的光 譜經偏最小二乘法分析并建立預測模型。特征波段是指從吸收光譜的物理意義出發，考察 除粘膠液中已反應的纖維素之外的對吸收光譜造成影響的因素，如果這些因素對吸收光譜 的影響能通過正交信號校正光譜處理消除，則該因素忽略，如果不能消除，則需剔除該因素 所造成影響的波段，除去剔除波段后所剩余的波段即是要提取的特征波段。
[0021] 所述建立預測模型為：從不同漿廠獲得已知反應性能的溶解漿樣本，根據這些樣 本的原料種類情況將其分為三類：竹子、闊葉木及針葉木溶解漿；然后對這些樣本的粘膠 液進行衰減全反射紫外可見光譜掃描，將獲得的光譜進行預處理，用偏最小二乘法建立特 征譜圖和漿的反應性能之間的映射，從而得到一個精煉的預測模型，且該模型能夠根據輸 入的紫外/可見光譜信息，給出待測漿的反應性能。
[0022] 本發明與傳統的檢測方法（Fock法）相比，有如下優點：
[0023] 采用本方法測定溶解漿的反應性能時，不需要對步驟（1)中堿化、黃化預處理后 得到的粘膠過濾液進行中和再生、除氣酸化、氧化滴定等繁瑣的操作，只需要將其自動栗入 ATR探頭中測定其紫外光譜信號即可（< 5min)，然后將光譜數據帶入到事先建立好的預測 模型即可求出溶解漿的反應性能；
[0024] 因此，采用本方法進行溶解漿反應性能的測定時，不僅可以簡化操作流程，而且大 大的縮短了測試時間（預處理時間和光譜測定時間之和約3h)，使檢測結果可以當場給出， 而且結果客觀準確（絕對偏差在1. 50%以內）。特別適用于實驗室中大批量樣品分析以及 工廠車間中漂后漿樣反應性能或黃化工段已反應纖維素含量的及時監測。
[0025] 綜上所述，本發明技術手段簡便易行，對溶解漿的反應性能作出了快速、精準的定 量分析，具有顯著的技術效果和進步。
【附圖說明】
[0026] 圖1為實施例中的30組參與建模和10組未參與建模樣品的ATR-UV/Vis圖。
[0027] 圖2為實施例中建立預測模型的吸光度信號經標準正交變換后的光譜圖。
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