專利名稱：一種評價纖維素漿粕反應(yīng)性能的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學纖維素技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法及裝置。
背景技術(shù)：
纖維素漿柏是制造纖維素酯的主要原料。就化學結(jié)構(gòu)而言，纖維素是由許多D-吡喃-葡萄糖單元通過1-4苷鍵連接起來的線性高分子化合物。纖維素源包括木纖維原料、禾本科纖維原料、韌皮纖維原料及棉纖維原料等。目前能夠生產(chǎn)醋酸纖維素且具有商業(yè)規(guī)?；睦w維素源主要為木纖維原料，按木質(zhì)劃分為硬木漿和軟木漿。不同纖維原料中的化學成分包括纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等的含量及組成具有 明顯差異性。纖維素的生產(chǎn)，主要采用亞硫酸鹽法或預(yù)水解硫酸鹽法，在蒸煮過程中最大限度的脫去木質(zhì)素，并同時脫去半纖維素等成分，然后通過漂白或鹽酸酸化等手段，除去殘留木質(zhì)素、有色物質(zhì)以及鐵離子等成分，制成商品柏漿。由于植物原料以及生產(chǎn)工藝的不同，造成楽■柏品質(zhì)的差異。纖維素酯是由纖維素與某種酸酐通過酯化反應(yīng)制備得到。纖維素乙酸酯(俗稱醋酸纖維或醋酸纖維素)是最重要的商業(yè)多糖羧酸酯，工業(yè)上或?qū)嶒炇揖梢宜峄蛞宜狒c纖維素混合反應(yīng)制備。纖維素乙酸酯的生產(chǎn)所需的醋化級漿柏對漿柏質(zhì)量的要求較高，某個質(zhì)量指標的差異會造成化學反應(yīng)性能的差異。醋化級漿柏的質(zhì)量要求主要包括如下幾個方面(I)在纖維素乙酸酯和其它纖維素酯的生產(chǎn)中，要求漿柏原料具有最高的纖維素含量，低水平的半纖維素和木質(zhì)素含量以及有機溶劑提取物(也稱作樹脂)。優(yōu)選具有95至97%纖維素含量、I至2%半纖維素含量的硬木漿原料。也可以使用含94-96%纖維素，半纖維素含量上限為3%的軟木漿原料。(2)在纖維反應(yīng)過程中，纖維素中的分子鏈不斷發(fā)生斷裂，因此需要保證纖維素具有較高的初始聚合度。醋化級漿柏的初始聚合度一般在1000-1800。(3)對于漿柏的主要成分纖維素，由于其超分子結(jié)構(gòu)差異性，造成可及度、結(jié)晶度等不同。同時，不同原料纖維素的分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、可及度及結(jié)晶度也存在差異。(4)纖維素漿柏成型后的物理特性也會有所不同，主要區(qū)別在于密度、厚度、頂破值等指標。這些區(qū)別會造成研磨漿柏的難易程度不一，并且研磨后的纖維大小及形態(tài)也不一樣。以上所述，漿柏原料在制造纖維素乙酸酯及其它有機纖維素酯時，漿柏的反應(yīng)性能存在較大的差異，影響正常生產(chǎn)。醋化級漿柏常規(guī)的質(zhì)量檢測指標包括纖維素含量(R-10、R-18)、粘度、分子量及其分布、結(jié)晶度、可及度、水份、基礎(chǔ)重量、亮度、提餾物、灰份、臟點數(shù)、硅含量、鈣含量、鐵含量等。以上指標能夠保證漿柏具備優(yōu)良的物理特性，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。D.Klemn等人的“Comprehensive Cellulose Chemistry”(1998) —書匯集纖維素化學發(fā)展一百年以來相關(guān)的知識和技術(shù)。詳細介紹纖維素及其衍生物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性及其他各種性質(zhì)的分析檢測方法。高潔等人的“纖維素科學”(1996) —書也介紹了纖維素的分子結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和化學反應(yīng)，并指出纖維素反應(yīng)性能的測定，目前尚未有合適的直接測定方法。通常采用測定纖維素衍生物的粘度、溶解性、過濾性、透光率和不溶性殘渣等指標，來間接地鑒定其反應(yīng)性能。L. Fras 的 “Analysis of the oxidation of cellulose fibres bytitration and XPS” (Colloids and Surfaces A, 2005)研究評價棉衆(zhòng)柏表面先擇氧化的效果，并應(yīng)用滴定技術(shù)及XPS鑒定棉纖維表面離子基團的形成及分布。Eva-Lena Hult的“A CP/MAS 13C-NMR study of cellulose structure on the surface of refined kraftpulp fibers” (Carbohydrate Polymers, 2002)應(yīng)用 13C-核磁共振光譜，并與光譜擬合相結(jié)合，研究了硫酸鹽紙漿的平均橫向纖維、纖維聚合尺寸及纖維素結(jié)晶度。Shawn D的“Physical characterization of enzymatically modified kraft pulp fibers，，(Journalof Biotechnology, 1997)介紹漿柏經(jīng)過酶的改性，并測量漿柏孔體積，聚合度，結(jié)晶度，釆用紅外光譜、掃描電鏡檢測，闡明其纖維成分和形態(tài)的變化。Esat Giimiiskaya的“Theeffects of various pulping conditions on crystalline structure of cellulose incotton I inters”(Polymer Degradation and Stability, 2003)應(yīng)用 X_ray 散射及 FT-IR 光譜技術(shù)分析其棉衆(zhòng)柏結(jié)晶的變化。Narendra Reddy的“Structure and propertiesof high quality natural cellulose fibers from cornstalks，，(Polymer，2005)應(yīng)用X-ray散射及SEM技術(shù)研究玉米桿制成衆(zhòng)柏的結(jié)構(gòu)特性。Hamid M等人的“Utilizationof sugarcane bagasse cellulose for producing cellulose acetates Novel use ofresidual hemicellulose as plasticizer”(Carbohydrate Polymers, 2009)應(yīng)用 FTIR，TGA、DSC、GPC、HPIC、WAXRD、viscometry 等技術(shù)研究醋酸纖維的特性。Matilde C. V.等人“Homogeneous methylation of wood pulp cellulose dissolved in LiOH/urea/H2O，，(European Polymer Journal, 2010)應(yīng)用 FTIR及 IHNMRspectroscopy研究LiOH/urea/H20溶液中纖維素的均相甲?；磻?yīng)，研究其化學結(jié)構(gòu)。要完成所有指標的檢測，需要耗費大量的人力及時間。同時常規(guī)的質(zhì)量指標，并不能直觀的表征漿柏本身化學反應(yīng)性能。同時，單一指標因素對反應(yīng)性能的影響還在不斷研究中。因此某些單個指標的差異對反應(yīng)的影響，還是要通過實施反應(yīng)過程進行檢查。漿柏及其主要成分纖維素反應(yīng)性能的測定，目前尚未有合適的直接測定方法。通常釆用測定纖維素衍生物的粘度、溶解性、過濾性、透光率和不溶性殘渣等指標，來間接地鑒定其反應(yīng)性能。對生產(chǎn)醋酸纖維素的漿柏，則常常通過測定醋酸纖維素的醋化值、粘度、溶液的過濾性能等來間接鑒定其乙酰化反應(yīng)性能。這些傳統(tǒng)的方法，流程較長，程序復(fù)雜，制備過程及分析過程都可能產(chǎn)生誤差。反應(yīng)量熱技術(shù)是一種測試反應(yīng)放熱常用方法，W. Regenass的“Calorimetricmonitoring of industrial chemical processes”(Thermochimica Acta，1985)—文詳細介紹了有關(guān)“過程量熱”的設(shè)計原則，以及在壓力反應(yīng)、不穩(wěn)定反應(yīng)及發(fā)酵反應(yīng)中的應(yīng)用。J. Zeng釆用應(yīng)用差示掃描量熱法(DSC)進行熱動力學分析研究化學動力學(Criticalthermodynamic analysis of differential scanning calorimetry for studyingchemical kinetics，Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，1998) 0W. Regenass其后又在 “The development of heat flow calorimetry as a tool for processoptimization and process safety，， (Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,1997) 一文中介紹熱流量熱的進展。M. Papadaki 也在 “Use of Reaction Calorimetryin Thermal Risk Assessment Studies and Safe Design of Batch Reactions ThatCan Lead to a Runaway !Application on Hydrogen Peroxide，，(Reactions That CanLead to a Runaway, 2004)介紹反應(yīng)量熱技術(shù)在熱風險評價研究中的應(yīng)用。F. Dan在“New developments and applications in titration calorimetry and reactioncalorimetry”(Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2006)中介紹滴定量熱及反應(yīng)量熱的進展。梁銀春等在“反應(yīng)量熱儀研究棉短絨纖維素的乙?；磻?yīng)”(纖維素科學與技術(shù)，2010) —文中介紹反應(yīng)量熱在棉短絨纖維素乙酰化方面的研究?，F(xiàn)有技術(shù)的缺陷(I)通過各項常規(guī)的檢測，判斷其是否具有良好的反應(yīng)性能。該方法需要完成所有指標的檢測，耗費大量的人力及時間。常規(guī)的質(zhì)量指標檢測不能直接的表征化學反應(yīng)性能。單一指標因素對反應(yīng)性能的影響具有不確定性。(2)通過測量纖維素漿柏反應(yīng)生成后的衍生物的各項指標間接地鑒定其反應(yīng)性能。該方法流程較長，程序復(fù)雜；制備產(chǎn)物的過程及分析過程中產(chǎn)生一定誤差。(3)應(yīng)用反應(yīng)量熱技術(shù)評價纖維素漿柏反應(yīng)性能目前未見相關(guān)技術(shù)報告，單一應(yīng)用該技術(shù)具有一定片面性?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
在纖維素乙酸酯或其它纖維素酯的生產(chǎn)中，纖維素漿柏和反應(yīng)物(例如乙酸酐)，兩者的酯化反應(yīng)是用少量無機酸作為催化劑、并在有機酸溶劑存在下進行反應(yīng)。目前廣泛采用非均相法生產(chǎn)醋酸纖維素，以乙酸酐為酯化劑、硫酸為催化劑，醋酸為溶劑。該方法中，將經(jīng)過研磨和預(yù)處理(醋酸潤脹)的漿柏加入到結(jié)晶后的混酸(乙酸酐、醋酸、硫酸)中。反應(yīng)過程中明顯放熱，體系溫度逐漸上升。反應(yīng)起始為多相，經(jīng)歷纖維素纖維的逐層反應(yīng)-溶解-裸露新的纖維表面-繼續(xù)反應(yīng)，直至最后成為透明的單一均相。因此，隨反應(yīng)進行，物料的濁度不斷下降。同時，反應(yīng)過程中，纖維素鏈斷裂，物料的粘度有所下降。當反應(yīng)完全，反應(yīng)放熱基本停止，物料的濁度、粘度降至某一低值。根據(jù)以上的分析，漿柏反應(yīng)體系在反應(yīng)過程中的主要變化為反應(yīng)放熱、濁度以及粘度。根據(jù)已有的研究，當漿柏反應(yīng)性能存在差異時，反應(yīng)放熱、濁度以及粘度在反應(yīng)過程中的變化速率也就有所變化。也就是說反應(yīng)放熱、濁度及粘度的變化規(guī)律可以反映纖維素反應(yīng)的性能的差異；可以通過研究經(jīng)驗的積累或測量數(shù)據(jù)的對比，評價醋化級漿柏的反應(yīng)性能。通過研究，主要的測量數(shù)據(jù)結(jié)果，及各數(shù)據(jù)反映的信息包括以下幾個方面(I)反應(yīng)放熱速率影響漿柏反應(yīng)性能的因素眾多，包括組成、水分、半纖維素、纖維素含量、纖維長短、結(jié)晶度，漿柏成型密度，muller值、研磨效果、拉伸表面積，預(yù)處理效果等。反應(yīng)量熱測試所得結(jié)果是眾多因素影響的綜合結(jié)果，不能嚴格區(qū)分單個因素的貢獻。但是從放熱速率圖譜可以對其反應(yīng)性能快速的預(yù)判斷，并獲得初步數(shù)據(jù)。參照其他指標因素分析，對比不同漿柏的個別因素的貢獻大小。根據(jù)我們的研究結(jié)果，反應(yīng)放熱速率圖(參考圖I 3)基本可以分成3 4個放熱峰。初期第一或第二個放熱峰的峰值較大，往后峰值依次變小，直至緩慢放熱。初期放熱主要是棉短絨表面吸附的水分與乙酸酐在硫酸作為催化劑條件下發(fā)生的水解反應(yīng)。且乙酸酐的水解反應(yīng)較快，在反應(yīng)試劑過量的情況下，加入即發(fā)生反應(yīng)。由此，如加料期間放熱速率明顯偏大，則可能是水分偏高，需要做水分測試。中后期放熱峰主要為纖維素的酯化反應(yīng)。纖維素酯化具備非均相表面反應(yīng)的特點反應(yīng)從纖維素無定形區(qū)開始，然后進入結(jié)晶區(qū)。結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)致密，反應(yīng)活性低，反應(yīng)放熱緩慢。因此在反應(yīng)末期主要為纖維素的結(jié)晶區(qū)在反應(yīng)。因此如果反應(yīng)末期緩慢的持續(xù)放熱時間較長，原因可能是結(jié)晶度高、研磨不充分、或預(yù)處理效果差等原因造成。一般來說，反應(yīng)放熱速率快，時間短，說明漿柏反應(yīng)性能較好。(2)反應(yīng)放熱總量影響反應(yīng)放熱總量的組分主要是水分、纖維素、及半纖維素含量。單個組分的反應(yīng)熱各不相同。醋化級漿柏對組分的要求相對較高，通常條件下的漿柏反應(yīng)放熱總量在較小的范圍內(nèi)波動。因此通過對放熱總量的精確測量，可初步判斷組分是否符合要求。在所述測試條件下，必須保證所有反應(yīng)都充分完全，這些條件包括充分的反應(yīng)時間、合適的反應(yīng)溫度、過量的反應(yīng)試劑量及催化劑量。如果放熱總量偏差較大，則需要進行嚴格的組分測 試。(3)濁度變化酯化反應(yīng)，從纖維素無定形區(qū)開始，然后進入結(jié)晶區(qū)。反應(yīng)起始為多相，經(jīng)歷纖維素纖維的逐層反應(yīng)-溶解-裸露新的纖維表面-繼續(xù)反應(yīng)，直至最后成為透明的單一均相。因此，隨反應(yīng)進行，物料的濁度不斷下降。在反應(yīng)的初期，大部分的物料為固體；反應(yīng)中期，漿液也比較渾濁，試劑中有大量未反應(yīng)的懸浮纖維素。因此，此時濁度較高，所測結(jié)果無實際意義。只有當反應(yīng)末期，當漿液的濁度降至一定值，此時的濁度變化能夠反映在對應(yīng)時間的反應(yīng)完全程度。同一時間，濁度越低，說明反應(yīng)完全程度越高。當反應(yīng)結(jié)束，漿液的濁度降低至某一低值，該值反應(yīng)雜質(zhì)的多少。濁度越低，雜質(zhì)越少。(4)粘度變化隨著反應(yīng)進行，纖維素鏈斷裂，物料的粘度逐漸下降。與濁度的變化趨勢相同，在反應(yīng)初期及中期，固體物較多，所測結(jié)果誤差較大。當反應(yīng)末期及反應(yīng)結(jié)束時，基本無明顯的固體時，測量漿液的粘度。所測結(jié)果反映的粘度的變化情況及最終值。在醋酸纖維的再生產(chǎn)或應(yīng)用時，對其粘度有一定要求。因此，此時測量的粘度值，具有較直接的參考作用。纖維素酯反應(yīng)體系，是由多種反應(yīng)和相變交織在一起，組分濃度分布不均勻，取樣測試難度大并且對反應(yīng)體系有一定干擾，因此傳統(tǒng)方法測試的反應(yīng)速率存在很大誤差。纖維素酯化過程具備明顯的反應(yīng)放熱的特點，可應(yīng)用反應(yīng)量熱方法研究其反應(yīng)性能。量熱學(Thermal Calorimetry)研究的范圍是測量物質(zhì)系統(tǒng)隨溫度變化、相變、化學反應(yīng)等過程吸收或放出的熱量。在過去幾十年的時間里，量熱學的發(fā)展十分迅猛，量熱儀器已經(jīng)從實驗室自行設(shè)計走向了商業(yè)化。反應(yīng)量熱器具有快速、準確的特點，且能自始至終跟蹤反應(yīng)過程，在非均相高分子反應(yīng)中更能發(fā)揮反應(yīng)量熱的長處。雖然纖維素乙酰化的研究已有多年的歷史，但是與此相關(guān)的反應(yīng)量熱研究尚不多見。本發(fā)明的目的是提供一種評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，該方法簡單，快速有效。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于評價上述纖維素漿柏反應(yīng)性能的裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，該方法包括以下步驟(I)向反應(yīng)釜內(nèi)加入反應(yīng)試劑、溶劑以及催化劑；(2)設(shè)定反應(yīng)溫度I；，并控制反應(yīng)釜內(nèi)物料及夾套介質(zhì)都達到反應(yīng)溫度I；，Tr =Tj, Tj為夾套溫度；(3)測量該溫度下反應(yīng)物料的比熱及傳熱系數(shù)；(4)以恒定的加料速率勻速加入纖維素漿柏并開始反應(yīng)，同時測量I；、Tj ；(5)測量收集粘度及濁度數(shù)據(jù)；(6)當ITr-TjI彡0. 1°C時，終止反應(yīng)，測量此時反應(yīng)釜中混合體系的比熱及傳熱系 數(shù)；(7)計算反應(yīng)放熱速率Qr，并計算得到反應(yīng)焓A札。所述的反應(yīng)試劑選自一種或一種以上酸酐類物質(zhì)或者一種或一種以上酸酐類物質(zhì)和一種或一種以上酸類物質(zhì)的混合物。所述的酸類物質(zhì)選自醋酸、丙酸、丁酸或丁二酸。所述的酸酐類物質(zhì)選自醋酐、丙酸酐、丁酸酐或丁二酸酐。所述的溶劑選自醋酸、二氯甲烷、甲苯、I-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽或I-丁基-3-甲基咪唑氯鹽。所述的催化劑選自硫酸、高氯酸或高氯酸錳等。所述的反應(yīng)試劑和催化劑質(zhì)量比為I : 0.05 0.25。所述的試劑體積需達到濁度測量探頭及粘度測量探頭所必須的最低高度，達到反應(yīng)釜體積的2/3 3/4。所述的反應(yīng)溫度Tr為30 60°C。所述的纖維素漿柏與反應(yīng)試劑的質(zhì)量比為0.1 0.4 I。所述的粘度及濁度數(shù)據(jù)的測量收集由粘度或濁度測量儀器完成，或由在線粘度及在線濁度測量部件完成。所述的纖維素漿柏的反應(yīng)是指纖維素漿柏酯化反應(yīng)或?；磻?yīng)；其中酯化反應(yīng)選自纖維素與醋酸、丙酸、丁酸或戊酸等所發(fā)生的類似的酯化反應(yīng)；?；磻?yīng)選自纖維素與醋酐、丙酸酐、丁酸酐、丁二酸酐、甲苯磺酰氯或乙酰酐等所發(fā)生的類似的?；磻?yīng)。測量該溫度下的比熱及傳熱系數(shù)。該測量的方法可有多種選擇，可根據(jù)需要設(shè)計不同測試方案。所述的纖維素漿柏根據(jù)需要研磨至一定尺寸，長度小于20mm，研磨后漿柏呈粉末狀、纖維狀或不規(guī)則塊狀。酸酐質(zhì)量必須大于纖維素漿柏完全醋化所需酸酐的最小質(zhì)量，加料開始，反應(yīng)即開始，并持續(xù)放熱，使反應(yīng)溫度I；保持恒定；夾套溫度L降低，反應(yīng)放出的多余熱量被夾套中流動的冷卻介質(zhì)帶走，當放熱過快，多余熱量不能被及時帶走，會導(dǎo)致反應(yīng)溫度TV上升，應(yīng)該盡量保持反應(yīng)溫度I；穩(wěn)定，并且上升幅度不能過大，否則會影響測量的準確性，如反應(yīng)溫度I；太快，可考慮降低加料速度、或減少加入漿柏量，找到最佳的測試條件。反應(yīng)結(jié)束，等待IOmin左右，待溫度等信息顯示穩(wěn)定后，測量此時反應(yīng)釜中混合體系的比熱及傳熱系數(shù)。所述的評價纖維素漿柏的反應(yīng)性能包括反應(yīng)速率圖譜、反應(yīng)時間、反應(yīng)焓、濁度或粘度。本發(fā)明提供了一種用于評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的裝置，該裝置包括帶夾套攪拌的反應(yīng)釜、加熱/冷卻系統(tǒng)、電校準加熱器和測溫探頭，該裝置還包括濁度測量探頭和/或粘度測量探頭；電校準加熱器、測溫探頭、濁度測量探頭及粘度測量探頭，形狀為棒狀，從帶夾套的反應(yīng)釜蓋上的頸口伸入反應(yīng)釜內(nèi)1/2以下，均勻分布在攪拌棒四周，并靠近反應(yīng)釜的中心，數(shù)據(jù)傳輸線從探頭尾部連接到電腦主機，加熱/冷卻系統(tǒng)以硅油為冷卻/加熱介質(zhì)，通過軟管與反應(yīng)爸夾套連接。所述的濁度及粘度測量可以通過在線或非在線的測量儀器同步測量并收集所需數(shù)據(jù)。濁度測量部件采用探頭式濁度儀，濁度探頭伸入反應(yīng)體系中，采用逆向散射原理，在線監(jiān)測反應(yīng)體系的濁度，測量結(jié)果通過電信號輸出，配有傳輸接口，可與微機配套或外接打印機。粘度測量部件采用探頭式粘度計，測量探頭伸入反應(yīng)體系中，在線測量粘度。測量·結(jié)果通過電子線路將測量到粘度信息傳輸?shù)捷敵龆?，配有傳輸接口，可與微機配套或外接打印機。該粘度計可為振動式粘度計，核心部件是在常規(guī)電源驅(qū)動下的振動棒，根據(jù)振動棒所接觸流體的粘度不同，振動幅度會有所不同。該粘度計也可為超聲波式粘度計，利用超聲波在體系中的衰減與體系粘度的關(guān)系測量粘度。所述的帶夾套攪拌的反應(yīng)釜其攪拌速率可調(diào)控、保持恒速；攪拌類型多選。所述的加熱/冷卻系統(tǒng)中加熱/冷卻介質(zhì)在夾套中流動，釜內(nèi)及夾套溫度可調(diào)控。所述的測溫探頭分別在釜內(nèi)及夾套中。反應(yīng)量熱法測量反應(yīng)過程中的熱量變化，基本的熱量平衡可用下式表示流入=累積+流出(Qr+Qc+Qstir) = (Qa+Qi) + (Qf+Qdos+Qioss)Qr — Qa+Qi+Qf+Qdos_Qc+ (Qloss_Qstir)Qr :化學或物理反應(yīng)熱量產(chǎn)生的速率Qc :校準功率Qstir 由攪拌槳帶進的能量(在反應(yīng)物質(zhì)中產(chǎn)生的熱)Qa :反應(yīng)物質(zhì)的儲存熱量(累積)Qi :通過插入件儲存的熱量(累積)Qf :通過反應(yīng)爸壁的熱流Qdos :由于加料帶入的熱量。使流入物料從Tdos到Tr所需功率。Qloss :通過所安裝反應(yīng)釜蓋的熱流(輻射，傳導(dǎo))Qr是所有同時進行的化學反應(yīng)和蒸發(fā)、結(jié)晶、溶解、混合等相變引起的反應(yīng)介質(zhì)中各熱量影響的總和。在實驗的評估中，這個未知的熱量產(chǎn)生速率必須用可測量的熱量影響來確定。式中，其它熱流項可以通過計算得到Qaccum = mCp (dTr/dt)m、Cp分別為反應(yīng)物的質(zhì)量和比熱容。I；為反應(yīng)物溫度，Tj為夾套溫度。Cp可通過測量得到。在溫度梯度中加入反應(yīng)釜的熱與這段時間內(nèi)反應(yīng)物熱容Cpr和插入附件熱容Cpi的變化相當
權(quán)利要求
1.一種評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)向反應(yīng)釜內(nèi)加入反應(yīng)試劑、溶劑以及催化劑； (2)設(shè)定反應(yīng)溫度I；，并控制反應(yīng)釜內(nèi)物料及夾套介質(zhì)都達到反應(yīng)溫度I；，Tr= Tj, Tj為夾套溫度； (3)測量該溫度下反應(yīng)物料的比熱及傳熱系數(shù)； (4)以恒定的加料速率勻速加入纖維素漿柏并開始反應(yīng)，同時測量I；、Tj； (5)測量收集粘度及濁度數(shù)據(jù)； (6)當IlV-TjI<0.1°C時，終止反應(yīng)，測量此時反應(yīng)釜中混合體系的比熱及傳熱系數(shù)； (7)計算反應(yīng)放熱速率Q1 ，并計算得到反應(yīng)j含AHr。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的反應(yīng)試劑選自一種或一種以上酸酐類物質(zhì)或者一種或一種以上酸酐類物質(zhì)和一種或一種以上酸類物質(zhì)的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的酸類物質(zhì)選自醋酸、丙酸、丁酸或丁二酸；所述的酸酐類物質(zhì)選自醋酐、丙酸酐、丁酸酐或丁二酸酐。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的溶劑選自醋酸、二氯甲烷、甲苯、I-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽或I-丁基-3-甲基咪唑氯鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的催化劑選自硫酸、高氯酸或高氯酸錳。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的反應(yīng)試劑和催化劑質(zhì)量比為I : 0. 05 0. 25。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的試劑體積達到反應(yīng)釜體積的2/3 3/4。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的反應(yīng)溫度Tr為30 60°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的纖維素漿柏與反應(yīng)試劑的質(zhì)量比為0. I 0. 4 I。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評價纖維素漿柏反應(yīng)性能的方法，其特征在于所述的粘度及濁度數(shù)據(jù)的測量收集由粘度或濁度測量儀器完成，或由在線粘度及在線濁度測量部件完成。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學纖維素技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種評價纖維素漿粕反應(yīng)性能的方法及裝置。本發(fā)明公開的評價纖維素漿粕反應(yīng)性能的方法包括以下步驟向反應(yīng)釜內(nèi)加入反應(yīng)試劑、溶劑以及催化劑；設(shè)定反應(yīng)溫度Tr，并控制反應(yīng)釜內(nèi)物料及夾套介質(zhì)都達到反應(yīng)溫度Tr，Tr＝Tj，Tj為夾套溫度；測量該溫度下反應(yīng)物料的比熱及傳熱系數(shù)；以恒定的加料速率勻速加入纖維素漿粕并開始反應(yīng)，同時測量Tr、Tj；測量收集粘度及濁度數(shù)據(jù)；當|Tr-Tj|≤0.1℃時，終止反應(yīng)，測量此時反應(yīng)釜中混合體系的比熱及傳熱系數(shù)；計算反應(yīng)放熱速率Qr，并計算得到反應(yīng)焓ΔHr。本發(fā)明方法綜合使用反應(yīng)量熱法、濁度及粘度測量。
文檔編號G01N11/00GK102967622SQ20111025785
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者梁銀春, 彭為駿, 曹建華, 張 杰, 馬曉龍, 陳昀 申請人:南通醋酸纖維有限公司