Способ получения карбоксиметилцеллюлозы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналцстнческик

Республик (n)952853 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1Ы080 (21) 2992999/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 230832.Бюллетень ¹ 31 (31)М Кл з

С 08 В 11/12

Государствеиинй комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

Ю) УДК 677. 464 (088.8) Дата опубликования описания 23. 08. 82

В.Д.Городнов, Е.М.Могилевский, В.И.Иссер

M.B.Ïðoêîôüåâà и В.A.Ïåòðåíêo (72) Авторы изобретения

Московский институт нефтехимической и газ (71)Заявители промышленности им. И.М.Губкина и Всесоюзны научно-исследовательский институт синтетических смол (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к получению карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) путем алкилирования щелочной целлюлозы, полученной мерсериэацией целлюлозы с последующим отжимом в отсутствие органических раэбавителей. КМЦ находит применение в нефтедобывающей, газовой и геологоразведочной промышленности при бурении нефтяных и газовых скважин, в промышленности синтетических моющих средств, горнохимическбй, горнообогатительной текстильной. и других отраслях промышленности.

Известны способы получения карбоксиметилцеллюлозы 0-алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия (1 .

Недостатком известного способа .является низкая эффективность карбоксиметилирования, т.е. низкий коэффициент полезного использования

0-алкилирующего реагента. Это объясняется тем, что наряду с основной реакцией карбоксиметилирования протекает побочная. реакция гидролиза монохлорацетата натрия. Степень замещения KNg регулируется в основном путем изменения количественного соотношения целлюлозы и монохлор-. ацетата натрия. Степень замещения также в значительной степени зависит от содержания воды и щелочи в исходной щелочной целлюлозе, которые влияют на соотношение скоростей реакции карбоксиметилирования целлюлозы и гидролиэа 0-алкилирующего реагента. Реакционная смесь должна содержать определенное количество воды для обеспечения диффузии реагента в целлюлозные волокна. Однако высокое содержание воды усиливает процесс гидролиэа щелочной целлюлозы и монохлорацетата натрия, что при15 водит к уменьшению эффективности использования 0-алкилируюшего реагента, степени замещения КМЦ и ухудшению ее растворимости.

20 Наиболее близким к предлагаемому, способу по технической суЩности и достигаемому результату является способ получения KMU, заключающийся в том, что целлюлоза в виде папки обрабатывается раствС1ром едкого натра концентрации 210-240 г/л в мерсеризационных пресс-ваннах в .течение

1,0 ч при 20-22оС прй непрерывной циркуляции раствора, отжимают от избытка раствора щелочи до 2,5-2,8 кратной массы по отношению к массе

952853 воздушно-сухой целлюлозы, измельчают полученную щелочную .целлюлозу, имеющую следующий состав: aL-целлюлоза

30-35%, едкий натр 15-18%, водаостальное, в аппаратах Вернера-Пфлейдера в течение 2,0-2,5 ч и перемеши- 5 вают с монохлорацетатом натрия в тех же аппаратах в течение 2-2,5 ч при

20-40пС. Реакционную смесь выгружают в бункерные тележки, где процесс карбоксиметилирования завер- 10 шается в течение 1,0-1,5 ч при самопроизвольном повышении температуры смеси до 90-1000С эа счет экзотермичности процесса. Влажную КМЦ подвергают сушке, измельчению и упаковке (23.

Основным недостатком данного способа является низкий коэффициент использования алкилирующего реагента монохлорацетата натрия и соответственно низкая эффективность реакции карбоксиметилирования (от 43,5Ъ при молярном соотношении целлюлозы: монохлорацетат натрия 1:2,0 до. 50,4Ъ при молярном соотношении 1:0,25).

Целью изобретения является повышение эффективности процесса эа счет использования монохлорацетата натрия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения карбоксиметилцеллюлозы, включающему мерсеризацию целлюлозы, отжим и обработку полученной щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия, для обработки используют щелочную целлюлозу, содержащую 25-36% с -целлюлозы, 9 — 35

14,5 Ъ щелочи и воду.

Несмотря на увеличение содержания воды в щелочной целлюлозе применение алкалицеллюлозы такого состава, в котором оптимально сочетается содер- 4О жание едкого натра и воды, дает неожиданный эффект, при котором повышается эффективность реакции карбоксиметилирования.

Сущность способа заключается в 45 следующем.

Целлюлозу мерсеризуют в водном растворе едкого натра с концентрацией едкого натра 180-350 г/л в течение 0 25-1,5 ч при 25-60 С, отжимают до 2,5-4,5 кратной массы по отношению к массе исходной целлюлозы и затем отжатую целлюлозу повторно мерсеризуют водным раствором едкого натра концентрацией 80-150 г/л в течение 0,25-1,5 ч при 25-600С и отжимают до тех же степеней отжима. Далее щелочную. целлюлозу измельчают любым, способом и обрабатывают монохлорацетатой натрия. После завершения реакции карбоксиметилирования КМЦ измель- 60 чают, сушат и упаковывают.

Пример 1. 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л водного раствора едкого натра концентрации 240 г/л, от- 65 жимают до массы 1296 r и снова эамачивают в водном растворе едкого натра концентрации 120 г/л и отжимают до массы 840 г. Щелочная целлюлоза имеет следующий состав: с1.-целлюлоза 34,6Ъ, едкий натр.12,4В, вода 53% . Щелочную целлюлозу в течение 1,5 ч при 15

200С обрабатывают 256 г монохлорацетата натрия, что составляет 1,1 моль монохлорацетата натрия на 1 моль

А-целлюлозы. После дозревания и сушки

КМЦ имеет следующие показатели: степень замещения — 74, степень полимеризации — 512, содержание основного вещества — 61,6%. Эффективность реакции карбоксиметилирования 67,2%.

Пример 2. Мерсеризацию проводят так же, как в примере 1, но обрабатывают 233 г монохлорацетата натрия,-что составляет 1,0 моль монохлорацетата натрия на 1 моль d. †öåëлюлозы. После дозревания.и сушки КМЦ имеет следующие характеристики:степень замещения - 69,степень полимеризации — 490, содержание основного вещества †.65,1Ъ.Эффективность реакции карбоксиметилирования 69%.

Пример 3. 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л водного раствора едкого натра концентрации 180 г/л, отжимают до массы 810 г, повторно мерсеризуют в водном растворе едкого натра концентрации 90 г/л, отжимают до массы

Ъ

810 r. Состав щелочной целлюлозы: d.-целлюлоза 25,1%, NaOH 9,2%, вода 65,7В. Щелочную целлюлозу обрабатывают 187 r монохлорацетата натрия, что соответствует 0,8 моль монохлорацетата натрия на 1 моль cL-целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения — 55, степень полимеризации — 526, содержание основного вещества — 64,5%. Эффективность реакции карбоксиметилирования 68,7%.

Пример 4. 324 r целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л водного раствора концентрации 350 г/л и отжимают до массы 810, повторно мерсеризуют в водном растворе едкого натра концентрации 130 г/л и отжимают до массы 810 r.

Состав щелочной целлюлозы: d. -†целлюлоза 36%, NaOH 1.4,5%,овода 49,5%.

Щелочную целлюлозу обрабатывают

315 г монохлорацетата натрия, что составляет 1,35 моль монохлорацетатй натрия на 1 моль d -целлюлозы. После дозревания и сушки KNU имеет следующие характеристики: степень замещения -. 88, степень полимеризации

541, содержание основного вещества

65,9Ъ. Эффективность реакции карбоксиметилирования 65,9%. . П р и м е .р 5. Щелочную целлюлозу получают таким образом, что содер952853

Формула изобретения

15

25

Составитель Т.Мартинская

Редактор Н.Джуган Техред М.Коштура Корректор О.Билак

Заказ 6202/37 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филнал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 жание NaOH составило 8,9%, а воды

66,2% и обрабатывают монохлорацетатом натрия, аналогично примеру 3. Степень замешения КМЦ составила 42, степень полимериэации — 512, содержание основногo вещества — 57,2%. Эффективность карбоксиметилирования — 42%.

Пример 6. (По известному способу). 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в

6,5 л едкого натра концентрации

240 г/л и отжимают до массы 840 г.

Состав. щелочной целлюлозы,%;

d.-целлюлоза 33,1, NaOH 16,5, во- -. да 51, 4%.

Келочную целлюлозу обрабатывают

315 г монохлорацетата натрия, что соответствует 1,35 моль монохлорацетата натрия на 1 моль целлюлозы.

После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения — 60, содержание основного вещества — 52,8%, степень полимеризации — 459. Эффективность реакции карбоксиметилирования составляет

44,4 %.

Получение КМЦ по предлагаемому способу имеет следующие основные преимущества по сравнению с известным: увеличивается эффективность карбоксиметилирования на 10-25% сокращается расход монохлорацетата натрия при получении КМЦ на

10-25%; сокращается расход едкого натра на 15-20%.

Способ получения карбоксиметилцеллюлоэы, включающий мерсериэацию целлюлозы, отжим и обработку полученной щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса> для обработки используют щелочную целлюлозу, содержащую 25-36%, aL-целлюлозы, 9-14,5% щелочи и воду.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1. Драхия Ч.Д. Производство карбоксиметилцеллюлоэы.-ЖПХ, 1962, т. 35, М 2, с. 429.

2. Городнев В.Д. Химические реагенты термо-солеустойчивые буровые растворы. Ташкент, Изд-во ФАН, 1977 (прототип).