Способ получения вискозы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

<>957772

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 090,77 (21) 2459052/23-04 (23) Приоритет - (32) 10.0376

9 (51) М. Кл.

0 01 F 2/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (31) 760623 (33)Сщ

{53) УДК 66 7. 46 3. .021(088.8) Опубликовано 07. 09. 82,. Бюллетень №33

Дата опубликования описания 070982

Иностранцы

Эркки Сорса, Эско Хаукковаара и Ян Форс:;, (Финляндия)

/ (22) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Кемира Ой" (Финляндия) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИСКОЗЫ

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения вискозы, которую используют для производства искусственных нитей.

Производство вискозы. т.е. концентрированного раствора ксантогената целлюлозы в разбавленном растворе едкого натра, состоит иэ ряда отдельных операций: мерсериэации, измель- чения, ксантогенирования и растворения. Качество вискозы определяют по содержанию целлюлозы, едкого натра, связанной серы, вязкости, зрелости, фильтруемости, прозрачности и ряду других показателей, соответствующих определенному производству.

Вязкость вискозы колеблется от

30 до 80 П, резко возрастает с увеличением содержания целлюлозы, причем вязкость зависит от степени полимеризации целлюлозы и от содержания едкого натра.

В вискозе свободный, сероуглерод связывается едким натром, превращаясь в трнтиокарбонат и другие сернистые примеси, и таким образом происходит "созревание" вискозы. Более зрелая вискоза осаждается под действием меньшего количества электроли-, тов и легче превращается в нить при формовании в осадительной ванне.

Снижение зрелости по мере старения вискозы происходит тем быстрее, чем ване температура, ниже концентрация целлюлозы или меньше взято сероуглерода при ксантогенировании.

Большое. влияние на созревание оказывает соотношение содержаний в ней цюллюлоэы и едкого натра. Для достижения зрелости вискозы, пригодной для формования волокна ее выдерживают 20-60 ч при 16-17 С. Созревание может быть практически прекращено при температуре ниже 8 С, Добавление к вискозе специальных модификаторов - поверхностно-активных веществ (ПАВ), например производных аминов, аминофенолов или полиэтиленоксида, облегчает формование вискозного волокна и позволяет получить структурно-однородные прочные волокна $1$ .

Непосредственно вискозу получают из сульфатной древесной целлюлозы с содержанием альфа-целлюлозы 95% или из щелочной целлюлозы, которую без

:предварительного созревания ксантогенируют 60%-ным сероуглеродом. Та957772

R †(А)к — Х-R — ОН (Y

25 где Я вЂ” алкил С -С, A — оксиалкйленовая группа С -С, которая может быть замещена на гидроксильную группуу к = 0-2у кил Cq-Cq;

Х- - S; So ; СН ; 0;

Y — гидроксил, а в случае, когда

А содержит гидроксил, то во- 35 дород; и при этом количество оксиэтиленовых групп в аддукте составляет не менее 70%, обеспечивает снижение светопроницаемости после 48 ч в лучших образцах .только на 1-2%.

Вышеуказанные IIAB могут быть вве дены как непосредственно в вискозу, так и в ее разбавляющий щелок или в растворенную целлюлозную массу до, во время или после при ее сушки, 45 т.е. в исходный или промежуточный продукт для приготовления вискозы (3) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ ириготовления вискозы из сульфитной хвойной целлюлозы, содержащей, например, 90,8% альфа-целлюлозы и и 4Ьющей вязкость. 190 мП, которую .подвергают мерсеризации 17-25%-ными, растворами щелочи с последующим отжимом, предсозреванием при 20-40 С, ксантогенированием 25-35%-ным сероуглеродом считая на содержание аль фа-целлюлозы, при 20-40ОС и растворением в растворе щелочи.

Й данном процессе для уменьшения количества сероуглерода при ксантогенировании после предсозревания 65 и ким образом получают вискозу, содержащую 6% альфа-целлюлозы и 4,6% едкого натра и имеющую вязкость flo падающему шарику 160 с и зрелость по хлористому натрию 19,0 (21 .

Наряду с этим известно, что в вис- 5 козном производстве вещества древесно-растительного происхождения являются причиной трудностей, возникающих за счет ухудшения прозрачности вискозы из-за осаждения смол в IQ трубопроводах, насосах, фильерах и других частях оборудования. ю

Введение IIAB в вискозу способст1 вует пептиэации смол, причем разные ,ПАВ имеют разную способность к пептизации, например аддукт 17 молей окиси этилена и лаурилового,спирта снижает светопроницаемость с 47 до

17 за время с. 4 до 48 ч.

Использование аддукта 8-35 молей окиси алкилена C -C> и спирта общей формулы проводят повторную мерсеризацию

10-15%-ным раствором щелочи.

В этом случае используют низкокачественную целлюлозную массу, которая за счет двойного выщелачивания позволяет обеспечить получение фильтруемой вискозы с удовлетворительной вязкостью и показателем фильтрования (4).

Однако необходимость двойной мерсеризации вызывает потребность в увеличении количества прессов, что ведет к высоким капитальным и эксплуатационным затратам.

Наряду с этим следует отметить, что в производстве вискозы используют ксантогенат целлюлозы максимально растворимый для избежания трудностей при фильтрации. Для обеспечения такого требования используют или сульфитную (кислую), или предварительно гидролизованную сульфатную пульпу, в которых содержание альфацеллюлозы превышает 90%.

Другие пульпы, в особенности сульфатная (щелочная) для бумажного производства, не пригодны для вискозного производства из-за плохой фильтруемости, так как содержит набухший гель и нерастворимые частицы волокон целлюлозы. Последнее вызывается тем, что при щелочной варке в стенках целлюлозных волокон образуется неподходящее количество структурно отщепленных участков, обеспечивающих образоваиие щелочной целлюлозы. В случае кислой варки, т.е. сульфитной без щелочной экстракции или при использовании предварительного кислого гидролиза в щелочной варке эти участки удаляются щелочной экстракцией и образуется продукт, пригодный в вискозном производстве. . Цель изобретения — повыаение фильтруемости вискозы при использовании продуктов, образующихся в щелочной варке целлюлоэосодержащего сырья беэ предварительного кислого гидролиза или в кислотной варке без экстракции щелочью.

Поставленная цель достигается способом получения вискозы из целлюлозосодержащего сырья, образующегося в процессе щелочной варки без предварительного кислого гидролиза или в процессе кислотной сульфитной варки без щелочной экстракции, содержащей 91-87% альфа-целлюлозы путем мерсеризации его 15-22%-ным раствором щелочи в присутствии добавки, выбранной из группы: петролейный эфир, аддукт коксового жирного спирта и окиси этилена с молекулярным весом

700, монобутиловый эфирдиэтиленгликоля, смесь изомеров первичного или вторичного амилового спирта, содержащего 60 вес.% пентанола-2 и ,36 вес.% пентанола-3, пиперидин, 957772 полипропиленгликоль с молекулярным весом 400, смешанный полимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена с молекулярным весом 1800-2000, этоксилированный олеиламин, этоксилированный кокосовый жирный амин, натриевая соль сульфированного сложного эфира жирной кислоты с молекулярным весом 350, аддукт окиси этилена и нонилфенола с молекулярным весом

1200, соевый лецитин, метилизобутилкетон, и взятой в количестве 0,25 25% от содержания альфа-целлюлозы, до достижения степени полимеризации

- 225-275 с последующим отжимом сусI

Ф пензии, предсозреванием при 20-40 С, ксантогенированием 25-35%-ным количеством сероуглерода, считая на содержание альфа-целлюлозы, при

20-40 С и растворением полученного ксантогената целлюлозы в водном растворе щелочи.

Отличительными признаками способа, согласно изобретению, являются использование целлюлозосодержащего .сырья, образующегося в процессе щелочной варки без предварительного кислого гидролиза или в процессе кислотн Ьй сульфитной варки без щелочной экстракции, и осуществление процесса мерсеризации в присутствии добавки, выбранной из группы: петролейный эфир, аддукт кокосового жирного спирта и окиси этилена с молекулярным весом 700, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, смесь первичного и вторичного амилового спирта, содержащая 60 вес.% пентанола-2 и

36 вес.% пентанола-З, пнперидин, полипропиленгляколь с молекулярным весом 400, смешанный полимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена с молекулярным весом 1800-2000, этакси-. лированный олеиламин, этоксилированный кокосовый жирный амин, натриевая соль сульфированного сложного эфира жирнрй кислоты с молекулярным весом 350, аддукт окиси этилена и нонилфенола с молекулярным весом

1200, соевый лецитин, метилизобутил кетон, и взятой в количестве 0,2525% от содержания альфа-целлюлозы до достижения степени полимеризации

225-275.

Осуществление процесса с указанными добавками позволяет получать высокофильтруемую вискозу с показателем фильтруемости равным 19-82 при вязкости от 13 до 76 с (по методу падающего шарика), причем сырьем для этого процесса могут служить целлюлозные пульпы, полученные при щелочной варке без предварительного гидролиза или при сульфитной варке без щелочной экстракции, т.е. целлюлозной пульпы бумажного производства, ранее не пригодной для вискозного производства.

Пример 1. Для приготовления вискозы берут нормалькую беленую сульфатную сосновую бумажную массу, которую используют в бумажном производстве и которая содержит 87%

5 альфа-целлюлозы, 10% бета-целлюлозы и 3% гамма-целлюлозы, имеет вязкость по Скану 600 дм /кг, содержание сухого вещества 90% и яркость 91,5%.

Это сырье в виде 4%-ной суспензии

30 замачивают в щелоке (концентрация

NaOH 225 г/л) при 35 С в течение

30 мин, причем в этом щелоке содержится 10 г/л добавки — аддукта кокосового жирного спирта и окиси д5 этилена с молекулярным весом 700, температурой эатвердевания менее о

20 С, рН раствора 2%-ной концентрации 5-7 и плотностью 1,0 г/м9. После указанного времени массу отжимают при степени сжатия 3,2 и затем подвергают предсозреванию (старению) в течение 18 ч при 40 С. Далее продукт подвергают ксантогенирбванию при 30 С с использованием 35%-го 5 количества сероуглерода, считая на количество альфа-целлюлозы.

Полученный ксантогенат целлюлозы растворяют в растворе щелочи и получают вискозу с содержанием NaOH

5,3% и альфа-целлюлозы 10,2%, имеющей вязкость по методу падающего шарика 48 с и фильтруемость КУ=49.

Контрольный образец вискоэй без добавки имеет КУ=2778.

В следующих примерах 2-12 процесс ведут аналогично примеру 1, но с разными добавками.

В таблице .показаны величины получаемой вязкости и фильтруемости образцов вискозы с учетом разных

40 вводимых в щелок для мерсеризации добавок, количество которых во всех случаях одинаково, т.е. 10 г или 25% от веса альфа-целлюлозы.

Пример 13. Вискозу готовят

45 аналогично примеру 1 иэ березовой отбеленной сульфатной бумажной массы, содержащей альфа-целлюлозы 87%, бетацеллюлозы 8% и гамма-целлюлозы 5% и имеющей яркость 90%. В качестве доу) бавки на стадии мерсеризации используют метилизобутилкетон. Полученная вискоза содержит альфа-целлюлозы ,9,4%, щелочи 5,1%, имеет вязкость

20 с и фильтруемость КУ=60 °

Пример 14. Вискозу готовят из того же сырья, как в примере 13, но вместо метилиэобутилкетона используют смесь иэомеров первичного .амилового спирта, содержащего 60% пентанола-1 и 40% 2- и 3-метилбутанола-1, т.е. техническую смесь. Полученная вискоза содержит альфа-целлюлозы 9,4%, щелочи 4,5%, имеет вяз-, кость 13 с и фильтруемость КУ=49.

Пример 15. Вискозу готовят б5 из того же сырья, как в примере 1, 957772 но процесс мерсеризации ведут при

55 С в течение 30 мин. Целок содер6 жит 32 г гемицеллюлозы на 1 л и

0,2 г, т.е. 0,5Ъ от веса альфа-целлюлозы, соевого лецитина технического сорта, из которого содержащийся жир был удален экстракцией ацетоном.

Остальные операции аналогично примеру 1. Полученная целлюлоза содержит

9„6Ъ альфа-целлюлозы„ 5,3Ъ щелочи, имеет вязкость 37 с и фильтруемость

Ку.=82.

Пример 16. Вискозу готовят из сульфитной массы хвойных пород древесины, содержащей 91Ъ альфацеллюлозы и 0,15Ъ эфирного экстракта, имеющей вязкость по Таппи 20 сП.

Исходное сырье в виде 4Ъ-ной суспенНазвание и характеристика добавки содержание содержание альфа-целлю- щелочи, лозы, Ъ Ъ фильтруемость КУ вязкость, с

9,6

5,2

i" ñíñî òèëoÂèé эфйр .".,-.зтиленгликоля

5,0..месь первичного и вторичного амилового спир a, содер;; щего 60Ъ -..—.нтанола-2 и 36Ъ- пентано ла-3

Петролейный эфир, Т.кип. 100-120 С

9,7

5,2

69 л иперудин

5,4

69

5,1

37

9,8

4,8

П липропиленгликоль, мол. вес 400

Смещанный полимер10Ъ полиоксиэтилена и 90Ъ полиоксипропилена, мол. вес 1800-2000Ä температура затвердевания <15 С„ вязкость при 20 С

400 сП плотность пф 20 С 1,0 г/мз

Оксиэтилированный кокосовый жирный амин, аминное число

28,."--27,1, водный раствор, содержащий

10 г/л,. имеет рН

9-10, вязкость при

20 С 37,4 сП плот ность при 50 С

О,. 895 г/M эии подвергают мерсеризации в щелоке (концентрация 225 г/л) в течение

10 мин при 25 С, причем в щелоке содержится 0,1 г/л, т.е. 0,25Ъ от количества альфа-целлюлозы, соевого лецитина технического сорта. Отжим и старение (предсозревание) аналогичном примеру 1. В стадии ксантогенирования используют 25Ъ-ное количество сероуглерода от веса альфа-целлю1О лозы. Полученная вискоза содержит

9,6Ъ альфа-целлюлозы, 5,1Ъ щелочи, имеет вязкость 60 с и фильтруемость

КУ=58; Контрольный образец имеет фильтруемость Ку=283.

15 Во всех примерах степень полимеризации после мерсеризации составляет

225-275.

Характеристика вискозы

957772

Продолжение таблицы

Характеристика вискозы

Название и характеристика добавки вязкость, фильтруеС мость КУ содержание одержание альфа-целлю щелочи, лозы, % Ъ

5,4

9,6

43

5,2

9,7

Аддукт нонилфенола и окиси этилена, мол. вес 1200 плотР ность п и 20 С

1,0 г/м, т.пл. 20 С, температура вспышки 180 С

Соевый лецитин, технический, содержание жира 35%

10,4

59

5 3

9,5

5,0

47

Контрольный образец

2000. г

П р и м е ч а н и е. Показатель фильтруемости Ку не является стандартизированным показателем, его величина зависит от параметров спецификации. В данном случае показатель Ку может быть следующим: 0-50 — прекрасная фильтруемость; 50-100 — хорошаяу 100-150 - средняя; 150-300 — плохая.

Ок си этилированный олеиламин

Натриевая соль сульфированного сложного эфира жирной кислоты, мол. вес анионной части 375, вязкость при 20 С 110 сП, температура затвердевания 15@С, плотность при 20 С

1,08 г/м

Формула изобретения

Способ получения вискозы путем мерсеризации целлюлозной массы, содержащей 91-87% альфа-целлюлозы, 15-22%-ным раствором щелочи с последующим отжимом, предсозреванием при температуре 20-40 С, ксантогениро0 ванием 25-35%-ным количеством сероуглерода, считая на содержание альфа-целлюлозы, при температуре

20-40 С и растворением полученного о ксантогейата целлюлозы в водном растворе щелочи, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения фильтруемости вискозы, в качестве исходной целлюлозной массы ис пользуют продукт, образующийся Либо в процессе щелочной варки без предварительного кислого гидролиза,либо в процессе кислотной сульфитной варки целлюлоэосодержащего сырья без щелочной экстракции, и процесс

4» мерсеризации ведут в присутствии добавки, выбранной из группы: петролейный эфир с.температурой кипения

100-120 С, аддукт окиси этилена и

Q кокосового жирного спирта с молеку»О лярным весом 700, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, смесь изомеров первичного амилового спирта или вторичного амилового спирта, содержащая 60 вес.% пентанола-2 и 36 вес.%

»» пентанола-3, пиперидин, полипропиленгликоль с молекулярным весом 400, смешанный полимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена с молекулярным весом 1800-2000, этоксилированный олеиламин, этоксилированный кокосовый жирный амин, натриевая соль сульфированного сложного эфира жирной кислоты с молекулярным весом

350, аддукт окиси этилена и нонилфенола с молекулярным весом 1200, 6» соевый лецитин, метилизобутилкетс ч, 957772

Составитель Г. Андион

Редактор С. Тараненко Техред М.Гергель Корректор С. Шекмар

Заказ 6637/51 Тираж 465 Подписной

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и взятой в количестве 0,25-25% от содержания альфа-целлюлозы до достижения степени полимериэации

225-275.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Краткая химическая энциклопеция. Т. 1, 1961, с. 579-581.

2. Авторское свидетельство СССР

9 380760, кл. 0 01 F 2/08, 1969.

3. Патент СССР В 730313, 5 кл. 0 01 F 2/08, 1974.

4. Патент СССР 9 455549, кл. О 01 F 2/06, 1969 (йрототип).