СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫt5OEUQ!U3HA>&l IПАТЕ!1ТНО-У:;к;;н':г'ШБИБЛИОТЕК/. г Советский патент 1973 года по МПК C08B1/02 

Изобретение относится к способу активации целлюлозы для получения сложных зфиров целлюлозы.

При проведении большинства реакций на целлюлозе, в том числе ацилирования, реакционная система является гетерогенной. Зона превращений распространяется прежде всего на границу двух фаз. Наличие доступной сети капилляров в структуре волокна является необходимой для начала реакции в глубинах целлюлозной структуры. Поэтому непременной стадией технологического процесса получения сложных эфиров целлюлозы является активация ее перед ацилированием. От способа и условий Проведения этой операции во многом зависит течение процесса ацилирования и качество готового продукта.

Известны различные способы активации целлюлозы путем введения в целлюлозу небольшого Количества новых групп, набухания целлюлозы в различных реагентах и др.

Известен способ повышения реакционной способности целлюлозы путем воздействия на водную суспензию целлюлозы коронного разряда.

Однако необходимость введения воды приводит к большому расходу уксусного ангидрида (в процессе получения ацетата целлюлозы из-за побочной реакции воды и уксусного ангидрида, кроме того, процесс длителен (30-60 мин) н сложен.

С целью улучшения способа (сокращения времени процесса, упрощения, сокращения

расхода уксусного ангидрида, используемого для дальнейшего получения ацетатов целлюлозы) предложен способ активации целлюлозы, заключающийся в том, что целлюлозу, обработанную алифатической кислотой, например уксусной, подвергают воздействию поля токов высокой частоты.

Длительность процесса до 4 мин. Предлагаемый способ обеспечивает равномерность и высокую эффективность процесса

благодаря тому, что поглощение энергии в поле токов высокой частоты весьма различно для целлюлозы, воды н уксусной Кислоты. Вода, всегда имеющаяся в cyб икpocкoпичecкиx порах целлюлозы и нагревающаяся быстрее,

че.м целлюлоза илн уксусная кислота, разрывает эти поры, увеличивая тем самым реакционную способность целлюлозы.

Алифатическая кислота, добавляемая к целлюлозе, смягчает этот процесс, способствуя

получению равномерно активированного продУКта.

Поскольку степень нагрева Компонентов зависит от частоты , может быть избран такой режим работы, при которо.м различие

между нагревом целлюлозы и кислоты, с одной стороны, и водой, с другой стороны, будет максимальным. Этот фактор необходимо учитывать, нескольку нрогрев самой целлюлозы ведет « ухудшению реа кциониой способности и даже к обугливанию ее.

Поскольку степень нагрева диэлектрика в поле ТВЧ нропорциональна частоте и квадрату напряженности, то обе эти величины могут быть различными в каждом конкретном случае, в зависимости от имеющегося оборудования, однако, наиболее приемлемыми являются ПОЛЯ, генерируе.мые током с частотой 1 - 30 мгц.

Благодаря тому, что продолжительность обработки реакцион юй массы полем токов высокой частоты невелика (несколько минут), процесс быть непрерывным.

1Расход уксусной кислоты и единовременное наличие ее в системе при данном способе активации невелико, что соответственно уменьнаает количество разбавленной уксусной кислоты, подлежащей регенерации. Это благоприятно сказывается на экономи е процесса.

Хорош-ее активнруюа1.ее действие предлагаемого способа подтверждено данными но величине реакционной способности целлюлозы к ацнлированию, онределенной но методу технологической пробы.

; заключается в ацетилировании образцов целлюлозы, , активированных разлпчными способами с последующим определением: Константы скорости реакции ацетнлирования, скорости и степени осветления реакционной массы в результате ацетнлирования.

Ниже приводятся условия проведения этого анализа и полученные результаты.

Пример 1.

3,6 г целлюлозы, смоченной 7,2 г ледяной уксусной кислоты (те.мпература замерзания 16,4° С) подвергают воздействию поля ТВЧ (напряженность 5,5 кв, частоты 30 мгц) в течение 1 мин. После этого реакционную массу охлаждают на воздухе в течение 0,5 час.

Активированную таким снособом целлюлозу подвергают ацетилированию в калориметре при начальной температуре 25°С ацетилирующей смесью, состоящей из 96 г уксусного ангидрида, 311 г метиленхлорида и i г серной кислоты. Во вре.мя процесса ацетилирования записывают кривую тепловыделения, которая, как известно, пропорциональна скорости реакции, и кривую осветления реакционной массы. По этим кривым рассчитывают копстанту скорости реакции, скорость и процент осветления реаКционной массы (опыт/1).

Параллельно в этих же условиях производят определение реакционной способности целлюлозы, активированной без воздействия ноля ТВЧ при следующих условиях.

3,6 г целлюлозы обрабатывают предварительно нагретой ледяной уксусной кислотой в количестве 0,4 вес. ч. кислоты на 1 вес. ч., целлюлозы. Смесь выдерживают в термощкафе при температуре 90° С при периодическом перемещивании в течение 2,5 час. После этого

целлюлозу охлаждают и подвергают ацетил рованию в тех же условиях (опыт Б).

3,6 г целлюлозы замачивают в 157 г 93%-ной уксусной кислоты в течение 0,5 час. Затем разбавленную кислоту из целлюлозы отжимают и остатки ее вытесняют ледяной уксусной кислотой (с те.мпературой замерзания 16,4° С) до тех пор нока целлюлоза не пропитается уксусной кислотой. После этого целлюлозу еще раз отжимают до содержания в ней 2 вес. ч. кислоты и 1 вес. ч. целлюлозы и затем подвергают ацетилированию в тех же условиях (опыт В).

В опытах Б и В так же, как в опыте Л во время процесса ацетилирования записывают кривые тепловыделения и осветления реакционной .массы. По этим -кривым рассчитывают константы скорости реакции, скорость и нроцент осветления реа кционной массы.

Полученные данные приведены в табл. 1.

Таблица 1

Из приведенных данных видно, что активация целлюлозы по предлагаемому способу - в поле ТВЧ обеспечивает хорошую реакционную способность целлюлозы к ацетилированию.

П р и м е р 2.

100 г целлюлозы, обработанной 200 г уксусной кислоты (темнература замерзания 16,4° С) после выдержки

в течение 10 мин поля ТВЧ (нанряподвергают воздействию женность 5,5 кв частота 30 мгц) в течение 3 мин.

Активированную таким образо.м целлюлозу после охлаждения ацетилируют в лабораторном ацетиляторе (с мешалкой) смесью, состоящей из 265 г уксусного ангидрида, 529 г метиленхлорида и 1 г серной кислоты.

Во вре.мя ацетилирования темнература реакционной массы непрерывно повышается за счет тепла, выделяющегося при реакции, и ее регулируют подачей воды в ванну апнарата таким образом, чтобы за каждые 15 мин подъем температуры составлял 1 - 1,5°С, а максимальная те.мпература реакции составляла 40° С. По достижении «чистого поля реакционную массу нейтрализуют с.месью, состоящей из 200 г уксусной кислоты, 87 г воды и 9,3 г уксуснокислого натра. Весь процесс продолжается 4,5-5,0 час. (опыт А).

Параллельно в этих же условиях проводят ацетилирование 100 г целлюлозы, активированной 200 г уксусной кислоты в течение суток при комнатной темнературе (опыт Б),

Полученный триацетат анализируют на содержание связанной уксусной кислоты и удельную вязкость. Результаты анализа приведены в табл. 2.

Таблица 2

6

Из приведенных данных видно, что активация целлюлозы по предлагаемому способу - в иоле ТВЧ обеспечивает получение ацетата целлюлозы с нормальными качественными показателями.

Предмет изобретения

Способ активации целлюлозы с применением воздействия электрических разрядов, отличающийся тем, что, с целью улучшения способа, целлюлозу обработанную алифатической кислотой, например, уксусной, подвергают воздействию поля токов высокой частоты.