СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛКАРБОКСИМЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Советский патент 1973 года по МПК C08B13/00 

Изобретенне касается получения смешанных алкилкарбоксиметиловых эфиров целлюлозы.

Известен способ получения метилкарбоксиалкилцеллюлозы в щелочной среде, заключающнйся в том, что целлюлозу в виде листа обрабатывают избытком раствора монохлоруксусной кислоты или ее натриевой соли., затем избыток кислоты отжимают и далее лист обрабатывают в ванне раствором едкого натра, отжимают избыток щелочи, целлюлозный лист измельчают и помещают в автоклав, в котором полученную карбоксиметилцеллюлозу подвергают метилированию при температуре 80°С в течение 8-14 час. Этот способ характеризуется высокими расходными коэффициентами реагентов при низкой степени замещения по метоксильным и карбоксиметильным группам. Так, при степени замещения 0,02- 0,14 карбоксильных групп и 0,7-2,1 метоксильных групп на глюкозпый остаток расход реагентов целлюлоза: хлористый метил: монохлоруксусная кислота составляет (в 1:7,25:0,31. Кроме того, полученный продукт по своим свойствам является практически юдификацией метилцеллюлозы. При обработке целлюлозы карбоксиметилирующим реагентом и щелочью, образующийся в большом количестве гликолят натрия замедляет последующую реакцию метилирования и связывает больщое количество хлористого метила.

С целью устранения отмеченных недостатков иредложено проводить обработку целлюлозы в щелочной среде сначала алкилирующим, затем карбоксиметилирующнм агентами при соотношении реагентов соответственно (в моль): 1:0,25-7,5:0,5-2,0. Учитывая, что реакция карбоксиметилирования превалирует

над реакцией метилирования, загрузку этерифицирующих реагентов можно вести одновремевню.

Согласно предложенному способу щелочную целлюлозу обрабатывают алкнлирующим реагентом, например хлористым метилом, в количестве от 0,25 до 7,5 моль на 1 моль целлюлозы, в зависимости от требуемой степени замещения, при температуре 20-80°С в течение от 1,0 до 4 час, затем в полученную реакциоииую массу вводят карбоксиметилирующий реагент, например натриевую соль мопохлоруксусной кислоты в количестве 0,5-2,0 моль Hia 1 моль целлюлозы, в зависимости от требуемой степени замещения, при темиературе 20-80°С в течение 0,5-1,5 час; или щелочную целлюлозу обрабатывают одновременно алкилирующим (хлористым алкилом или диалкилсульфатом) и карбоксиметилирующим реагентами в количестве и при температуре,

указанных выше, в течение 1-4 час. В зависимости от условий производства выбирается последовательная или одновременная обработка щелочной целлюлозы алкилирующим и карбоксиметилирующим реагентами. Полученную алкилкарбоксиметилцеллюлозу подвергают последующей обработке известными способами.

Предложенный способ позволяет получить различные алкилкарбоксиметиловые эфиры целлюлозы, например метилкарбокспметилцеллюлозу, этилкарбоксиметилцеллюлозу, с различной степенью замещения по алкильным и карбоксиметильным группам при сравнительно низкой степени замещения (например, по 0,2 метоксильных и карбоксильных групп на глюкозный остаток), обладающие хорошей растворимостью в воде и в растворах щелочей и кислот. Способ позволяет сократить продолжительность процесса получения алкилкарбоксиметиловых эфиров целлюлозы, расход реагентов, а также значительно упростить технологический процесс.

Пример 1. 1 кг вискозной целлюлозы погружают в 20 л 18,5%-ного раствора едкого натра, выдерживают ее в ванне 1 час, затем отжимают от избытка щелочи до веса 2,7 кг. После этого щелочную целлюлозу в течение 2 час измельчают в измельчителе типа ВернераПфлейдерера и подают в реактор (автоклав), где обрабатывают хлористым метилом в количестве 150 г и выдерживают 1,5 час при температуре около 50°С. Затем избыток хлористого метила удаляют из реактора (в процессе реакции было израсходовано 0,51 г, а использовано 0,34 моль хлористого метила на 1 моль целлюлозы), в реакционную массу вводят 350 г натриевой соли монохлоруксусной кислоты, что соответствует 0,5 моль на 1 моль целлюлозы, в течение 45 мин при температуре 17-21°С. Для нейтрализации избытка щелочи в реакционную массу подают 450 г бикарбоната натрия и перемещивают его 0,5 час при температуре 17-21°С. Далее массу выгружают в стационарную емкость, где она находится до окончания реакции карбоксиметилирования. Полученная метилкарбоксиметнлцеллюлоза имеет степень замещения по метоксильным и карбоксиметильным группам 0,2 и 0,24 соответственно, растворимость в воде полн1ая.

Пример 2. 1 кг целлюлозы мерсеризуют, как в примере 1. После метилирования реакционную смесь обрабатывают 160 мл 50%ного раствора едкого натра, что соответствует 0,5 моль па 1 ,«о./гь целлюлозы, и 1000 г натриевой солн монохлоруксусной кислоты, что соответствует 1,5 моль на 1 моль целлюлозы. После дозревания, как в примере 1, полученный продукт имеет степень замещения по метоксильным группам 0,2 и по карбоксимет1гльным 0,7, растворимость в воде полная.

Пример 3. 1 кг измельченной целлюлозы загружают в измельчитель Вернера-Пфлейдерера, куда вводят 3000 мл раствора едкого

натра концентрацией 387 г/л. Мерсеризацию проводят при 20°С в течение 2 час. После этого в аннарат вводят 650 г (0,93 моль на 1 моль целлюлозы) натриевой соли монохлоруксусной кислоты и 1450 г диметилсульфата

(1,86 люль на 1 жоль целлюлозы). Реакционную смесь перемещивают при температуре 20- 40°С в течепие 2 час. При этом происходит одновременно реакция метилирования и карбоксиметилирования. Полученная метнлкарбоксиметилцеллюлоза имеет степень замещения по метоксильным группам 0,66 и по карбоксиметильны.м 0,35, растворимость в воде полная. Пример 4. 1 кг целлюлозы мерсеризуют,

как в примере 1. Затем щелочную целлюлозу обрабатывают в автоклаве 6,5 кг хлористого этила в течение 2 час при температуре 50°С. Далее в реакционную массу вводят 55 л едкого натра 50%-ной концентрации и 550 г

натриевой соли монохлоруксусной кислоты. После дозревания этилкарбоксиметилцеллюлоза имеет степень замещения 0,50 по этоксильным группам и 0,67 по карбоксиметильным, растворимость в воде полная.

Предмет изобретения

Способ получения алкилкарбоксиметиловых эфиров целлюлозы путем обработки целлюлозы в щелочной среде алкилирующим и карбоксиметилирующим агентами последовательно или одновременно, отличающийся тем, что, обработку проводят при соотношении реагентов в молях - целлюлоза: алкилирующий

агент: карбоксиметилирующий агент 1:0,25 - 7,5:0,5-2,0 соответственно.