Способ декструкции целлюлозы Советский патент 1976 года по МПК C08B1/00 

1

Изобретение относится к производству целлюлозы.

Известен способ повышения однородности по молекулярному весу путем гидролиза целлюлозы воднь ми растворами протошсых кис- тот - неорганических, например азотной, и органических ( растворами молочной кислоты и обработкой водными растворами карбоновы KHCJIOT) .

Недостатком указанного метода является длительность процесса гидролиза (до 6 час и более), применение высокойтемпературы (около 1ОО с), получение суммы фракций только со степенью полимеризации (СП) 2ОО-6ОО. Убыли в весе достигают заметно величины, что свидетельствует о получении низкомолекулярных продуктов, растворимых , водво Кроме того, понижение температуры обработки даже на 1О С требует значительного повышения концентрации деструктируюittero агента; при этом наблюдается заметное понижение степени гомогенности получаемого продукта.

1-1звасте)1 способ получения целлюлозь, олиоро шой по величине юлeкyл, обработкой

ее кислотами в неводных средах; в качестве кислоты испрльауют диалкилфосфорную или диалкилфосфористую кислоты. Недостатком указанного способа является то, что для достижения цели требуется дополнительное воздействие электрического поля или корон- яого разряда.

Известен спосо б деструкции целлюлозы в неводных растворителях под действием А.1С1„, Кроме того, известен механизм деструкции целлюлозы, по измекению средних СП изучена кинетика реакции, известно также, что в зависимости от химической природы применяемого растворителя меняетс каталитическая активность деструктирукнде- го агента,- Однако условия нроведеник реак ции для получения однородитзцс по СП пеллюлоз не разработаны, но известно, что одной и той же -тисленной величине средней СП может соответствовать различный набор фракций по длине макромолекуд.

Цель изобретения заключается Б получении целлюлозы, однородной по молекулярыо- Niy весу, уменыпенин соде;1жания высокомо-

;4Й Л значитеjibHOM повьппе-. по степев полимеризаанн, че для ул;;Ч иеииз ивау.щют-ной способносгп. г;-ааример, в реакциях ©те-рификацни, yny-iuiCi-msi фгшьтруеглостн, физяко.-мехаккческих ceciiCTB.

Цеплккг(5зу обраоать-ва

.И1 КО ШЧЭСГВ&:--.11 КИСПОТ Ji JiSKCOb i капр15 лер,.;:,

четыреххлоркстсгО оаова, НИИ, ломплексоа хлористгго алюминия с эта-НОЛОМ или четьфеххлористого титаяя с пиридином я дрЛ в :;реде абсолютных органических растворкелей (например, этанола, пиридина, нитроЬ&кзопа, гедтанЯ; четыреххлбристоло -утларода) при пвмперс.туре 2{). ocyiisQKHbje растзорпте,;1И. яо в этом случае для реакиий нужно брать их MSiHHivjaabHoe количество ( что вызывает дсполкительЯЫ9 эксперимеэт-альные трудности. Далее полученный продукт отмывают от кислоты сначала тем растворителем, в котором проводилась реакдия. а затем спиртом для удаления следов деструктируюидего агента и остатков применвлшых для деструкции растворителей, которые в большинстве своем более ТОКСИЧНЫ;, чем этанол,

П р и м е р 1, Навеску воздушно-сухой целлюлозы Б 0,5360 г (медицинская вата, влажность 4;0%, следовательно вес абсолютно сухого образца составляет 0,5146 г) с начальной СП 22ОО заливают 11 мл О,1%мываЁОт слачала четыреххлорнстым углеродом, а затем втанолом до нейтральной реакпкй„ Пояученкый образец cyuiar при до постоянного зеса. Выход 0.7813, Соofirij:;i T5Yfi титяря 1,3%-СП 20О. Соцержа- ср,

нне фралдйй а лйтервапе 100-ЗОО СП до 38%, ifo.niiieci во пкзкомопекулярных фракдкй (pacTBijpwMbiK в воде) менее 4%,. Коэф-i SHHi-iaHT Н-оо.нооодности O.iS,

де

ведут Б течение 60 мин при 2О°С, Затем целлюлозу переносят на фильтр, отмывают сначала абсолютным пиридином и далее чё- тырехклоркстым углеродом и этанолом докейтральной реакции. Обработанную делпю« лозу сушат до постоянного веса при температуре , Выход 0,6441 г. Содержанке титана 0,98%. Содержание фракций 100.-2ОО СП до Р5%, Коэффициент кеоднородьоста 0,11, Количество продуктов; раст воримых 13 зоде, около 2,5%,

3

( ректификате) и выдерживают в течение 5 ми ПРИ темиературс кипеиия Затем целлюлозу перекосят на стеклянный фильтр, отжимают, промьшают этанолом, сушат в сушильном шкафу до постойнкого веса

Получено 0,53176 г целлюлозь с СП

2(30. Содер} {анке фракций 4ОО-60О СП сО ставляет 77%/до 20О СП - 1,5%, Козффиуиент однородности равен О,О4,

П р и мер 2. Навеску г дСЗду игиО-сухой целлюлозы (вьщ.еленную из хлопка iOS-ф по методу Карея я Грея), имеющую влажность 3,5% к начальную СП о 100, заливают 80 мл 1%-ного раствора TlC.i п C.C.I -л выдерж11вают при темпера:ютко-сухой) с СП

3 1ОО захшвают

ср.

80 мл ОД%-ного раствора SnCt и выдерживают при в течение 60 мин. Затем целлюлозу отжимают на фильтре от деструктирующего растворе и промывают сначала четыреххлориетым .еродом, а затем эта НОЛОМ до нейтральной реакции,, Сушат полу«ченный продукт дри 1OS С. ВыкояО.7705 г. Средняя степень полимеризации: 220 Со- держанне фракций ЮО-бОО СП до 8О%, Коэффициент неоднородности 0,14, Количестао продуктов., растворял{ык в воде, менее

f о о/

/О.

в таблице приведены условия ведения ре акции: и характеристика продуктов по содержанию фракций с разлхгчной СП.

При деструкции целлюлозы ог присутствии таких кислот как Т1 Ct или ©г комплексы и Bad л в качестве исходной была

взята целлюлоза, выделенная и очнщеннвй из хлопка 1О8-Ф, начальная СП 31ОО. В

сотчае применения Ai „ используют мв

о

дицинскую вату с СП 220О. И в .

ср.

в другом случаях целлюлоза перед провела нием реакции не подвергается допопнительной активации.

Фракционирование проводят по общепринятой методике в водных растворах .куя яэтилендиамина на вискозиметре Оствальда с диаметром капилляра О,,6 мм

Прекй уществом предлагаемого способа является возможность получения однородвого 1К молекулярному весу продукта в течение короткого отрезка времени (5- во ынн| я возможность ироведення процессй Bf комаатной температуре. Нужный достшавтся без применения дополнительных o j ssTOK. Ниэкомолекулярные продукты об разукргея в малых количествах, значительно меньшая, чем при Использовании других способов: яотери в весе предварительно; высушенных я подвергнутых затем кипячению с водой о)азцов составляет 1-2%, При этом, варьируя время, температуру, применяя различные органические растворителя и кнспо- ты Пъкяка можно получать продукты с аэ-пичной характеристикой по СП и количестср.

венному содержанию фракций (см„ таблиг у).

Особенно важно, что предлагаемый способ позволяет во многих случаях добиться весьма высокой степени гомогенности. Так, например, уже через 5 мин обработки О,1% ными растворами At- С1 g в CCt при температуре кипения в образцах целлюлозы полностью исчезают мопекулы с СП 200; с{)вднеквадратичное отклс 1ение S , определяющее численную величину сжатости значений ряйа около математически, ожидаемого Pw, равно 32 глюкозным остаткам (против 509 в исходномобразце), а в интервале 2s -6 4 находится 86% всей массы. Таким образом сжатость ряда, т, е, степень го ;огеннё сти образца, возросла в 16 раз. Понижение температуры реакции до 25°С приводит к получению продукта tC сжатостью ряда в 42 глюкозных единицы и содержанию в интервале 2 S 83% всей массы.

Ф.ормула изобретения

1, Способ деструкции целлюлозы обработкой раствором деструктирукадего агента в органическом растворителе, отличающийся тем, что,, с целью получения однородной по молекулярному весу целлюлозы,

целлюлозу обрабатывают })аствором кислоты Льюиса при 2О-76°С и промьгвают этим же pacTBOpoKi и затем этанолом.

2.Способ по п. 1, отличающийс я тем, -то целлюлозу обрабатывают раствором кислоты Льюиса в абсолютном ческом растворителе.

3.Способ по п. 1, от л и ч а ю щ и й с я тем, что целлюлозу обрабатывают растBopONi кислоть Льюиса в не абсолютном ор

ганическом растворителе при модуле 1:2О.