Способ получения ацетатов целлюлозы Советский патент 1980 года по МПК C08B3/06 

1

Изобретение относится к производству сложных эфиров целлюлозы, а именно стабильных ацетатов целлюлозы, используемых в производстве ацетатных волокон и пластмасс.

Известен способ получения ацетатов целлюлозы, где в качестве катализаторов применяют минеральные кислоты.

Применяемые катализаторы, например серная кислота, растворяется в ацетилирующей смеси в процессе получения ацетатов целлюлозы 1.

Недостатком этого способа является наличие в полученных ацетатах целлюлозы примесей сульфоэфиров, ухудшающих их качество.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ получения ацетатов целлюлозы гомогенной этерификацией целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии в качестве катализатора соли металла, например хлористого цинка, как в чистом виде, так и в смеси с другими катализаторами .

Однако вследствие применения больших количеств хлористого цинка и трудности его регенерации, этот способ и катализатор не нашел практического применения.

Целью иЛ)бретеиия является снижение

расхода катализатора и получение однородного и термостабильного продукта.

Поставленная цель достигается тем, что при ацетилировании в качестве катализатора исиользуют смесь хлористого цинка ZnCU и пятихлористого фосфора РСЬ при соотношении 4 : 1 4,5-0,5 в количестве 2- 10% (от массы целлюлозы) при 40-60°С.

Применение таких веществ дает возможность более глубоко проводить реакцию этерификации без ухудшения качества ацетатов целлюлозы.

Пример 1. К 10 г целлюлозы (распушенного лиита) добавляют 0,2 г (2%) смеси, состоящей из 0,16 г .хлористого цинка (ХЦ) и 0,04 г .хлористого фосфора (ХФ), растворенного в 50 мл уксусной кислоты, реакциоиную смесь помещают в стеклянную банку емкостью 250 мл с ириш.чифованно

20 пробкой и перемешивают целлюлозу для обеспечения равномерности протекания продесса активирования. Затем в активированную целлюлозу (при 20°С в течение 18 ч) .приливают 30 мл уксусного аиг1 дрида и ие25 реиосят в емкость на 300 мл снабженную механическо мешалкой. После введения ацетилирующей смеси помещают пробирку в водяную баню и поддерживают 60°С. Реакционную массу перемешивают, определяя

30 однородность проб. По достнжении гомо.генной однородности смесь разбавляют дри комнатной температуре смесью 30 мл метиленхлорида и 70 мл уксусной кислоты. После перемешивания в течение 15 мин раствор высаждают в горячую воду (7D- Высаженный продукт промывают большим количеством дистиллированной воды J-1 высушивают при 50°С до постоянного веса. Вы.ход ацетатцеллюлозы (АЦ) в виде аморфного белого порошка составляет 17 г. Свойства полученных АЦ приводятся в табл. 1 и 2. Пример 2. 0,5 г (5%) смеси, состояш,ей из 0,4 г ХЦ и 0,1 г ХФ, растворяют в 50 мл уксусной кислоты. Затем проводят активирование целлюлозы аналогично описанию в примере 1 и получают АЦ. Пример 3. 0,8 г (8%) смеси, состоящей из 0,64 г ХЦ н 0,16 г. ХФ, растворяют в 50 мл уксусной кислоты. Затем проводят активирование целлюлозы аналогично описанию в примере 1 и получают АЦ. Пример 4. 1 г (10%) смеси, состоящей из 0,8 г ХЦ и 0,2 г ХФ, растворяют в

Влияние соотношения ХЦ и ХФ на скорость ацетилирования целлюлозы и свойства полученных продуктов 50 мл уксусной кислоты. Затем проводят активирование целлюлозы аналогично описанию в примере 1 п получают АЦ. Для сравнения были получены АЦ при -тех же условиях с известным катализатором серной кислотой (см. табл. 2 примеры 5-7); ацетилирование с ХЦ и ХФ (см. примеры 8 и 9). Удельную вязкость 0,5%-ного раствора ДЦ в смеси метиленхлорида и спирта (9:1) при 20°С определяют в вискозиметре типа ДГ 29, 73-И, с диаметром капилляра 0,73 мм. Термостабильность полученных образцов АЦ определяют по температуре начала изменения цвета в процессе прогрева на воздухе (ГОСТ 12008-67). Потеря веса в процентах от исходной после экспозиции на воздухе при нагреве до 300°С (через 30-35 мин от начала опыта), определяют при помощи торзионных весов. В табл. 1 приведены данные о влиянии соотношения ХЦ и ХФ на процесс этерификации целлюлозы и некоторые свойства полученных АЦ. Таблица I

Пз табл. 1 видно, что процесс этерификации 5% ХЦ (при 60°С в течение 12 ч) не протекает. В этих условиях в присутствии 5% ХФ получается деструктпрованный препарат (уменьшается удельная вязкость н выход получаемого АЦ). Но при. совместном действии они оказываются более эффективными катализаторами. С увеличением содержания ХФ в смеси повышается скорость ацетилирования. При ацетилировании целлюлозы, использование смеси ХЦ и ХФ при соотношении 4 : 1 достаточно для получения однородных н стабильных ацетатов целлюлозы.

В табл. 2 приведены данные о влиянии количества катализаторов на процесс ацетилирования целлюлозы и некоторые свойства полученных АЦ.

Из полученных данных следует, что прп, увеличении количества смеси ХЦ и ХФ (при соотношении 4:1) до 10%, каталитическая активность повышается и получаются стабильные продукты.

Высокая каталитическая активность проявляется в присутствии серной кислоты. Цо, наблюдается заметное изменение цвета и потери веса (ухудшается термоста:бильность АЦ).

Использование изобретения позволяет получать ацетаты целлюлозы высокого качества, использовать катализаторы с меньшим расходом, увеличить активность катализатора в 20-50 раз, что дает значительную экономию.

Влияние количества катализаторов на скорость ацетилирования и свойства

ацетатов целлюлозы

Формула изобретения

Способ получения ацетатов целлюлозы гомогенной этерификацией целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода катализатора и получения однородного и термостабильного продукта, в качестве катализатора используют смесь хлористого цинка с пятиТаблица 2

хлористым фосфором при соотношении 4,5:0,5-4:1 в количестве 2-10% от массы целлюлозы.

gИсточники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.3. А. Роговин. Химия целлюлозы. М., 10 «Химия, 1972, с. 320 (прототип).