Способ получения водорастворимой оксипропилцеллюлозы Советский патент 1982 года по МПК C08B11/08 

Изобретение относится к получению водорастворимых производных целлюлозы и может быть использовано при получении загустителей и эмульгаторов для текстильной, электротехнической, целлюлознобумажной, атомной и других областей промышленности. Известен способ получения оксипропильных производных целлюлозы, который включает обязательные стадии приготовления щелочной целлюлозы, ее созревания, алкилирования в среде п елочи или органических оснований, нейтрализации едкого натра и удаления солей из полупродукта или водорастворимого производного целлюлозы l. Способ является многостадийным и длительным. Наиболее близким к предлагаемому способу гю технической сущности и достигаемому результату является спо соб оксипропилирования целлюлозы в присутствии органического основаниятриэтиламина. Согласно данному способу в первой стадии получают щелочную целлюлозу, во второй удаляют и елочь из активированной целлюлозы промывкой, в третьей и четвертой вытесняют воду ацетоном и апкилируют целлюлозу трехкомпонентной алкилирующёй смесью - окись пропилена: триэтиламии: вода (Г:0,5:0,5) при 15-30 С 22. Недостатками известного спосойа являются миогостадийность, применение в процессе органических растворителей, большое количество промывных вод и значительные трудности при выделении оксипропилцеллюлозы, не содержащей неорганических примесей Основная причину указанных недостатков применение в процессе едкого натра. Цель изобретения - упрощение и ускорение процесса. Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения водопастворимой оксипропилцеллюлозы ал3килированием целлюлозы окисью пропилена, в присутствии катализатора, обеззоленную целлюлозу предварительн обрабатывают смесью жидкого аммиака и диметилбензиламина при их соотношении 22,6-85,3:14,7-53,2, а алкилирование проводят после отгонки аммиака при 25-35 С смесью 5,55,6 моль окиси пропилена и 2,72,8 моль воды на одно ангидрогхпокозидное звено (АГЗ) целлюлозы. Пример 1. Юг т здушно-сух обезЗоленной сульфитной целлюлозы для искусственного волокна обрабаты вают смесью жидкого аммиака и диметилбензштамина (2,79 моль на АГЗ це люлозы) модуль 1 о при помешивании в течение 10 мин, аг-гмиак отгоняют при повышении температуры реакционной смеси до 20 С и добавляют смесь окиси пропилена и воды, соответстве но 5,58 и 2,79 моль на АГЗ целлюлозы. Алкилирование при периодическом поме1иивании проводят в течение 48 ч при 35С. По.пученная оксипропил-,целлюлоза (ОПЦ) полностью растворим в воде. Кинематическая вязкость 2- и 1%-ного растворов очищенных ОПЦ (изопропиловый спирт: эфир 3:1) составляет 55,2 и 12 сСт (20°С} соо ветственно. Зольность продук-та соответствует зольности исходной целлюлозы, И р и м е р 2. Получение ОПЦ ана логично примеру 1. В качестве целлюлозного материала применяют разрыхленную обеззоленную (0,03% золы) фильтровальную бумагу (ТУ 6-09-1678 77). Получают полностью водорастворимую ОПЦ с зольностью, соответствующей исходной целлюлозе. Пример 3. Получение ОПЦ аналогично примеру 1. лишь диметилбензиламин заменяют эквивалентным количеством триэтиламина. Растворимость полученного продукта в воде 32%. П р и м е р 4, Получение ОПЦ ана логично примеру 3. Продолжительност алкилирования 144 ч. Растворимость полученного продукта в воде 42%. П р и м е р 5 с Получение ОПЦ ана логично примеру 1. Алкилирование проводят в течение 72 ч при 25 С. Полученная ОПЦ на 99,8% растворима в воде. Кинематическая вязкость, 2- и %-ного растворов очищенной ОП составляет 45,2 и 9,2 сСт (20с)соответственно. Зольность продукта соответствует зольности исходной целлюлозы. Примере, Получение ОПЦ аналогично примеру 5. Продолжительность алкилирования 48 ч. Растворимость полученного продукта в воде 95,6%. При-мер 7. Юг воздутлносухой обеззоленной сульфитной целлюлозы для искусственного волокна обрабатывают жидким аммиаком (модуль 10) втечение 10 мин и после отгонки 90-92% аммиака добавляют диметилбензиламин (2,79 моль на АГЗ целлюлозы) . После окончания отгонки аг.миака добавляют смесь окиси пропилена и воды, соответственно 5,58 и . 2,79 моль на АГЗ целлюлозы. Алкилирование при периодическом помешивании проводят в течение 48 ч при . Полученная ОПЦ на 99,6% растворима в воде,Кинематическая вязкость 2- и 1%-ного растворов в воде при 39,2 и 8,8 сСт соответственно. Зольность ОПЦ соответствует зольности исходной целлюлозы. Пример8. Юг воздушносухой сульфитной целлюлозы для искусственного волокна течение 10 мин обрабатывают диметилбензиламином (2,79 моль на АГЗ целлюлозы) после чего добавляют смесь окиси пропилена и воды (5,58 и 2,79 моль на АГЗ целлюлозы), Алкилирование при периодическом помепшван и проводят в течение 48 ч при 35 С, Растворимость полученного продукта в воде 84%. Пример9.10г воздушно-сухой сульфитной целлюлозы для искусственного волокна обрабатывают жидким аммиаком в течение 10 мин (модуль Ю), аммиак удаляют обработкой горячей водой, воду вытесняют ацетоном. Алкилирование проводят после добавления реакционной смеси - окись пропилена: диметилбензиламин:вода (5,58: 2,79:2,79 моль на АГЗ) при в течение 48 ч. Растворимость полученного продукта в воде 86%. Как видно из приведенных примеров водорастворимые продукты (100-99,6%) получены при обработке исходной целлюлозы смесями жидкого аммиака с диметилбензиламином и последующим алкилированием окисью пропилена в присутствии воды (примеры I, 2, 5 и 7) Оптимальными условиями проведения процесса для получения водораствори ыx продуктов является продолжительность реакции 48-72 ч. при температуре 25-85 С и соотношении реагентов 1:0,5:0,5 моль. Использование вместо диметилбензиламина триэтиламина (прототип) или активация целлюлозы аммиаком (примеры 8 и 9) не приводит к получению полностью водорастворимой ОПЦ, В предлагаемых условиях синтеза зольность целлюлозы не повышается. Содержание аммиака в смеси зависит от возможностей аппаратурного оформления процесса. При тщательном .перемешивании целлюлозы со смесью достаточно практически равных количеств аммиака и диметилбензиламина низкими предел может быть достигнут лишь при отгонке избыточного аммиака. В конечном итоге видно, что в исследованном интервале состава, смеси изменение количества аммиака не оказьгеает существенного влияния на растворимость продукта. Образец

г IIpotfidBKa щелочной целлюТо же

Как видно из данных табл. 2 отсутствие стадий приготовления щелочной целлюлозы и промывки ее водой позволяет получить продукт по предлагаемому способу с минимальнт 1М количеством золы. Наличие стадий мерсеризации и промывки щелочной целлюлозы водой повьппает зольность продукта не меньше чем в два раза. Еще большее количество золы обнаруживается в продукте, при получении которого применялись промывки промьшшенной водой средней жесткости.

Предлагаемый способ позволяет полностью избежать отходов аммиака путем конденсации его паров и много897772рас пре даВ ви нос но Промывки вод

0,034 0,043 лозы водопроводной водой

0,09

Промьшка щелочной целлю0,177 лозы промьшшенной водой

(жесткость 5-6 мг/экв/л)

кратного использования в замкнутом цикле. В свою очередь, замена щелочи при обработке целлюлозы исключает загрязнение окружающей среды сточными водами. Проведение процесса получения ОПЦ в oтc.yтcтвиe неорганических соединений позволяет получить продукты с зольностыо, равной исходной, без дополнительной трудоемкостной очистки. Последний факт особенно важен при использовании растворов ОПЦ в условиях радиации (отсутствии остаточной радиоактивности.)

Формула изобретения Способ получения водорастворимой оксипропилцеллюлозы алкилированием 6 Влияние смеси аммиака и ДМ.БА на творимость оксипропилцелдншозы дставлено в табл. 1. (Таблица 1 Примечание: Количество А 2,79 моль на АГЗ целлюлозы,усло-алкилирования как в примере 1. Влияние способа получения на зольть оксипропилцеллюлозы приведев табл. 2. Таблица 2 1Зольность,% й

целлюлозы окисью пропилена в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения процесса, обеззоленную целлюлозу предварительно обрабатывают смесью жидкого аммиака и диметилбензиламина при их соотношении 22,6-85,3:14,7-53,2, а алкилирование проводят после отгонки аммиака при 25-35°С смесью 5,55,6 моль окиси пропилена и 2,72,8 моль воды на одно ан1идроглюкозидное звено целлюлозы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бытенский В,Я, Кузнецова Е,П. Производство эфиров целлюлозы. И.,

. Химия, 197Л, с. 151.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2410976/23-05,

кл. С 08 В 11/08, 1977 (прототип)