Способ активации целлюлозы Советский патент 1982 года по МПК C08B1/02 

(54) СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

1

Изобретение относится к химической технологии, в частности к повыше нию химической активности целлюлозы, и может быть использовано при химической переработке целлюлозы для получения вискозы, ацетатных волокон, нитроцеллюлозы, простых эфиров целлюлозы и других продуктов.

Известен способ активации целлюлозы путем предварительной обработки ее агентом (вода, жидкий аммиак), в котором происходит набухание целлюлозы, с последующим вытеснением этого агента различными полярными и неполярными жидкостями или их парами tl.

Однако активация целлюлозы достигается путем заполнения агентом, выт зывающим набухание целлюлозы,ультрамикроскопических пространств между кристаллическими участками целлюлозы и последующим вытеснением этого агента органическим растворителем или его парами. В результате такой обработки не происходит уплотнение цепей целлюлозы, т.е. увеличивается активная поверхность целлюлозы и ее доступность (ПРИ последующей химической переработке.

Основной недостаток этого способа - высокий расход вытесняющего реагента. Например, при вытеснении воды из набухшей целлюлозы уксусной кислотой требуется по меньшей мере стократное количество ледяной уксус ной кислоты от веса целлюлозы. В случае вытеснения агента парами вытесняющего реагента, расход последнего снижается, но возникает необходимость в специальном оборудовании,

10 обеспечивающим фиксацию активного состояния целлюлозы в предельно короткий срок, что трудноосуществимо. Наиболее близким к изобретению является способ активации целлюлозы 15 путем обработки ее газообразным аммиаком в автоклаве под давлением 0,5-0,7 МПа в течение 1-2 ч при комнатной температуре с последующим удалением и регенерацией активирующего

20 агента.

В этом случае активация целлюлозы достигается, во-первых, за счет ослабления водородных связей и снижения плотности упаковки макромолекул

25 целлюлозы, во-вторых, за счет перехода кристаллической модификации при,родной целлюлозы - целлюлозы I - в более реакционноспособную кристалли-- ческую модификацию - целлюлозу Ml. И, в-третьих, за счет разрушения первичных стенок клеток целлюлозы, вызы ваемого резким снятием давления в автоклаве по окончании.обработки цел люлозы газообразным аммиаком .С2, Недостатками этого способа актива йии целлюлозы являются необходимость затраты времени на полный вывод акти вирующего агента из обработанного ма териала и, происходящая при этом, усадка конечного продукта за счет контракции клеточных стенок целлюлозы, достигающая 2,0-2,2% от исходног объема целлюлозы. Цель изобретения - повышение эффективности активации и реакционной способности целлюлозы. Поставленная цель достигается тем что согласно способу активации целлю лозы газообразным аммиаком при комнатной температуре под давлением 0,5 0,7 МПа 1-2 ч, целлюлозу дополнитель но обрабатывают газообразным ангид-; РИДОМ угольной, серной или уксусной кислот под давлением 0,Г5-0,8 МПа 3-15 мин.Последующая обработка модифицированной целлюлозы газообразным ангидридом-кислоты дает следующие пр имущества: сокращается продолжительность процесса активации за счет исключения операции по удалению аммиака, заключенного-как в,ультрамикроскопических пространствах целлюлозы, так и связанного находящейся там водой; фиксируется активное (разрыхленное) состояние целлюлозы после обработки ее газообразным аммиаком за счет образования во всех, даже ультрамикроскопических -пространствах солей аммония, не позволяющих захлопнуться макромолекулам целлюлозы после активации; образование солей аммония обусловливает химическое связывание заключенных в целлюлозе аммиака и воды,.в результате чего от падает необходимость в удалении воды из активированной целлюлозы при ее последующей химической переработке; образовавшиеся соли аммония служат катализатором при дальнейшей химичес кой переработке активированного, целлюлозного сырья, например при ацетилир9вании. Способ осуществляют следующим образом. Вначале автоклав заполняют исходной целлюлозой, герметизируют и вакуумируют до давления -0,1 МПа, затем заполняют его газообразным аммиаком до давления 0,5-0,7 МПа и при этом давлении целлюлозу обрабатывают в течение 1-2 ч. После этого в автоклав вводят газообразный ангид рид под давлением, на 0,05-0,1 МПа превышающим избыточное давление аммиака в автоклаве. Возможно также после окончания модификации целлюлозы аммиаком давление в автоклаве снять до атмосферного, а газообраз- ные ангидриды кислот вводить при избыточном давлении 0,15-0,20 МПа.Такой способ несколько упрощает ввод в автоклав газообразных ангидридов, но ведет к увеличению продолжительности обработки. Реакция образования солей аммония в активируемой целлюлозе происходит в течение 35 мин. Контроль за протеканием реакции можно осуществлять как по времени протекания, так и по изменению давления в автоклаве. Вначале, при введении ангидрида в автоклав, давление в нем снижается за счет реакции образования солей аммония, а по окончании этой реакции давление начинает расти и достигает давления, под которым подают газообразный ангидрид. Это и служит признаком окончания процесса обработки. По окончании активации автоклав вентилируется и активированная целлюлоза готова для дальнейшей химической переработки. . N Пример 1. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную воздушносухую сульфитную целлюлозу общей массой 0,1 кг. После герметизации автоклав вакуумируют до -0,1 МПа, а затем заполняют газообразным аммиаком до избыточного давления 0,7 МПа.При этом давлении ведут обработку целлюлозы аммиаком при комнатной температуре в течение 1 ч. После этого в автоклав вводят, углекислый газ СОг под давлением 0,8 МПа.Обработку модифицированной аммиаком целлюлозы ангидридом угольной кислоты ведут в течение 3 мин при комнатной температуре. Физико-химические свойства полученной активированной целлюлозы приведены в таблице. Пример 2. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную воздушносухую азотнокислую целлюлозу общей массой 0,1 кг. Обработку целлюлозы газообразным аммиаком проводят при избыточном давлении 0,5 МПа в течение 2 ч,после чего в автоклав вводят газообразный сернистый ангидрид S0,j под давлением 0,55 МПа. Обработку модифицированной аммиаком целлюлозы ангидридом сернистой кислоты ведут в течение 5 мин при комнатнойотемпературе. .Физико-химические свойства полученной целлюлозы приведены в таблице. Пример 3. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную воздушносухую сульфатную целлюлозу общеймассой 0,1 кг. Обработку целлюлозы аммиаком проводят .аналогично примеру 2, после чего давление в автоклаве снижают до атмосферного и в него вводят газообразный уксусный ангидрид (СНзСО) под давлением 0,15 МПа.

59528526

Обработку модифицированной аммиаком ной температуре. Физико-химические целлюлозы ангидридом укрусной кисло- свойства полученной целлюлозы приветы ведут в течение 15 мин при комнат- дены в таблице. Из приведенных в таблице данных физико-химических свойств следует что предлагаемый способ активации цв ллюлоэы дает возможность увеличить объем капилляров и капиллярную впиты ваемость, снизить степень кристаллич мости и, тем самым, повысить аморфность активированной целлюлозы, что, в свою очередь, способствует повышению реакционной способности конечного продукта. Активированная заявляё мым способом целлюлоза ацетилйруется в 1,6 раза быстрее и при нитровании содержит азота на 0,5-0,6% больше, чем целлюлоза, активированная по известному способу. Формула изобретения Способ активации целлюлозы обработкой газообразным аммиаком прикомнатной температуре под давлением 0,5-0,7 МПа 1-2 ч, отличаю и и с я тем, что, с целью повышёНИЯ эффективности процесса и реакционной способности целлюлозы, последнюю дополнительно обрабатывают газообразным ангидридом угольной, серной или уксусной кислот под давлением 0,15-0,8 МПа 3-15 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 335954, кл. С 08 В 1/00,1969. 2.Авторское свидетельство СССР по , заявке 2878140/23-05, кл. С 08 В 1/02, 1980 (прототип).