Способ получения карбоксиметилцеллюлозы Советский патент 1982 года по МПК C08B11/12 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРВОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ

1

Изобретение относится к получению карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) путем алкилирования щелочной целлюлозы, полученной мерсеризацией целлюлозы с последующим отжимом вотсутствие органических разбавителей. КМЦ находит применение в нефтедобывающей, газовой и геологоразведочной промышленности при бурении нефтяных и газовых скважин, в промышленности синтетических моющих средств, горнохимичёскОй, горнообогатительной текстильной, и других отраслях промышленности.

Известны способы получения карбоксиметилцеллюлозы 0-алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия 11.

Недостатком известного способа .является низкая эффективность карбоксиметилирования, т.е. низкий коэффици нт полезного использования О-алкилирующего реагента. Это объясняется тем, что наряду с основной реакцией карбоксиметилирования протекает побочная реакция гидролиза монохлорацетата натрия. Степень замещения КМЦ регулируется в основном путем изменения количест эенного соо.тношения целлюлозы и монохлор-ацетата натрия. Степень замещения также в значительной степени зависит от содержания воды и щелочи в исходной щелочной целлюлозе, которые влияют на соотношение скоростей реакции карбоксиметилирования целлюлозы и гидролиза О-алкилирующего реагента. Реакционная смесь должна содержать определенное количество

10 воды для обеспечения диффузии- реагента в целлюлозные волокна. Однако высокое содержание воды усиливает процесс гидролиза щелочной целлюлозы и монохлорацетата натрия, что при15водит к уменьшению эффективности использования О-алкилирующего реагента, степени замещения КМЦ и ухудшению ее растворимости.

20 Наиболее близким к предлагаемому , способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения КМЦ, заключающийся в том, что целлюлоза в виде папки

25 обрабатывается раствором едкого натра концентрации 210-240 г/л в мерсеризационных пресс-ваннах в .течение 1,0 ч при 20-22°С при непрерывной циркуляции раствора, отжимают от из2Q бытка раствора щелочи до 2,5-2,8 кратной массы по отношению к массе воздушно-сухой целлюлозы, измельчают полученную щелочную целлюлозу, имеющую следующий состав: еС-целлюлоза 30-35%, едкий,;: натр 15-18%, вода остальное, в аппаратах Вернера-Пфлей дера в течение 2,0-,5 ч и перемешивают с монохлорацетатрм натрия в тех же аппаратах в течение 2-2,5 ч при 20-40 С. Реакционную смесь выгружают в бункерные тележки, где процесс карбоксиметилирования завершается в течение 1,0-1,5 ч при самопроизвольном повьпиении температуры смеси до ЭО-ЮО С за счет экзотермич ности процесса. Влажную КМЦ подвергают сушке, измельчению и упаковке С23, . Основным недостатком данного способа является низкий коэффициент использования алкилирующего реагента монохлорацетата натрия и соответственно низкая эффективность реакции карбоксиметилирования (от 43,5% при молярном соотношении целлюлозы: монохлорацетат натрия 1:2,0 до 50,4% при молярном соотношении 1:0,25), Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет использования монохлорацетата натрия Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения карбоксиметилцеллюлозы, включающему мерсеризацию целлюлозы, отжим и обра ботку полученной щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия, для обработ ки используют щелочную целлюлозу, содержащую 25-36% oL-целлюлозы, 9 14,5 % щелочи и воду. Несмотря на увеличение содержания воды в щелочной целлюлозе применение алкалицеллюлозы такого состава, в котором оптимально сочетается содержание едкого натра и воды, дает неожиданный эффект, при котором повышается эффективность реакции карбоксиметилирования. Сущность способа заключается в следующем. Целлюлозу мерсеризуют в водном растворе едкого натра с концентрацией едкого натра 180-350 г/л в течение 0,25-1,5 ч при 25-бО°С, отжимают до 2,5-4,5 кратной массы по отношению к массе исходной целлюлозы и затем отжатую целлюлозу повторно мерсеризуют водным раствором едкого натра концентрацией 80-150 г/л в течение 0,25-1,5 ч при 25-бО°С и отжимают до тех же степеней отжима.. Дале щелочную.целлюлозу измельчают любым, способом и обрабатывают монохлорацетатой натрия. После завершения реакции карб.оксиметилирования КМЦ измель чают, сушат и упаковывают. Пример 1. 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в. 6,5 л водного .раствора едко го натра концентрации 240 г/л, отжимают до массы 1296 г и снова замачивают в водном растворе едкого натра концентрации 120 г/л и отжимают до массы 840 г. Щелочная целлюлоза имеет следующий состав: d-целлюлоза 34,6%, едкий натр 12,4%, вода 53% . Щелочную целлюлозу в течение 1,5ч при 15 20°С обрабатывают 256 г монохлорацетата натрия, что составляет 1,1 моль монохлорацетата натрия на 1 моль tC-целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие показатели: степень замещения -74, степень полимеризации - 512, содержание основного вещества - 61,6%. Эффективность реакции карбоксиметилирования 67,2%. Пример 2, Мерсеризацию проводят так же, как в примере 1, но обрабатывают 233 г монохлорацетата натрия,-что составляет 1,0 моль монохлорацетата натрия на 1 моль ct-целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики:степень за.мещения - 69,степень полимеризации - 490, содержание основного вещества - 65,1%.ЭффективностЁ реакции карбоксиметилирования 69.%. П. р и м е р 3. 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5л водного раствора едкого натра концентрации 180 г/л, отжимают до массы 810Г, повторно мерсеризуют в водном растворе едкого натра концентрации 90 г/л, отжимают до массы 810 г. Состав щелочной целлюлозы: j о(,-целлюлоза 25,1%, NaOH 9,2%, вода 65,7%. Щелочную целлюлозу обрабатывают 187 г монохлорацетата натрия, что соответствует 0,8 моль монохлорацетата натрия на 1 моль cL-целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения - 55, степень полимеризации - 526, содержание основ,ного вещества - 64,5%. Эффективность реакции карбоксиметилирования 68,7%. Пример 4. 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л водного раствора концентрации 35JO г/л и отжимают до массы 810, повторно мерсеризьют в водном растворе едкого натра концентрации 130 г/л и отжимают до массы 810 г. Состав щелочной целлюлозы: oL-целлюлоза 36%, NaOH 1.4,5%, овода 49,5%. Щелочную целлюлозу обрабатывают 315 г монохлорацетата натрия, что составляет 1, 35 мол.ь монохлорацетат натрия на 1 моль d. -целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения -. 88, степень полимеризации 541, содержание основного вещества 65,9%. Эффективность реакции карбоксиметилирования 65,9%. -П р и м е .р 5. Щелочную целлюлозу получают таким образом, что содержание NaOH составило 8,9%, а воды 66,2% и обрабатывают монохлорацетат натрия, аналогично примеру 3. Степе замещения КМЦ составила 42, степень полимеризации - 512, содержание основного вещества - 57,2%. Эффективность карбоксиметилирования - 42%. Пример б. (По известному способу). 324 г целлюлозы в пересч те, на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л едкого натра концентрации 240 г/л и отжимают до массы 840 г. Состав, щелочной целлюлозы,%; oL-целлюлоза 33,1, NaOH 16,5, вода 51,4%. Щелочную целлюлозу обрабатывают 315 г монохлорацетата натрия, что соответствует 1,35 моль монохлорацетата натрия на 1 моль целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения - 60, содержание основног вещества - 52,8%, степень полимери зации - 459. Эффективность реакции карбоксиметилирования составляет 44,4 %. Получение КМЦ по предлагаемому способу имеет следующие основные преимущества по сравнению с известн -увеличивается эффективность карбоксиметилирования на 10-25% -сокращается расход монохлорацетата натрия при получении КМЦ на 10-25%} -сокращается расход едкого натра на 15-20%. Формула изобретения Способ получения карбоксиметилцеллюлозы, включающий мерсеризацию целлюлозы, отжим и обработку полученной щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия, отличающий с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса для обработки используют щелочную целлюлозу, содержащую 25-36%, о1-целлюлозы, 9-14,5% щелочи и воду. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Драхия Ч.Д. Производство карбоксиметилцеллюлозы.-ЖПХ, 1962, т. 35, 2, с. 429. 2.Городнев В.Д. Химические реагенты термо-солеустойчивые буровые растворы. Ташкент, Изд-во ФАН, 1.977 (прототип).