Способ получения вискозы Советский патент 1982 года по МПК D01F2/06 

I

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения вискозы, которую используют для производства искусственных нитей.

Производство вискозы, т.е. концентрированного раствора ксантогената целлюлозы в разбавленном растворе едкого натра, состоит из ряда отдельных операций: мерсеризации, измельчения, ксантогенирования и растворения. Качество вискозы определяют по содержанию целлюлозы, едкого натра, связанной серы, вязкости, зрелости, фильтруемости, прозрачности и ряду других показателей, соответствующих определенному производству.

Вязкость вискозы колеблется от 30 до ВО п, резко возрастает с увеличением содержания целлюлозы, прич«ам вязкость зависит от степени полимеризации целлюлозы и от содержания едкого натра.

В вискозе свободный, сероуглерод связывается едким натром/ превращаясь в тритиокарбонат и другие сернистые примеси, и таким образом происходит созревание вискозы. Более зрелая вискоза осаждается под действием меньшего количества электроли-.

тов и легче превращается в нить при формовании в осадительной ванне.

Снижение зрелостипо мере старения вискозы происходит тем быстрее, чем вьвпе температура, ниже концентрация целлюлозы или меньше взято сероуглерода при ксантогенировании. Большое влияние на созревание оказывает соотношение содержаний в ней цюллюлозы и едкого натра. Для достижения зрелости вискозы, пригодной для формования волокна, ее выдерживают 20-60 ч при 16-17 С. Созревание может быть практически. прекращено при температуре ниже 8 С.

Добавление к вискозе специальных модификаторов - поверхностно-активных веществ (ПАВ), например производных аминов, аминофенолов или поли- зтиленоксида, облегчает формование вискозного волокна и позволяет получить структурно-однородные прочные волокна ij .

Непосредственно вискозу получают из сульфатной древесной целлюлозы ,с содержанием гильфа-цвллюлозы 95% или ИЗ щелочной целлюлозы, которую без предварительного созреваяия ксантогенируют 60%-ньш сероуглеродом. ТаКИМ образом получают вискозу, содержащую 6% альфа-целлюлозы и 4,6% едкого натра и имеющую вязкость по падающему шарику 160 с и зрезюстъ по хлористому натрию 19,0 2Д . Наряду с этим известно, что в ви козном производстве вещества древесно-растительного происхождения являются причиной трудностей, возни кающих за счет ухудшения прозрачнос ти вискозы из-за осгисдения смол в трубопроводах, насосах, фильерах и других частях оборудования. Введение ПАВ в вискозу способст|Вует пептизации смол, причем разные ПАВ имеют разную способность к паптизации, например аддукт 17 молей окиси этилена и лаурилового /зпирта снижает светопроницаемость с 47 до 17 за время с 4 до 48 ч. Использование аддукта 8-35 молей окиси алкилена и спирта общей формулы R -(A)K-X-R-OH где R - алкил А - оксиалкиленовая группа которая может быть замещена на гидроксильную группу; к 0-2;.. R- алкил. . Х- - .S; SO/j; 0; Y - гидроксил, а в случае, когд А содержит гидроксил, то во дород; и при этом количест оксиэтиленовых групп в адц те составляет не менее 70% обеспечивает снижение светопроница мости после 48 ч в лучших образцах .только на 1-2%. Вышеуказанные ПАВ могут быть вв дены как непосредственно в вискозу так и в ее разбавляющий щелок или растворенную целлюлозную массу до, во время или после при ее сушки, т.е. в исходный или промежуточный продукт для приготовления вискозы 3 . . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спо соб приготовления вискозы из сульфитной хвойной целлюлозы, содержащей, например, 90,8% альфа-целлюлоз и имЬющей вязкость 190 мП, которую подвергают мерсеризации 17-25%-нь ш растворами щелочи с последующим отжимом, предсозреванием при 20-40 ксантогенированием 25-35%-ным сероуглеродом, считая на содержание таль фа-целлюлозы, при 20-40°С и растворением в растворе щелочи. Ё данном процессе для уменьшения количества сероуглерода при к:сантогенировании после предсозревания проводят повторную мерсеризацию 10-15%-ным раствором щелочи. В этом случае используют низкокачественную целлюлозную массу, которая за cieT двойного выщелачивания позволяет обеспечить получение фильтруемой вискозы с удовлетворительной вязкостью и показателем фильтрования 4 . Однако необходимость двойной мерсеризации вызывает потребность в увеличении количества прессов, что ведет к высоким капитальным и эксплуатационным затратам. Наряду с этим следует отметить, что в производстве вискозы используют ксантогенат целлюлозы максимально растворилщй для избежания трудностей при фильтрации. Для обеспечения такого требования используют или сульфитную (кислую), или предварительно гидролизованную сульфатную пульпу, в которых содержание альфацеллюлозы превышает 90%. пульпы, в особенности сульфатная (щелочная) для бумажного производства, не пригодны для вискозного производства из-за плохой фильтруемости, так как содержит набухший гель и нерастворимые частицы волокон целлюлозы. Последнее вызывается тем, что при щелочной варке в стенках целлюлозных волокон образуется неподходящее количество, структурно отщепленных участков, обеспечивающих образование щелочной целлюлозы. В случае кислой варки, т.е. сульфитной без щелочной экстракции, или при использовании предйарительного кислого гидролиза в щелочной варке эти участки удаляются щелочной экстракцией и образуется продукт, пригодный в вискозном производстве. Цель изобретения - повыиение / фильтруемости вискозы при использовании продуктов, образующихся в щелочной варке целлюлозосодержащего сырья без предварительного кислого гидролиза или в кислотной варке без экстракции щелочью. Поставленная цель достигается способом получения вискозы из целлюлозосодержащего сырья, образующегося в процессе щелочной варки без предварительного кислого гидролиза или в процессе кислотной сульфитной варки без щелочной экстракции, содержащей 91-87% альфа-целлюлозы путем мерсе)изации его 15-22%-ным раствором щелочи в присутствии добавки, выбранной из группы: петролейный эфир, аддукт коксового жирного спирта и окиси этилена с молекулярным весом 700, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, смесь изомеров первичного или вторичного амилового спирта, содержащего 60 вес.% пентанола-2 и 36 вес.% пентанола-3, пиперидин.

полипропиленгликоль с молекулярным весом 400, смешанный полимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена с молекулярным весом 1800-2000, этокслированный олеиламин, э.токсилированный кокосовый жирный амин, натриевая сол сульфированного сложного эфира ж,ирной кислоты с молекулярным весом 350, аддукт окиси этилена и нонилфенола с молекулярным весом 1200, соевый лецитин, метилизобутилкетон, и ;взятой в количестве 0,2525% от содержания альфа-целлюлозы, до достижения степени полимеризации 225-275, с последующим отжимом суспензии, предсозреванием при 20-40с ксантогенированием 25-35%-ным количеством сероуглерода, считая на

содержание альфа-целлюлозы, при 20-40 С и растворением полученного ксантогената целлюлозы в водном растворе щелочи.

Отличительными признаками способа, согласно изобретению, являются использование целлюлозосодержащего

.сырья, образующегося в процессе щелочной варки без предварительного кислого гидролиза или в процессе кислотнЪй сульфитной варки без щелочной экстракции, и осуществление процесса мерсеризации в присутствии добавки, выбранной из группы: петро.лейньи эфир, аддукт кокосового жирного спирта и окиси этилена с молекулярным весом 700, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, смесь первичного и вторичного амилового спирта, содержащая 60 вес.% пентанола-2 и 36 вес.% йентанола-З, пиперидин, полипропиленгликоль с молекулярным весом 400, смешанный полимер полиоксиэтилена и пЬлиоксипропилена с молекулярным весом 1800-2000, этокслированный олеиламин, этоксилированный кокосовый жирный амин, натриевая соль сульфированного сложного эфира жиpнqй кислоты с молекулярным весом 350, аддукт окиси этилена и нонилфенола с молекулярным весом 1200, соевый лецитин, метилизобутил кетон, и взятой в количестве 0,2525% от содержания альфа-целлюлозы до достижения степени полимеризации 225-275.

Осуществление процесса с указанными добавками позволяет получать высокофильтруемую вискозу с показателем фильтруемости ранным 19-82 при вйзкости от 13 до 76 с {по методу падающего шарика), причем сырьем для этого процесса могут служить целлюлозные пульпы, полученные, при щелочной варке без предварительного гидролиза или при сульфитной варке без щелочной экстракции, т.е. целлюлозной пульпы бумажного производства, ранее не пригодной для вискозного производства.

Пример 1. Для приготовления вискозы берут ндрмалььую беленую сульфатную сосновую бумажную массу, которую используют в бумажном производстве и которая 87% 5 альфа-целлюлозы, 10% бета-целлюлозы и 3% гамма-целлюлозы, имеет вязкость по Скаку 600 , содержание сухого вещества 90% и яркость 91,5%. Это сьфье в виде 4%-ной суспензии 10 замачивают в щелоке (концентрация NaOH 225 г/л) при в течение 30 мин, причем в этом щелоке содержится 10 г/л добавки - аддукта кокосового жирного спирта и окиси f5 этилена с молекулярным весом 700, температурой затвердевания менее 20 с, рН раствора 2%-ной концентрации 5-7 и плотностью 1,0 г/м. После указанного времени массу отжимают 20 при степени сжатия 3,2 и затем подвергают предсоз|реванию (старению) в течение 18 ч при . Дгшее продукт подвергают ксантогенирбванию при 30с с использованием 35%-го 25 количества сероуглерода, считая на количество гшьфа-целлкхлозы.

Полученный кса нтогенат целлюлозы растворяют в растворе щелочи и получают вискозу с содержанием NaOH 5,3% и альфа-целлюлозы 10,2%, имею30щей вязкость по методу падающего шарика 48 с и фильтруемость . Контрольный образец вискозйбез добавки имеет .

В следукнцих примерах 2-12 процесс 5 ведут аналогично примеру 1, но с разными добавками.

В таблице показаны величины получаемой вязкости и фильтруемости образцов вискозы с учетом разных 0 вводимых в щелок для мерсеризации добавок, количество которых во всех случаях одинаково, т.е. 10 г или 25% от веса альфа-целлюлозы. 1 Пример 13. Вискозу готовят 5 аналогично примеру 1 из березовой отбеленной сульфатной бумажной массы, содержащей альфа-целлюлозы 87%, бетацеллюлозы 8% и гамма-целлюлозы 5% и имеющей яркость 90%. В качестве добавки на стадии мерсеризации используют метилиэобутилкетон. Полученная вискоза содержит альфа-целлюлозы 9,4%, щелочи 5,1%, имеет вязкость 20 с и фильтруемость . 5 Пример 14. Вискозу готовят из того же сырья, как в примере 13, но вместо метилизобутилкетона используют смесь изомеров первичного амилового спирта, содержащего 60% пентанапа-1 и 40% 2- и 3-метилбута0нола-1, т.е. техническую смесь. Полученная вискоза содержит альфа-целлюлозы 9,4%, щблочи 4,5%, имеет вяз-, кость 13 с и фильтруемость .

Пример 15. Вискозу готовят 5 из того же сырья, как в примере 1,

но процесс мерсеризации ведут при а течение 30 мин. Щелок содер сит 32 г гемицеллюлозы на 1 л и 0,2 г, т«е. 0,5% от веса альфа-целлюлозы, соевого лецитина технического сорта, из которого содержащийся жир был удален экстракцией ацетоном. остальные операции аналогично примеру 1о Полученная целлюлоза Содержит 9,,6% альфа-целлюлозы, 5,3% щелочи, имеет вязкость 37 с к фильтруемость .

Пример 16. Вискозу готовят из сульфитной массы хвойных пород древесины, содержащей 91% альфацеллюлозы и 0,15% эфирного экстракта, имеющей вязкость по Таппи 20 сП. Искодное сырье в виде- 4%-ной руспенНазвание и характеристика добавки

содержание альфа-целлюлозы, %

Полипропиленгликоль,

мол, вес 400 , 9,6

Мснобутиловый эфир диэтиленгликоля

Cwecb первичного и вторичного а шлового спирта/ содержащего 60% пентанола-2 и 36% пентанола-3

Петролейный эфир, Т.кип. 100-120 С

миперидик

Смешанный полимер10% полиоксиэтилена и 90% полиокси пропилена, мол. вес -1800-2000, температура затвердевания , вяйкость при 40,0 СП, плотность п) 1,0 г/м

Оксиэтилированный кокосовый жирный амин, аминное число 28;5-27Д, водный раствор, содержащий 10 г/л,, имеет рН 9-10, вязкость при 20°С 37,4 СП, плотность при 0,895 г/м

зии подвергают мерсеризации в щелоке (концентрация 225 г/л) в течение 10 мин при 25®С, причем в щелоке содержится 0,1 г/л, т.е. 0,25% от количества альфа-целлюлозы, соевого лецитина технического сорта. Отжим и старение (предсозревание) аналогичном примеру 1. В стадии ксантогенирования используют 25%-ное количество сероуглерода от веса альфа-целлюлозы. Полученная вискоза содержит 9,6% альфа-целлюлозы, 5,1% щелочи, имеет вязкость 60 с и фильтруемость .- Контрольный образец имеет фильтруемость .

Ёо всех примерах степень полиме5ризации после мерсеризации составляет 225-275.

Характеристика вискозы

фильтруевязкость, мость КУ с

5,2

52

5,0

57

51

76

69 69

60

5,1

42

37

4,8

47

61

Продолжение таблицы

OKсиэтилированный олеиламин

Натриевая соль сульфированного сложного эфира жирной кислоты мол. вес анионной части 375, вязкость при 110 СП, температура затвердевания , плотность при 1,08

Адцукт нонилфенола и окиси этилена, мол. вес 1200, плотность при 1,0 г/м, т.пл. , температура вспышки 180°°С Соевый лецитин, технический, содержание жира 35%

Контрольный образец Примечание. Формула изобретения , Способ получения вискозы путем мерсеризации целлюлозной массы, содержащей 91-87% альфа-целлюлозы, 15-22%-ным раствором щелочи с последующим отжимом, предсозреванием п температуре 20-40 С, ксантогенированием 25-35%-ным количеством сероуглерода, считая на содержание альфа-целлюлозы, при температуре 20-40°С и растворением полученного ксантогената целлюлозы в водном растворе щелочи, отличающийся тем, что, с целью повыше ния фильтруемости вискозы, в качест 1ве исходной целлюлозной -массы ис:пользуют продукт, образующийся либо в процессе щелочной варки без предварительного кислого гидролиза,либо процессе кислотной сульфитной варки целлюлозосодержащёго сырья без щелочной экстракции, и процесс

50

57

5,419

43

5,2

59

46

23

47 2000 Показатель фильтруемости КУ не является стандартизированным показателем, его величина зависит от параметров спецификации. В данном случае показатель КУ может быть следующим: 0-50 - прекрасная фильтруемость; 50-100 - хорошая; 100-150 - средняя; 150-300 - плохая. мерсеризации ведут в присутствии добавки, выбранной из группы: петролейный эфир с температурой кипения 100-120 С, аддукт окиси этилена и кокосового жирного спирта с молекулярным весом 700, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, смесь изомеров первичного амилового спирта или BTopH4jioroi амилового спирта, содержащая 60 вес.% пентанапа-2 и 36 вес.% пентанола-3, пиперидин, полипропиленгликоль с молекулярным весом 400, смешанный полимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена с молекулярным весом 1800-20ЛО, этоксилированный олеиламин, этоксилированный кокосовый жирный амин, натриевая соль сульфированного сложного эфира жирной кислоты с молекулярньам весом 350, аддукт окиси этилена и нонилфенола с молекулярным весом 1200 соевый лецитин, метилизобутилкеточ,

11957772 12

и взятой в количестве 0,25-25%2. Авторское свидетельство СССР

от содержания альфа-целлюлозы до 380760, кл, D 01 F 2/08, 1969. достижения степени полимеризации

225-275.3. Патент СССР 730313,

Источники информации, кл. -О 01 F 2/08, 1974.

принятые во внимание при экспертизе

ЛИЯ. Т. 1, 1961, с. 579-581.кл. D 01 F 2/06, 19ё$ (прототип).