專利名稱：羥乙基纖維素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維素醚加工領(lǐng)域，尤其涉及生產(chǎn)羥乙基纖維素的方法。
技術(shù)背景羥乙基纖維素是一種白色至微黃色的粉末，具有良好的增稠、懸浮、分散、 乳化、粘合、成膜、保護(hù)水分和提供保護(hù)膠體的作用等特性，在建筑、涂料、 塑料、醫(yī)藥、食品、日用化工、油田開(kāi)采、聚合物合成、農(nóng)業(yè)、陶瓷工業(yè)等領(lǐng) 域具有廣泛的用途。在羥乙基纖維素的生產(chǎn)過(guò)程中，純化的纖維素與氫氧化鈉反應(yīng)，生成溶脹的堿性纖維素。這種堿性纖維素具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性，與環(huán)氧乙垸經(jīng)SN2親核取 代反應(yīng)，便得到水溶性的羥乙基纖維素。目前，羥乙基纖維素的生產(chǎn)主要是在立式反應(yīng)釜中進(jìn)行。立式反應(yīng)釜主要 由釜蓋、筒身、夾套、攪拌器、軸封傳動(dòng)裝置及支承等組成。攪拌型式有錨式、漿式、渦輪式、推進(jìn)式或框式。制備工藝主要是淤漿法，淤漿法的特征是把 纖維素分散在重量是纖維素10倍左右的惰性有機(jī)溶劑中，形成淤漿。惰性溶劑 可以是丙酮、異丙醇、叔丁醇等。再加入氫氧化鈉、水，進(jìn)行堿化反應(yīng)；加入 環(huán)氧乙烷，進(jìn)行醚化反應(yīng)；然后經(jīng)中和后，再經(jīng)過(guò)精制工序(包括洗滌、分 離、干燥、粉碎)后得到羥乙基纖維素產(chǎn)品。上述淤漿法生產(chǎn)羥乙基纖維素的缺點(diǎn)是，需要大量的惰性有機(jī)溶劑作為媒 介，反應(yīng)物料在反應(yīng)釜中呈懸浮狀態(tài)，單批產(chǎn)量少，設(shè)備利用率低，能耗高，溶劑損失多，綜合成本高。犁刀攪拌型臥式反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)包含有一個(gè)帶加熱夾套的臥式筒體，筒體 上設(shè)有進(jìn)料口、排料閥、人孔和排氣罐， 一個(gè)在兩個(gè)軸承座上安裝并穿套在筒 體中心的主軸、與主軸連接的減速器，在主軸上安裝有一組犁刀，在筒體內(nèi)有 一組飛刀。上述結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器可以使反應(yīng)物在強(qiáng)力的犁刀攪拌和飛刀轉(zhuǎn)動(dòng)混合 元件的共同作用下，產(chǎn)生高速的三維運(yùn)動(dòng)，傳質(zhì)、傳熱及混合效果非常好。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是將提供一種溶劑用量少、能耗低、綜合成本 大大降低的羥乙基纖維素的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是所述的羥乙基纖維素的 制備方法，其特點(diǎn)是采用犁刀攪拌型臥式反應(yīng)器，首先往反應(yīng)器中加入已粉 碎的纖維素、氫氧化鈉、水和溶劑，并用氮?dú)庵脫Q反應(yīng)器中的空氣，進(jìn)行堿化反應(yīng)；堿化反應(yīng)結(jié)束后，再向反應(yīng)器中加入環(huán)氧乙烷，進(jìn)行醚化反應(yīng)；醚化反 應(yīng)結(jié)束后，再向反應(yīng)器中加入酸進(jìn)行中和，并控制PH值為4.5~8.0;得到含有 羥乙基纖維素的膏狀物。本發(fā)明一種進(jìn)一步的技術(shù)方案是將上述得到的含有羥乙基纖維素的膏狀 物從反應(yīng)器中放出，再經(jīng)過(guò)精制工序后，得到羥乙基纖維素產(chǎn)品。所述的精制 工序包括洗滌、分離、干燥、粉碎。上述的纖維素的加入量占反應(yīng)器容積的50 90%，氫氧化鈉與纖維素的重量 比為0.05 0.55 : 1;水與纖維素的重量比為0.1-0.8 : 1;溶劑選自丙酮、異丙醇、 1,2-二甲氧基乙垸、叔丁醇中的一種或二種的混合物，溶劑與纖維素的重量比為 0.5-5.0 : 1;環(huán)氧乙烷與纖維素的重量比為0.7-2.0 : 1;上述的堿化反應(yīng)的溫度為5~35°C，堿化反應(yīng)的時(shí)間為0.5~3.5小時(shí)；醚化反 應(yīng)的溫度為40~85°C，醚化反應(yīng)的時(shí)間為0.5-5.5小時(shí)，醚化反應(yīng)的壓力為 0.2 1.5MPa。上述中和所用的酸選自鹽酸、醋酸或硝酸。在上述的中和或洗滌工序后，再加入纖維素重量0.05% 5%的乙二醛或琥珀 醛作為交聯(lián)劑，以控制羥乙基纖維素的溶解速度。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用犁刀攪拌型臥式反應(yīng)器并且配合以合適 的制備工藝，可以使得溶劑的使用量大大減少，單批纖維素的投料相對(duì)增加， 單批羥乙基纖維素產(chǎn)品的產(chǎn)量也相對(duì)提高。反應(yīng)物料在反應(yīng)器中呈膏狀流動(dòng)， 無(wú)明顯固液分層。堿化、醚化反應(yīng)穩(wěn)定，副反應(yīng)少，環(huán)氧乙垸利用率高，羥乙 基MS值(摩爾取代度)高——獲得的羥乙基纖維素的MS(摩爾取代度)為1.6-3.5， 產(chǎn)品得率高，純度好。生產(chǎn)過(guò)程中，能耗低，溶劑損失少，綜合成本低，符合 節(jié)能減^f的發(fā)展方向。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不僅限于這些 實(shí)施例。實(shí)施例1在100L犁刀攪拌型臥式反應(yīng)器中，加入已經(jīng)粉碎的纖維素9kg，丙酮15.5kg， 水0.45kg。密閉反應(yīng)器，用N2置換反應(yīng)器中的空氣，加入30°/。的氫氧化鈉水溶 液5.8kg?？刂茐A化反應(yīng)的溫度20 3(TC，反應(yīng)2.5小時(shí)后，加入環(huán)氧乙垸9kg， 緩慢升溫，控制反應(yīng)壓力0.3 0.4MPa，當(dāng)溫度升到75'C，保溫3小時(shí)。降溫， 加入冰醋酸中和至PH值5-7，加入100g乙二醛交聯(lián)后，放料，轉(zhuǎn)移到精制步驟:用丙酮水溶液洗滌，經(jīng)分離、干燥、粉碎后，得到MS為2.5的羥乙基纖維素。 實(shí)施例2在100L犁刀攪拌型臥式反應(yīng)器中，加入已經(jīng)粉碎的纖維素7kg，異丙醇 22.5kg，水0.30kg。密閉反應(yīng)器，用N2置換反應(yīng)器中的空氣，加入40%的氫氧 化鈉水溶液4.5kg?？刂茐A化反應(yīng)的溫度10~20°C，反應(yīng)3小時(shí)后，加入環(huán)氧乙 烷10 kg，緩慢升溫，控制反應(yīng)壓力0.45 0.55MPa，當(dāng)溫度升到60°C，保溫4 小時(shí)。降溫，加入鹽酸中和至PH值5-7，放料，用異丙醇水溶液洗滌，加入50g 乙二醛交聯(lián)，經(jīng)分離、干燥、粉碎后，得到MS為3.0的羥乙基纖維素。
權(quán)利要求
1、羥乙基纖維素的制備方法，其特征在于采用犁刀攪拌型臥式反應(yīng)器，首先往反應(yīng)器中加入已粉碎的纖維素、氫氧化鈉、水和溶劑，并用氮?dú)庵脫Q反應(yīng)器中的空氣，進(jìn)行堿化反應(yīng)；堿化反應(yīng)結(jié)束后，再向反應(yīng)器中加入環(huán)氧乙烷，進(jìn)行醚化反應(yīng)；醚化反應(yīng)結(jié)束后，再向反應(yīng)器中加入酸進(jìn)行中和，并控制PH值為4.5～8.0；得到含有羥乙基纖維素的膏狀物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于將得到的含有羥乙基纖 維素的膏狀物從反應(yīng)器中放出，再經(jīng)過(guò)精制工序后，得到羥乙基纖維素產(chǎn)品。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的精制工序包括洗滌、分離、干燥、粉碎。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于纖維素的加入量占反應(yīng)器容積的50~90%，氫氧化鈉與纖維素的重量比為0.05-0.55 : 1，水與纖維 素的重量比為0.1 0.8 : 1;溶劑選自丙酮、異丙醇、1,2-二甲氧基乙烷、叔丁醇 中的一種或二種的混合物，溶劑與纖維素的重量比為0.5 5.0 : 1;環(huán)氧乙垸與纖 維素的重量比為0.7-2.0 : 1;。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于堿化反應(yīng)的溫度為5 35°C，堿化反應(yīng)的時(shí)間為0.5-3.5小時(shí)；醚化反應(yīng)的溫度為40~85°C ，醚化反 應(yīng)的時(shí)間為0.5~5.5小時(shí)，醚化反應(yīng)的壓力為0.2 1.5MPa。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于堿化反應(yīng)的溫度為5~35 °C，堿化反應(yīng)的時(shí)間為0.5-3.5小時(shí)；醚化反應(yīng)的溫度為40 85'C，醚化反應(yīng)的 時(shí)間為0.5~5.5小時(shí)，醚化反應(yīng)的壓力為0.2 1.5MPa。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于中和所用的酸選自鹽酸、醋酸或硝酸。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于中和結(jié)束后，再加入纖維素重量0.05%~5%的乙二醛或琥珀醛作為交聯(lián)劑。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于在洗滌工序后，再加入纖維素重量0.05%~5%的乙二醛或琥珀醛作為交聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用犁刀攪拌型臥式反應(yīng)器生產(chǎn)羥乙基纖維素的方法。包括在反應(yīng)器中加入占反應(yīng)器體積50～90％的纖維素，重量比0.5～5.0倍于纖維素的溶劑，以及少量的水和氫氧化鈉，并用氮?dú)庵脫Q反應(yīng)器中的空氣，進(jìn)行堿化反應(yīng)；再向反應(yīng)器中加入環(huán)氧乙烷，進(jìn)行醚化反應(yīng)；再向反應(yīng)器中加入酸進(jìn)行中和，并控制pH值為4.5～8.0，得到含有羥乙基纖維素的膏狀物。再經(jīng)精制后得到羥乙基MS(摩爾取代度)為1.6～3.5的羥乙基纖維素。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是溶劑用量少，設(shè)備有效利用率高，產(chǎn)品得率高，純度好。生產(chǎn)過(guò)程中，能耗低，溶劑損失少，綜合成本低，符合節(jié)能減排的發(fā)展方向。
文檔編號(hào)C08B11/00GK101250230SQ20081001867
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者候石峰, 卞亞洲, 王海濤, 黃德周 申請(qǐng)人:江蘇飛翔化工股份有限公司