專利名稱：羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝，為化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
羧甲基纖維素(CMC)，及其衍生產(chǎn)品聚陰離子纖維素(PAC)屬于離子型纖維素醚， 常見為其鹽型產(chǎn)品(羧甲基纖維素鈉Na-CMC及聚陰離子纖維素鈉Na-PAC)，通常經(jīng)堿化、醚 化、中和及洗滌得到。CMC于1918年由德國人Ε. Jansen發(fā)明并取得專利，1924年Chowdhury在德國膠 片廠試驗(yàn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，為今后水媒法奠定了基礎(chǔ)。1929年德國I.G. Farben公司 首先用水媒法生產(chǎn)出商品名為Tylose HBR的CMC。美國Hercules公司于1943年開始工業(yè) 化生產(chǎn)CMC。CMC在我國與1957年首先在上海賽璐璐場(chǎng)投入工業(yè)生產(chǎn)，采用的是浸漬壓榨水媒 法工藝。20世紀(jì)60年代末得到的高取代度高粘度CMC產(chǎn)品在牙膏行業(yè)開始應(yīng)用，到80年 代我國對(duì)高取代、耐熱、耐鹽以及特低、特高粘CMC產(chǎn)品研究開始重視，并有聚陰離子纖維 素(PAC)實(shí)驗(yàn)制備研究的報(bào)道。1984年原瀘州化工廠開始PAC小型試驗(yàn)，并得到PAC產(chǎn)品， 小樣泥漿性能測(cè)試結(jié)果表明，與美國Drispac、德國Antisol泥漿性能基本一致。水媒法(aqueous medium process)是生產(chǎn)CMC的一種常用技術(shù)，其生產(chǎn)過程是將 堿纖維素與醚化劑在游離堿和水的條件下進(jìn)行反應(yīng)。堿化和醚化過程中，體系不存在醇等 有機(jī)介質(zhì)。水媒法設(shè)備比較簡單，投資少、成本低，可制取中、低檔產(chǎn)品，主要用于洗滌劑、紡 織上漿、黏結(jié)劑和普通油田的石油開采等。經(jīng)過精心的工藝設(shè)計(jì)，采用更合理結(jié)構(gòu)的設(shè)備， 也可制備適用于牙膏、食品等高檔CMC產(chǎn)品，所以，水媒法至今仍被相關(guān)企業(yè)廣泛采用。水媒法生產(chǎn)基本過程如下纖維素首先用堿液進(jìn)行堿化，然后與氯乙酸鈉進(jìn)行醚化處理，再用酸中和后進(jìn)行 洗滌，經(jīng)過離心分離后，再經(jīng)烘干、粉碎得產(chǎn)品。原理可用下列化學(xué)反應(yīng)方程式表示。1)纖維素堿化為堿纖維素Cell-(OH) 3+xNaOH — Cell-(OH) 3_x (CTNa+) x+xH202)氯乙酸轉(zhuǎn)化為氯乙酸鈉ClCH2C00H+Na0H — ClCH2C00Na+H203)堿纖維素和氯乙酸鈉反應(yīng)Cell-(OH) 3_x (CTNa+) x+nClCH2C00Na — Cell-(OH) 3_x (ONa) x_n (OCH2COCTNa+) n+nNaCl4)中和、洗滌Cell-(OH)3_x(ONa)x_n(OCH2COO Na+)n+ (x_n)CH3COOH — Cell-(OH)3_n(OCH2COO Na+) n+(x-n) CH3COONa。其中，χ是小于等于3的自然數(shù)。反應(yīng)體系屬堿性，在水的存在條件下伴隨一些副反應(yīng)，有羥乙酸鈉、羥乙酸等副反應(yīng)等副產(chǎn)物生成。這些副反應(yīng)的存在，一方面要消耗堿和醚化劑，降低醚化效率；另一方面， 會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物中生成羥乙酸鈉、羥乙酸和更多的鹽類雜質(zhì)，對(duì)產(chǎn)物的純化造成困難，影響產(chǎn)物 的使用性能。副反應(yīng)程度與體系中游離的堿量有關(guān)，即與多余的、沒有和纖維素生成堿纖維 的堿量有關(guān)，游離堿量越高，副反應(yīng)越強(qiáng)烈。然而，如果堿量不夠，就會(huì)造成堿化不充分，最 終成品取代度低且不均勻，導(dǎo)致CMC溶液渾濁、不溶纖維多，影響使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝，速度快，周期短， 而且產(chǎn)品純度高。本發(fā)明所述的羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝，將纖維素堿化、醚化后進(jìn)行中 和、洗滌處理，其特征在于在堿化過程中添加表面活性劑。 表面活性劑優(yōu)選為脂肪醇聚氧乙烯醚，如市售產(chǎn)品平平加。脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量控制在纖維素重量的1-10%適宜。脂肪醇聚氧乙烯醚屬非離子表面活性劑，具有滲透作用，具有 固定的親水親油基 團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。纖維素的結(jié)構(gòu)為致密的晶格或半晶格結(jié)構(gòu)，基本不溶于水，也較難與醚化劑反應(yīng)。 堿化過程中，堿液滲透入晶區(qū)，使晶格溶脹，此時(shí)脂肪醇聚氧乙烯醚可迅速破壞晶格結(jié)構(gòu)， 使堿化變得更為容易，從而使受約束的OH基恢復(fù)活性，順利醚化，并且堿液的使用量也相 應(yīng)減少。本發(fā)明反應(yīng)體系中，因?yàn)楸砻婊钚詣┑拇嬖?，使反?yīng)時(shí)間大幅度縮短，反應(yīng)快，周 期短，產(chǎn)量高，并且液堿使用量大量減少的同時(shí)，氯乙酸的用量也大幅度減少，節(jié)省了成本， 又減少了副反應(yīng)的產(chǎn)生，因此減少了雜質(zhì)，提高了產(chǎn)品純度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1將48%重量濃度的液堿(氫氧化鈉)與95% ν/ν酒精按體積比1 1配制成堿 溶液備用；將97. 5wt%純度的一氯乙酸與95% ν/ν酒精按體積比2 1. 5比列配制成酸溶 液備用；在捏合機(jī)中投入200Kg預(yù)先粉碎的1000#精制棉，并將4Kg脂肪醇聚氧乙烯醚(平 平加0-03)溶于700L堿溶液中，在低溫16-18°C下緩慢加入捏合機(jī)中，攪拌堿化30min ；緩 慢加入200L酸溶液，在加入過程中保持溫度在35-37°C ；并在加完后快速升溫至83_85°C， 密封攪拌醚化30min。反應(yīng)結(jié)束后，以5m370% ν/ν的酒精溶液洗滌，并以經(jīng)汽提機(jī)回收酒精后，由振動(dòng)流 化床烘干。實(shí)施例2將48%重量濃度的液堿與95% ν/ν酒精按體積比1 1配制成堿溶液備用；將97. 5%純度的一氯乙酸與95% ν/ν酒精按體積比2 1. 5比列配制成酸溶液備用；在捏合機(jī)中投入200Kg預(yù)先粉碎的1000#精制棉，并將IOKg脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加0-08)溶于700L堿溶液中，在低溫18-20°C下緩慢加入捏合機(jī)中，攪拌堿化25min ； 緩慢加入200L上述酸溶液，在加入過程中保持溫度在36-38°C ；并在加完后快速升溫至 85-86 0C，密封攪拌醚化25min。反應(yīng)結(jié)束后，以5m370v/v的酒精溶液洗滌，并以經(jīng)汽提機(jī)回收酒精后，由振動(dòng)流化 床烘干。實(shí)施例3將48%重量濃度的液堿與95% ν/ν酒精按體積比1 1配制成堿溶液備用；將97. 5%純度的一氯乙酸與95% ν/ν酒精按體積比2 1. 5比列配制成酸溶液 備用；在捏合機(jī)中投入200Kg預(yù)先粉碎的1000#精制棉，并將16Kg脂肪醇聚氧乙烯醚 (平平加0-03)溶于650L上述堿溶液中，在低溫22-24°C下緩慢加入捏合機(jī)中，攪拌堿化 25min ；緩慢加入180L上述酸溶液，在加入過程中保持溫度36_38°C ；并在加完后快速升溫 至83-85 °C，密封攪拌醚化25min。反應(yīng)結(jié)束后，以5m370v/v的酒精溶液洗滌，并以經(jīng)汽提機(jī)回收酒精后，由振動(dòng)流化 床烘干。實(shí)施例1-3表示了不同脂肪醇聚氧乙烯醚用量對(duì)產(chǎn)品性能的影響情況，結(jié)果見表
Io實(shí)施例4將48%重量濃度的液堿與95% ν/ν酒精按體積比1 1配制成堿溶液備用；將97. 5%純度的一氯乙酸與95% ν/ν酒精按體積比2 1. 5比列配制成酸溶液 備用；在捏合機(jī)中投入200Kg預(yù)先粉碎的30#精制棉，并將8Kg脂肪醇聚氧乙烯醚 (平平加0-03)溶于600L上述堿溶液中，在低溫20-22°C下緩慢加入捏合機(jī)中，攪拌堿化 25min ；緩慢加入230L上述酸溶液，在加入過程中保持溫度34_35°C ；并在加完后快速升溫 至84-85 °C，密封攪拌醚化25min。反應(yīng)結(jié)束后，以5m370v/v的酒精溶液洗滌，并以經(jīng)汽提機(jī)回收酒精后，由振動(dòng)流化 床烘干。實(shí)施例5將48%重量濃度的液堿與95% ν/ν酒精按體積比1 1配制成堿溶液備用；將97. 5%純度的一氯乙酸與95% ν/ν酒精按體積比2 1. 5比列配制成酸溶液 備用；在捏合機(jī)中投入200Kg預(yù)先粉碎的木漿(聚合度相當(dāng)于30#精制棉)，并將SKg脂 肪醇聚氧乙烯醚(平平加0-08溶于600L上述堿溶液中，在低溫19-20°C下緩慢加入捏合機(jī) 中，攪拌堿化25min ；緩慢加入230L上述酸溶液，在加入過程中保持溫度37_38°C ；并在加完 后快速升溫至83-84°C，密封攪拌醚化25min。反應(yīng)結(jié)束后，以5m370v/v的酒精溶液洗滌，并以經(jīng)汽提機(jī)回收酒精后，由振動(dòng)流化 床烘干。
實(shí)施例4-5表示了脂肪醇聚氧乙烯醚用量對(duì)不同原料產(chǎn)品性能的影響情況，結(jié)果 情況見表2。表1.不同脂肪醇聚氧乙烯醚用量對(duì)產(chǎn)品性能的影響情況表 IIi Γ~~Ζ
^n 精制 gpt τ醉)六龍τ 聚氧乙堿化時(shí) 時(shí) ,J^it 而伴許 序號(hào) 《 , 堿浴涖，L fe浴涖，L ^jfiim. _ (布氏粘 取代度
棉，kg 布醚用 間，mm 間， 度)
_量，kg_min_
實(shí)施例 1 200700200830 30 2040 090~
實(shí)施例 2 2007002001025 25 1980 0.92
實(shí)施例 3 2006501801625 25 1880 0.91表2.脂肪醇聚氧乙烯醚用量對(duì)不同原料產(chǎn)品性能的影響情況表
脂肪醇 20/禾占廣
序號(hào) 200Kg堿f夜酸溶液，Lf化時(shí)，dm取代度
LOTBiffl 丨曰J，mm 間， 度)
_量，kg_min_
30#精制 實(shí)施例 4600230825 25 2001.00
棉
實(shí)施例 5 木漿 650180825 25 1721.0權(quán)利要求
一種羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝，將纖維素堿化、醚化后進(jìn)行中和、洗滌處理，其特征在于在堿化過程中添加表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝，其特征在于表面活性劑 采用脂肪醇聚氧乙烯醚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝，其特征在于脂肪醇聚氧 乙烯醚的加入量為纖維素重量的1_10%。
全文摘要
一種羧甲基纖維素水媒法快速生產(chǎn)工藝，將纖維素堿化、醚化后進(jìn)行中和、洗滌處理，其特征在于在堿化過程中添加表面活性劑。所述表面活性劑優(yōu)選采用脂肪醇聚氧乙烯醚。本發(fā)明反應(yīng)體系中，因?yàn)楸砻婊钚詣┑拇嬖冢狗磻?yīng)時(shí)間大幅度縮短，反應(yīng)快，周期短，產(chǎn)量高，并且液堿使用量大量減少的同時(shí)，氯乙酸的用量也大幅度減少，節(jié)省了成本，又減少了副反應(yīng)的產(chǎn)生，因此減少了雜質(zhì)，提高了產(chǎn)品純度。
文檔編號(hào)C08B11/12GK101830991SQ201010192069
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者李樂旭, 王玉鵬 申請(qǐng)人:淄博聯(lián)技化工有限公司