專利名稱：造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羧甲基纖維素鈉的制備方法，特別涉及一種造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法及其產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
羧甲基纖維素鈉(簡稱Na-cmc或cmc)，通常在堿性條件下與氯乙酸發(fā)生醚化反應(yīng)。依據(jù)原材料規(guī)格不同，反應(yīng)條件的不同，得到不同取代度和不同分子量，以及取代均勻性不同的產(chǎn)品。低取代Na-cmc在紙漿里有著特殊的作用。因?yàn)閷τ诖蠹sDS0. 46和DS0. 65的cmc 在紙漿里的cmc吸附量是80%和50%之差。當(dāng)然不用說，隨著CMC的DS提高，CMC在紙漿里的吸附量就更少，這是因?yàn)榧垵{纖維的陰離子性和cmc的羧甲基組份的陰離子性相互排斥，高DS CMC(高負(fù)電荷的cmc)很難吸附到纖維上。CMC溶液加入到紙漿懸浮液上，起碼有四點(diǎn)好處⑴cmc是一種分散劑，使纖維和填料更均勻分散，改善紙的勻度，因而改善紙張的物理強(qiáng)度；⑵cmc與纖維上羥基發(fā)生水合作用，纖維間結(jié)合力提高，大大提高紙的物理強(qiáng)度；⑶cmc本身不僅是漿內(nèi)施膠劑，而且cmc 是一種保護(hù)膠體，它使松香和AKD等施膠劑均勻分散，得到保護(hù)；⑷cmc與PAE等強(qiáng)陽離濕強(qiáng)劑配合，有協(xié)同效應(yīng)，不僅提高紙漿的單程留著率，而且提高助劑的留著率，大大改善白水的質(zhì)量，減輕了污染。所以，低取代cmc在造紙的濕部添加里比高取代或中取代cmc有著更大的經(jīng)濟(jì)價值。CN101220099A的發(fā)明公開了一種采用捏合法工業(yè)生產(chǎn)高粘度羧甲基纖維素鈉的方法。它是在堿化過程前，先排除捏合機(jī)內(nèi)的空氣，當(dāng)真空度達(dá)到至少0. 002MPA后，將惰性氣體充入捏合機(jī)內(nèi)，使得壓力大于0. 1MPA。整個堿化過程在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，經(jīng)過堿化、醚化、洗滌、中和、離心、干燥、粉碎后，得到高純度高粘度的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品。該方法生產(chǎn)的羧甲基纖維素鈉粘度和取代度都較高，不適用于造紙機(jī)濕部添加用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低取代中粘度的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，方法簡單，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法制備的羧甲基纖維素鈉，它具有低取代度、中粘度的特點(diǎn)，在水中溶解后具有較好的透明度和穩(wěn)定性。本發(fā)明生產(chǎn)的羧甲基纖維素鈉特別適用于特種紙生產(chǎn)時濕部的添加。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述的制備方法步驟如下
⑴將纖維素和堿-醇混合液加入到捏合機(jī)內(nèi)進(jìn)行堿化，溫度控制在2(T40°C，堿化 30^90分鐘，所述的堿-醇混合液由質(zhì)量濃度45 50%的NaOH溶液與質(zhì)量濃度80 95%的乙醇溶液混配而成，其中纖維素與NaOH的摩爾比控制在1 :1.纊4.0，纖維素與乙醇溶液的重量比為1 廣3 ；堿化溫度優(yōu)選3(T35°C，堿化時間優(yōu)選3(Γ60分鐘；
⑵堿化結(jié)束后，向捏合機(jī)內(nèi)加醚化劑的乙醇溶液(乙醇是載體，溶媒)，醚化劑的乙醇溶液加入時間為10 40分鐘、加入溫度控制在3(T50°C，然后升溫至78、0°C醚化反應(yīng)50、0 分鐘，醚化劑與纖維素的摩爾比為0. 5^1. 0 :1，醚化劑的乙醇溶液加入之前或加入之后，向捏合機(jī)內(nèi)加有機(jī)酸化劑進(jìn)行中和，再進(jìn)行醚化反應(yīng)，有機(jī)酸化劑的加入量為纖維素重量的 15飛0%;在加醚化劑或之前或之后，為了中和掉體系中多余的堿，以便進(jìn)行正常的醚化反應(yīng)，必須加入有機(jī)酸，加入有機(jī)酸可保證產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，若采用無機(jī)強(qiáng)酸中和，因?yàn)閴A纖維的局部酸化，往往得不到質(zhì)量上優(yōu)良的cmc ；
⑶醚化反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)PH至6. 5^8. 5，再經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到取代度為 0. 4 0. 46的羧甲基纖維素鈉。歐美日等國家一般使用異丙醇作溶媒來制造cmc，價格高昂。本發(fā)明采用價格只有異丙醇價格60%的乙醇作溶媒，而且用低倍溶劑法來制造cmc，生產(chǎn)成本低。但通常乙醇作溶媒，低倍法制cmc時，當(dāng)DS (取代度)=0. 4-0. 46，l%cmc溶液的透明度只有1-2厘米，而且溶液時有分層現(xiàn)象，溶液下層是大量游離纖維，上層是清液，無法正常使用。所以很多造紙廠寧肯用陽離子淀粉，作為濕部施膠劑而不用cmc。本發(fā)明采用捏合機(jī)作主設(shè)備，用廉價的乙醇作溶媒，低倍溶劑法工藝，制造出了 DS0. 40-0. 46的中粘度羧甲基纖維素鈉.使用B型(Brookfield)粘度計測量21溶液透明度達(dá)到8厘米，粘度為300-500CPS。把本發(fā)明用于特種紙上漿(濕部添加)，僅用0. 2%劑量就完全取代了 1.25%的陽離子淀粉，使陽離子試劑節(jié)約了 15%-30%，與此同時，紙的質(zhì)量(卡勃值)還提高了 4-5個百分點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。作為優(yōu)選，所述的有機(jī)酸化劑選自醋酸、甲酸、檸檬酸、丙酸中的一種。有機(jī)酸化劑的加入采用有機(jī)酸化劑得乙醇溶液方式，有機(jī)酸化劑乙醇重量比為1-2 :1。作為優(yōu)選，步驟⑵所述的醚化劑的乙醇溶液中，醚化劑的重量百分比為60、0%，醚化劑為氯乙酸。作為優(yōu)選，步驟⑵中醚化劑與NaOH的摩爾比為1 :3.廣5. 0。用比常規(guī)制備同等取代度CMC更大劑量的氫氧化鈉來堿化纖維素，常規(guī)情況下，堿與醚化劑的摩爾比是在2. 1 1，本發(fā)明的堿與醚化劑的摩爾比則控制在3. 1-5. 0:1，在充分活化纖維素后，于是得到了良好的堿纖維素，這樣利于醚化反應(yīng)，保證最終產(chǎn)品具有低取代度中粘度。作為優(yōu)選，步驟⑵中有機(jī)酸化劑的加入時間為1(Γ40分鐘。作為優(yōu)選，步驟⑴纖維素加入到捏合機(jī)內(nèi)前，先將纖維素開松至絮狀。開松又利于反應(yīng)更好的進(jìn)行。一種造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法制得的羧甲基纖維素鈉。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用捏合機(jī)作主設(shè)備，用廉價的乙醇作溶媒，低倍溶劑法工藝，制造出了 DS0. 40-0. 46的中粘度羧甲基纖維素鈉.使用B型(Brookfield)粘度計測量m溶液透明度達(dá)到8厘米，粘度為300-500CPS。把本發(fā)明用于特種紙上漿(濕部添加)，僅用0.洲劑量就完全取代了 1. 25%的陽離子淀粉，使陽離子試劑節(jié)約了 15%-30%，與此同時，紙的質(zhì)量(卡勃值)還提高了 4-5個百分點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。實(shí)施例1
把45%的氫氧化鈉水溶液1. 05kg與80%的乙醇水溶液1. 5kg混合，冷卻至室溫，再將 Ikg纖維素(精制棉)開松到絮狀，加入捏合機(jī)內(nèi)，進(jìn)行堿化，溫度控制在30°C，反應(yīng)時間為 60分鐘。堿化反應(yīng)結(jié)束后，向捏合機(jī)內(nèi)加入60%的氯乙酸(醚化劑)乙醇溶液0. 5kg進(jìn)行醚化反應(yīng)，在加入醚化劑之后，添加醋酸的乙醇溶液0. 5kg進(jìn)行中和，醋酸與乙醇的重量比為 1-2 =I0醚化劑和醋酸的加入時間為10分鐘，溫度50°C，然后在78°C，醚化反應(yīng)80分鐘，中和至pH=7. 0，經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到最終的低取代度中粘度cmc產(chǎn)品，取代度0. 45， 純度95%，2%B型粘度400CPS，2%透明度8厘米。實(shí)施例2:
把50%的氫氧化鈉水溶液1. Okg與95%的乙醇水溶液1. 5kg混合，冷卻至室溫，再將Ikg 纖維素(精制棉)開松至絮狀，加入捏合機(jī)內(nèi)，進(jìn)行堿化，溫度控制在35°C，反應(yīng)時間為30分鐘。堿化反應(yīng)結(jié)束后，向捏合機(jī)內(nèi)加入80%的氯乙酸(醚化劑)乙醇溶液0. 5kg進(jìn)行醚化反應(yīng)，在加入醚化劑之前，添加檸檬酸的乙醇溶液0. 4kg進(jìn)行中和，檸檬酸與乙醇的重量比為 1-2:1。醚化劑和檸檬酸的加入時間為40分鐘，溫度30°C，然后在80°C醚化50分鐘，調(diào)節(jié)至pH=8. 5，經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到最終的低取代中粘cmc產(chǎn)品。取代度0. 46，純度 95%, 2%B型粘度400CPS，2%透明度6厘米。實(shí)施例3
把49%氫氧化鈉水溶液0. 93kg，與86%的乙醇水溶液1. 5kg混合，冷卻至室溫，再將 Ikg纖維素(精制棉)開松至絮狀，加入捏合機(jī)內(nèi)，進(jìn)行堿化，溫度控制在32°C，反應(yīng)時間為 40分鐘。堿化反應(yīng)結(jié)束后，向捏合機(jī)內(nèi)加入70%的氯乙酸(醚化劑)乙醇溶液0. 5kg進(jìn)行醚化反應(yīng)，在加入醚化劑之后，添加甲酸的乙醇溶液0. 35kg進(jìn)行中和，甲酸與乙醇的重量比為1-2 :1，醚化劑和甲酸的加入時間均為20分鐘，溫度40°C，然后在79°C醚化60分鐘，調(diào)節(jié)PH至6. 5，經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到最終的低取代中粘cmc產(chǎn)品。取代度0. 4，純度 95%, 2%B型粘度400CPS，2%透明度5厘米。本發(fā)明的堿化溫度在2(T40°C，堿化時間3(Γ90分鐘范圍內(nèi)變動；纖維素與乙醇溶液的重量比在1 廣3范圍內(nèi)變動，醚化劑與纖維素的摩爾比在0. 5^1.0:1范圍內(nèi)變動， 有機(jī)酸化劑的加入量在纖維素重量的15飛0%范圍內(nèi)變動，醚化劑與NaOH的摩爾比在1 : 3.廣5.0范圍內(nèi)變動。本發(fā)明產(chǎn)品實(shí)際使用效果比較見下表
權(quán)利要求
1.一種造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于所述的制備方法步驟如下⑴將纖維素和堿-醇混合液加入到捏合機(jī)內(nèi)進(jìn)行堿化，溫度控制在2(T40°C，堿化 30^90分鐘，所述的堿-醇混合液由質(zhì)量濃度45 50%的NaOH溶液與質(zhì)量濃度80 95%的乙醇溶液混配而成，其中纖維素與NaOH的摩爾比控制在1 :1.纊4.0，纖維素與乙醇溶液的重量比為1 :Γ3 ；⑵堿化結(jié)束后，向捏合機(jī)內(nèi)加醚化劑的乙醇溶液，醚化劑的乙醇溶液加入時間為1(Γ40 分鐘、加入溫度控制在3(T50°C，然后升溫至78、(TC醚化反應(yīng)5(Γ80分鐘，醚化劑與纖維素的摩爾比為0. 5^1. 0 :1，醚化劑的乙醇溶液加入之前或加入之后，向捏合機(jī)內(nèi)加有機(jī)酸化劑進(jìn)行中和，再進(jìn)行醚化反應(yīng)，有機(jī)酸化劑的加入量為纖維素重量的15飛0% ；⑶醚化反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)PH至6. 5^8. 5，再經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到取代度為 0. 4 0. 46的羧甲基纖維素鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)酸化劑選自醋酸、甲酸、檸檬酸、丙酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑵所述的醚化劑的乙醇溶液中，醚化劑的重量百分比為60、0%，醚化劑為氯乙酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑵中醚化劑與NaOH的摩爾比為1 3. Γ5. 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑵中有機(jī)酸化劑的加入時間為1(Γ40分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑴纖維素加入到捏合機(jī)內(nèi)前，先將纖維素開松至絮狀。
7.—種如權(quán)利要求1所述的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法制得的羧甲基纖維素鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低取代中粘度的造紙機(jī)濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法。本發(fā)明采用低倍乙醇溶媒法工藝，在捏合機(jī)上制備了低取度0.40-0.46的羧甲基纖維素鈉.B型2%粘度400CPS，2%羧甲基纖維素鈉水溶液透明度從1.0cm提高到8.0cm；這種良好的產(chǎn)品用于特種紙的漿內(nèi)施膠，使紙的卡勃值從17下降到了12，同時還降低了濕部施膠劑用量，使生產(chǎn)特種紙費(fèi)用穩(wěn)定下降。
文檔編號C08B11/12GK102417541SQ20111031519
公開日2012年4月18日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者朱國生, 陳網(wǎng)根 申請人:杭州弘博化工有限公司