CH232600A - Process for the esterification of cellulose. - Google Patents

Process for the esterification of cellulose.

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CH232600A
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Aktiengesellsc Farbenindustrie
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Ig Farbenindustrie Ag
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B3/00Preparation of cellulose esters of organic acids
    • C08B3/12Preparation of cellulose esters of organic acids of polybasic organic acids

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Description

  

  Verfahren zur     Teresterung    von     Cellulose.       Die bekannten Verfahren der     Veresterung     von     Cellulose    werden in der Weise     technisch     durchgeführt, dass man die     Gellulose    mach  einer .geeigneten     Vorbehandlung    der Einwir  kung von     Säureanhydriden    in Gegenwart.  von Katalysatoren     und    Verdünnungsmitteln  unterwirft. Als Katalysatoren werden in der  Technik angewandt: Schwefelsäure, Über  chlor3äure und Zinkchlorid. Als Verdün  nungsmittel wird bei den älteren Verfahren       Eisessig    verwendet.

   Bei diesen     klassischen     Verfahren ist die Menge des anzuwendenden       Katalysators    (meist Schwefelsäure) verhält  nismässig hoch, die entstehenden Produkte  zeigen nach ihrem Ausfällen in organischen  Lösungsmitteln wenig glatte und klare Lö  sungen bei gleichzeitiger hoher Viskosität.  



  Bei neueren Verfahren werden als Ver  dünnungsmittel bei der     Acetylierung    chlo  rierte     Kohlenwasserstoffe,    wie     Methylen-          chlorid,        Äthylenchlorid,        Tetrachloräthan    und  andere angewandt. Dabei     können    geringere  Mengen Katalysator angewandt werden und    es     entstehen    in organischen     Lösungsmitteln     glatt lösliche Produkte. Bei den     letzteren     Verfahren ist es jedoch nicht leicht, Produkte  hoher Viskosität zu erhalten.  



  Ganz allgemein kann gesagt werden, dass  bei den     üblichen    Verfahren der Herstellung  von     Celluloseestern    Produkte hoher Viskosi  tät und gleichzeitiger einwandfreier glatter  Löslichkeit in organischen     Lösungsmitteln     nicht sicher erhalten werden     können.       Es wurde nun .gefunden,     -dass        Produkte     mit     verbesserten        Eigenschaften    erhalten wer  den können, wenn man den     Veresterungsan-          sätzen    oder -der     Cellulose    kleine Mengen von  zwei- oder mehrbasischen     Carbonsäuren,

      die  mehr als zwei     C-Atome    im Molekül enthal  ten, zusetzt und .in deren Gegenwart die     Ver-          esterung    ablaufen lässt. Durch den Zusatz  mehrbasischer     Carbonsäuren        wird    die Dauer  der     Acylierung        herabgesetzt;    die so erhalte  nen Produkte haben gegenüber Vergleichs  produkten eine erhöhte Viskosität und die      Homogenität und Klarheit der Lösungen sind  wesentlich gesteigert.  



  Die Wirkung der polybasischen     Carbon-          säuren    beschränkt sich nicht. auf die Her  stellung von     Celluloseaceta.t,    sondern er  streckt sich auch auf die Herstellung     voll     gemischten     Celluloseesterli,    wie     Cellulose-          aeetopropionat,        Celluloseacetobutyrat,    und  Estern der höheren     Carbonsäuren,

      wie     C'ellu-          losetripropionat    und     C-calulos-etributyral-.    Es  ist für die Anwendung und Wirkung der       Polycarbonsäuren        gleichgiiltig,    ob die     Cellu-          loseester    in homogener     Phase    unter     3litwir-          kung    der oben bezeichneten     Lösirngsvermitt-          ler    oder unter     -Mitverwendung    eines der be  kannten     Nichtlösemittel    in     heterogelierZVeise.     in Faserform,

       dargestellt     erden. .  



  Die     hauptäehlieli    zur     Anwendung        gelall-          genden        Polycarbonsäuren    sind die leicht zu  gänglichen     aliphatischen        Dicarbonsäuren:     aber auch aromatische     Dicarbonsä.uren    sowie       Tricarbonsäuren,    wie z. B. Zitronensäure,  zeigen die oben beschriebene günstige Wir  kung bei den     Veresterungsreaktionen.     



  Man wendet     die        Polyearbonsäuren        ili     Mengen von ungefähr 1 bis 5%, berechnet;  auf eingesetzte     Cellulose,    an. Es kann zweck  mässig sein, gegebenenfalls auch grössere       eiengen    in Anwendung zu bringen. Man ver  wendet die Säuren all. solche oder in Form  ihrer     Anhydride.    Besonders, vorteilhaft ist. es.       Mischanhydride    aus polybasischen     Carbon-          säuren    und der zur     Veresterung    benutzten  Säure in Anwendung zu bringen.  



  In welcher Weise die zugesetzten     Poly-          carbonsäuren    die     Veresterungsreaktion    be  einflussen, kann nicht mit. Sicherheit gesagt:  werden. Eine chemische Bindung der     Pol@--          earbonsäuren    an die     Cellulose    konnte nicht  nachgewiesen werden. Es ist also anzuneh  men, dass es sich um eine katalytische Wir  kung handelt.  



  Die nach dem vorliegenden Verfahren       dargestellten        Cellulose-Triester    können in  bekannter Weise     teilweise        hydroly        siert    wer  den, wobei die guten Eigenschaften der pri  mär entstandenen Ester erhalten bleiben.

      <I>Beispiel 1:</I>  <B>250</B>     g        Batimwoll-Linters        werden    mit       125    cm' Eisessig innig vermengt und über  Nacht     stehengelassen.    Dann     werden    die     Lin-          ters    in einen     Kneter        ciagetragen,    mit 950 g       Essigsäureanliydricl        (95%ig),    l,000 g Eis  essig.

       15g        Schwefelsäure    und 7.5g feinge  pulverte     Adipinsäure        verknetet,    bei einer       Temperatur    von 27" C. bis eine in     @Vass"r     ausgefällt. <  Probe in Chloroform glatt löslich  ist,     was    nach etwa 8 Stunden der Fall ist.  



  Das mit     Wasser    ausgefällte, durch Ko  cher mit     verdünnter        Mineralsäure        stabili-          sierte    Produkt hat. ? %     ig    in     MethyIenchlo-          rid-illethanol    gelöst, eine Viskosität nach Ost  von 51,9.  



  Ein analog      < ingefert.igtes        Triacetal        ohne     Zusatz von     Adipinsäure    hat eine Viskosität  von<B><U>27,6</U></B> Ost.  



  <I>Beispiel 2:</I>  6 kg     Linters.        finit        ?,?    1     Eisessig        bestäubt,      -erden in     eine        11ischiiiig        voll    16 kg     Essig-          säureanhydrid,   <B>292,5</B> 1     Methylenehlorid.    60     @-          Schwefelsäure        und    180 g     Malonsäure    einge  tragen.

   Durch Kühlung lässt man die Tempe  ratur nicht über 40  C steigen und     behandelt     so lange, bis eine faserfreie Lösung     entstan-          Stunden    in     Anspruch     den ist,     was        etwa        -11.     



  nimmt.  Die     Schwefelsäure    wird     hierauf    mit Na  triumacetat     abgestumpft,    das     llethylenchlo-          rid        abdestilliert    und das gebildete     Cellulose-          triacetat    mit Wasser gefällt.  



  Das     Cellulosetriacetat    hat in 2 %     iger        Lö-          sung    eine Viskosität von 34 Ost, während  ohne Zusatz     voll        llalonsäure    nur 14 Ost. er  reicht wurden.  



  <I>Beispiel 3:</I>       plan    verfährt wie in     Beispiel    ?.     nur        ver-          wendet    man     all    Stelle     voll        llalonsäure    180 g       Korlks,äure    und erhält ein in     Methylenchlorid-          31ethanol,    auch bei zirka 18 %     igen        Lösungen,     leicht. und glatt lösliches Produkt.

   von einer       @'ilkositä-t    von 24,6 Ost in 2     %iger        Lösung.            Beispiel        #f:     600 g     Linters    werden mit 220     ein'        Eis-          ess.ig        bestäubt,    3 Stunden     stehengelassen    und      dann in eine     Mischung    von 1700 cm'     Essig-          siiureanhydrid,    2250 cm'     Mmethylenchlorid,

       6 g     Schwefelsäure    und 18g     Adipinsäure    ein  getragen. Die Temperatur     wird    auf 40' C       gehalten.    Nach 4 Stunden ist eine vollkom  men faserfreie, homogene Rohlösung entstan  Öen.     Zizdieser    Rohlösung gibt man nun .eine  Lösung von     23    cm'     Schwefelsäure   <B>(96,72</B>     .und     426     cm3    Wasser und erhitzt 75     Minuten    lang  auf<B>55'</B> C.

   Nach dem Abstumpfen     der    Schwe  felsäure und     Abd.estillieren    des.     Methylen-          chlorids    wird das Acetat ausgefällt. Das  Acetat ergibt einen Essigsäuregehalt von       58,5%    und ist in     Methylenchlorid-Methanol     5 vollkommen glatt und klar löslich. Die 2 %     ige     Lösung in     Methylenchlo.rid-Methanol    hat  eine     Viskosität    von 40 Ost.  



  Ein Vergleichsversuch ohne Zugabe von       A.dipinsäure    hatte eine     erhöhte        Reaktionszeit          bis    zur Faserfreiheit von 4,5 Stunden und die  analog gemessene Lösung des Endproduktes       hatte    eine Viskosität von 15,5 Ost.  



  <I>Beispiel 5:</I>  6 kg eines     Buchenholz-Zellstoffes    von       98%        a-Cellulosegehalt    werden mit 2,2 kg  Eisessig 3 Stunden vorbehandelt; man setzt  gleichzeitig 60 g     Adipinsäure    zu und mengt  gut durcheinander.  



  Dann trägt man den     vorbehandelten    Zell  stoff in ein Gemisch von 16,5 kg Ess.igsäure-         anhydrid,    28,0 kg     i#iethyl.enchlorid    und 90     g     Schwefelsäure     (96%ig)        .ein.        Nachdem    durch  Kühlung die Reaktionswärme abgeführt. ist.  hält man die Mischung so lange auf 40'C, bis  eine homogene, faserfreie Lösung entstanden  ist,     wa.s    nach 4,8     Stunden    der Fall war;  daraufhin gibt man ein Gemisch von 1,5 1  Eisessig.. .und-     .1,5_    .1 _ Wasser . zu und erhitzt  <B>a 3</B>     Stunden    auf 54' C.

   Nach dem Abstumpfen  des Katalysators und     Ahdestilliereu        des        Me-          thylenchlorids        @    wird das-     Cellul.o.s.etriacetat     mit Wasser gefällt, neutral     ,gewaschen    und  getrocknet. Das Acetat hat einen Essigsäure  gehalt von<B>60,3%.</B> Die 2 %     i.ge    Lösung in       2Iethylenchlärid-Xethauol    hat eine Viskosi  tät von 17,5 Ost.  



  Eine 18 %     ige        Lö-,ung    des     Acetates,        in..1le-          thyl-enehlori,d-Methanol    ist völlig frei von  Fasern und     Quellkörpern,        ist    brillant sowie  blank und läuft glatt ab.  



  Ein nach derselben Vorschrift hergestell  tes Acetat aus demselben Zellstoff     ohne    Zu  satz von     Adipinsäure    zeigte eine Reaktions  zeit von 6,3 Stunden, eine Viskosität von  9,5 Ost. Die 18 %     ige    Lösung war     leicht    trübe  und enthielt     kleine.Quellkörper.     



  Den Zusammenhang zwischen der Reak  tionsdauer, der     Veresterung,    .der     Viskositäten     der Produkte und dem Zusatz von     Adipin-          säure        zeigt,die    Tabelle:

    
EMI0003.0070     
  
    Zusatzt <SEP> : <SEP> ohne <SEP> I <SEP> 1% <SEP> Adipinsäure <SEP> : <SEP> <B><U>3-/.</U></B> <SEP> Adipinsäure
<tb>  Acetylierdauer <SEP> 6,3 <SEP> Stunden <SEP> 4,8 <SEP> .Stunden <SEP> 4,4 <SEP> Stunden
<tb>  Viskosität <SEP> 9,5 <SEP> Ost <SEP> <B>17,5</B> <SEP> Ost. <SEP> 19,8 <SEP> Ost            Beispiel   <I>6:

  </I>  60 g     Linters    werden mit 30     g        Pro.pion-          säure    vorbehandelt und nach 10 Stunden in       ein,-    Gemisch von 225 cm'     Propiönsäureanhy-          dri.d,    2i00     ,,cm'        Methylenchlorid,    0,9 g Schwe  felsäure-     .(96%i11)     und 1,8 g     Adipinsäure    ge  geben. Bei<B>35'</B> C lässt man .die Reaktion vor       ,sich    gehen.

   Nach 9,5 Stunden war die     Ver-          esterung    vollständig,     während    :dies bei einem         Vergleichsversuch.    ohne     Zusatz    von     Adipin-          säure    nach 12 Stunden der Fall war.  



  <I>Beispiel</I>     'i:   <I>-</I>  60 g     Linters        jverden    mit- 22     cm'    Eisessig       vorbehandelt    und nach 5 Stunden in ein. Ge  misch gegeben von 195 g des     Essig,säüre-Pro-          pions.äure-Mischanhydrid-es    mit 225 cm' M     e-          thylenchlo-rid,    1,8g     Malonsäure    und 0,6 g      Schwefelsäure<B>(96%).</B> Nach     51-1    Stunden ist  die     Veresterung    vollendet.

   Nach dem Auf  arbeiten hat das gebildete     CelluloseacetoIiro-          pionat    eine Viskosität seiner 2     7i    -en Lösung  in     11Tethy        lenchlorid-Methanol    von 12,7 Ost.    Der Vergleich einer analogen     Veresterung     ohne Zusatz von     Malonsäure        bezw.    unter Zu  satz anderer     Dicarbonsäuren    geht aus der  Tabelle hervor.

    
EMI0004.0012     
  
    Zusatzt <SEP> : <SEP> ohne <SEP> f <SEP> Malonsäure <SEP> 3 <SEP> % <SEP> I <SEP> Sebacinsäure <SEP> 3 <SEP> % <SEP> I <SEP> Korksäure <SEP> 3 <SEP> %
<tb>  Acetylierdauer <SEP> 6 <SEP> Stunden <SEP> 51-i <SEP> Stunden <SEP> 51:Stunden <SEP> 53-i <SEP> Stunden
<tb>  Viskosität <SEP> 4,9 <SEP> Ost <SEP> j <SEP> l?,7 <SEP> Ost <SEP> 8,1 <SEP> Ost <SEP> 12,2 <SEP> Ost.

         <I>Beispiel 8:</I>  6 kg     Linters    werden 5 Stunden mit        .2    1 Eisessig vorbehandelt und in folgendes       Acetyliergemiscli    gegeben: 7,6 1 Essigsäure  anhydrid, 19,5 1     Methylenchlorid,   <B>19,7</B> 1 But  tersäure, 300 g     A:d.ipinsäure,    60 g Schwefel  säure<B>(96%).</B> Die     Veresterungsreaktion    geht  bei 350 C schon in 5 Stunden zu Ende. An  schliessend werden 45     ein'    Schwefelsäure       (96%)    und 4260 cm' Wasser zur Rohlösung  gegeben und 2 Stunden auf 600 C erhitzt.

   Die       abgestumpfte    und von     3lethylenchlorid    be  freite Lösung wird mit Wasser gefällt.  



  Das erhaltene     Celluloseacetobutyrat    löst  sich auch in hohen Konzentrationen klar und  blank in vielen organischen Lösungsmitteln,  wie     Methylenchlorid,    Aceton,     Glycolmono-          methyläther,    usw.  



  Eine     '-)%i--e        Lösung    des     Acetobutyrates     in     D1ethylenchlorid-i@lethanol    hat die hohe  Viskosität von 20,4 Ost, während ein analoger  Versuch ohne     Adipinsäure    5,4 Ost ergab.  



  Das nach diesem Beispiel hergestellte  Produkt bleibt auch beim Erhitzen auf     230'C,     hell und schmilzt selbst bei<B>250'</B> C noch nicht.         Beispiel   <I>9:</I>    50 kg     Baumwoll-Linters    werden mit 20 1  Eisessig 10 Stunden zur     Quellung    vorbehan  delt. Dann werden 1,5 kg     Adipinsäure    zuge  geben und durchgemischt.

   Hierauf wird ein  Gemisch, bestehend aus 175 kg Essigsäure  anhydrid, 300 kg     Tetrachlor-Kohlenstoff    und  300 g Schwefelsäure (= 0,6 % der einge  setzten     Cellulose)    zugegeben und unter Rüh-         ren    die Reaktion bei 40' C zu Ende geführt,  was in 13 Stunden der Fall ist.     Dass    von dem  Gemisch getrennte und gewaschene     Fasertri-          acetat    löst sich zu einer vollkommen homo  genen,     quellkörperfreien    Lösung in     Methylen-          chlori.d-Methanol    9 : 1.     Selbst    18%ige Lö  sungen sind noch     vollkommen    homogen.

   Das  Produkt. zeigt in 2 %     iger        14jrethylenchlorid-          Methanol-Lösung    eine Viskosität von 46 Ost.  



  Ein analog hergestelltes     Triacetat    ohne  Verwendung von     Adipinsäure    kann mit solch  geringen     Mengen        Katalysator    in technisch  möglichen Zeiten nicht     hergestellt        werden.     



  Ein Vergleichsversuch mit<B>1,3,%</B>     HzSO,,     als Katalysator gebrauchte bei 400 C bis zur  Fertigstellung eine Zeit von 21 Stunden. Die  Viskosität des Produktes betrug 18 Ost. Die  15 %     ige        Lösung    in     Methylenchlorid-Methanol     9 : 1 war griesshaltig und etwas trübe.

      <I>Beispiel 10:</I>  Ein wie in Beispiel 9     beschriebenes        Faser-          acetat    wurde unter Verwendung von<B>0,5%</B>       tberchlorsäure    und 3 %     Adipinsäure    herge  stellt.     Das    erhaltene Produkt war klar und  glatt in     Methylenchlorid-Methanol    löslich  und seine 2 %     ige    Lösung zeigt eine Viskosi  tät von 39 Ost.  



  Der     Vergleichsversuch    ohne     Zusatz    von       Adipinsäure    lieferte ein Produkt von 13 Ost.       Beispiel   <I>11:</I>  60 g     Cellulose    werden mit 22 cm' Eisessig  und 3 g     Terephthalsäure        vorbehandelt,    65 cm'       Essigsäureanhydrid,    0,6 g Schwefelsäure und      200 cm"     Methylenchlorid    zugegeben. Bei       40     C ist die     Veresterungsreaktion    in 4,2  Stunden beendet.

   Die     milchigweisse    Roh  lösung wird mit Wasser gefällt und die     Te-          rephthalsäure    ausgewaschen. Das nun erhal  tene     Triacetat        löstsich    blank und homogen  in     M.ethylenchlo.rid-Methanol    9 : 1, .die 2     %        ige     Lösung ergab eine Viskosität von 13 Ost.  



  Ein Vergleichsversuch war ohne Zusatz  von     Terephthalsäure    weniger homogen lös  lich und die Viskosität betrug 9 Ost.    <I>Beispiel 12:</I>  In eine Mischung von 5 g     Adipinsäure     und 150g     Eisessig        wird    so lange Beten ein  ,geleitet, .bis die     Adipinsäure    in Lösung geht  durch Bildung des     Adipinsäure-Essigsäure-          Mischanhydrides    und der Eisessig in     Essig-          säureanhydrid    verwandelt .ist.    Die mit diesem Gemisch ausgeführte     Ace-          tylierung    liefert Produkte wie in Beispiel 2  und 3 angegeben.

    



  Der Vorteil dieser Arbeitsmethode liegt  darin,     .dass    die     Dicarbonsäure    nicht in fester  Form zugegeben werden muss, sondern in  Form eines flüssigen Derivates, wodurch die       Verteilung    auf der zu veresternden     Cellulose     gleichmässiger ist.



  Process for the teresterification of cellulose. The known processes for the esterification of cellulose are carried out industrially in such a way that the gelulose is subjected to a suitable pretreatment of the action of acid anhydrides in the presence. of catalysts and diluents. The following catalysts are used in technology: sulfuric acid, overchloric acid and zinc chloride. In the older methods, glacial acetic acid is used as a diluent.

   In these classic processes, the amount of catalyst (usually sulfuric acid) to be used is relatively high; after precipitation in organic solvents, the resulting products show less smooth and clear solutions with high viscosity at the same time.



  In newer processes, chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride, ethylene chloride, tetrachloroethane and others are used as diluents in the acetylation. Smaller amounts of catalyst can be used and products that are readily soluble in organic solvents are formed. In the latter methods, however, it is not easy to obtain products of high viscosity.



  Quite generally, it can be said that in the customary processes for the production of cellulose esters, products of high viscosity and, at the same time, perfect, smooth solubility in organic solvents cannot be reliably obtained. It has now been found that products with improved properties can be obtained if small amounts of di- or polybasic carboxylic acids are added to the esterification batches or the cellulose,

      which contain more than two carbon atoms in the molecule, add and .in whose presence the esterification can take place. By adding polybasic carboxylic acids, the duration of the acylation is reduced; the products obtained in this way have a higher viscosity than comparable products and the homogeneity and clarity of the solutions are significantly increased.



  The effect of the polybasic carboxylic acids is not limited. on the production of Celluloseaceta.t, but it also extends to the production of fully mixed cellulose esters, such as cellulose aeetopropionate, cellulose acetobutyrate, and esters of the higher carboxylic acids,

      such as C'ellulosetripropionat and C-calulos-etributyral-. For the application and action of the polycarboxylic acids, it is irrelevant whether the cellulose esters are in a homogeneous phase with the action of the above-mentioned solubilizers or with the use of one of the known nonsolvents in a heterogelling manner. in fiber form,

       earth shown. .



  The main polycarboxylic acids used are the readily available aliphatic dicarboxylic acids, but also aromatic dicarboxylic acids and tricarboxylic acids, such as B. citric acid, show the favorable effect we described above in the esterification reactions.



  The polyarboxylic acids are used in amounts of approximately 1 to 5%, calculated; on cellulose used. It can be useful to use larger amounts if necessary. The acids are used all. Such or in the form of their anhydrides. Particularly, is beneficial. it. To bring mixed anhydrides of polybasic carboxylic acids and the acid used for esterification into use.



  The way in which the added polycarboxylic acids influence the esterification reaction is irrelevant. Security said: be. A chemical bond between the polyhydric acids and the cellulose could not be demonstrated. It can therefore be assumed that it is a catalytic effect.



  The cellulose triesters produced by the present process can be partially hydrolyzed in a known manner, with the good properties of the esters formed pri mär being retained.

      <I> Example 1: </I> <B> 250 </B> g batim wool linters are intimately mixed with 125 cm glacial acetic acid and left to stand overnight. The liners are then carried into a kneader with 950 g of acetic anhydric acid (95%), 1,000 g of glacial vinegar.

       15g sulfuric acid and 7.5g finely powdered adipic acid are kneaded, at a temperature of 27 "C. until one in @Vass" r is precipitated. <Sample is readily soluble in chloroform, which is the case after about 8 hours.



  The product precipitated with water and stabilized by boiling with dilute mineral acid has. ? % strength dissolved in methylene chloride-illethanol, a viscosity according to Ost of 51.9.



  A similarly manufactured triacetal without the addition of adipic acid has a viscosity of <B> <U> 27.6 </U> </B> East.



  <I> Example 2: </I> 6 kg linters. finite?,? 1 dusted with glacial acetic acid, ground in a table full of 16 kg acetic anhydride, <B> 292.5 </B> 1 methylene chloride. 60 @ - sulfuric acid and 180 g malonic acid entered.

   The temperature is not allowed to rise above 40 C by cooling and the treatment is carried out until a fiber-free solution has arisen in the hours, which is about -11.



  takes. The sulfuric acid is then truncated with sodium acetate, the ethylene chloride is distilled off and the cellulose triacetate formed is precipitated with water.



  The cellulose triacetate has a viscosity of 34 Ost in a 2% solution, while without the addition of full llalonic acid only 14 Ost. he was enough.



  <I> Example 3: </I> plan proceeds as in example?. Only 180 g of full alcoholic acid are used and a solution in methylene chloride / ethanol is easily obtained, even with about 18% solutions. and easily soluble product.

   of a @ 'ilkositä-t of 24.6 east in 2% solution. Example #f: 600 g of linters are dusted with an 'glacial acetic acid', left to stand for 3 hours and then poured into a mixture of 1700 cm 'acetic anhydride, 2250 cm' methylene chloride,

       6 g sulfuric acid and 18 g adipic acid are entered. The temperature is kept at 40.degree. After 4 hours a completely fiber-free, homogeneous raw solution has arisen. A solution of 23 cm 'sulfuric acid <B> (96.72 </B>. And 426 cm3 of water) is then added to this raw solution and heated to <B> 55' </B> C for 75 minutes.

   After the sulfuric acid has been blunted and the methylene chloride has been distilled off, the acetate is precipitated. The acetate has an acetic acid content of 58.5% and is completely smooth and clearly soluble in methylene chloride-methanol 5. The 2% solution in Methylenchlo.rid-Methanol has a viscosity of 40 Ost.



  A comparative experiment without the addition of A. dipinic acid had an increased reaction time of 4.5 hours until it was fiber-free, and the solution of the end product measured analogously had a viscosity of 15.5 ohms.



  <I> Example 5: </I> 6 kg of a beech wood pulp with 98% α-cellulose content are pretreated with 2.2 kg of glacial acetic acid for 3 hours; 60 g of adipic acid are added at the same time and the mixture is mixed well.



  The pretreated cellulose is then added to a mixture of 16.5 kg of acetic anhydride, 28.0 kg of ethylenechloride and 90 g of sulfuric acid (96%). After the heat of reaction is removed by cooling. is. the mixture is kept at 40 ° C. until a homogeneous, fiber-free solution has formed, which was the case after 4.8 hours; then add a mixture of 1.5 liters of glacial acetic acid ... and .1.5_ .1 _ water. closed and heated <B> a 3 </B> hours to 54'C.

   After the catalyst has been blunted and the methylene chloride has been distilled off, the cellulose triacetate is precipitated with water, neutral, washed and dried. The acetate has an acetic acid content of <B> 60.3%. </B> The 2% solution in 2Iethylene chloride-xethauol has a viscosity of 17.5%.



  An 18% solution of the acetate, in..1ethyl-enehlori, d-methanol, is completely free of fibers and swelling bodies, is brilliant and bright and runs off smoothly.



  An acetate produced according to the same procedure from the same pulp without the addition of adipic acid showed a reaction time of 6.3 hours and a viscosity of 9.5 Ost. The 18% solution was slightly cloudy and contained small source bodies.



  The relationship between the reaction time, the esterification, the viscosities of the products and the addition of adipic acid is shown in the table:

    
EMI0003.0070
  
    Adds <SEP>: <SEP> without <SEP> I <SEP> 1% <SEP> adipic acid <SEP>: <SEP> <B><U>3-/.</U> </B> <SEP> Adipic acid
<tb> Acetylation time <SEP> 6.3 <SEP> hours <SEP> 4.8 <SEP>. hours <SEP> 4.4 <SEP> hours
<tb> Viscosity <SEP> 9.5 <SEP> East <SEP> <B> 17.5 </B> <SEP> East. <SEP> 19.8 <SEP> east example <I> 6:

  60 g of linters are pretreated with 30 g of propionic acid and after 10 hours in a mixture of 225 cm of propionic acid anhydride, 2100 cm of methylene chloride, 0.9 g of sulfuric acid . (96% i11) and 1.8 g of adipic acid. At <B> 35 '</B> C you let the reaction go.

   The esterification was complete after 9.5 hours, while: this was the case in a comparative experiment. was the case after 12 hours without the addition of adipic acid.



  <I> Example </I> 'i: <I> - </I> 60 g linters are pretreated with 22 cm' glacial acetic acid and after 5 hours in a. Ge mixed given of 195 g of the vinegar, acid-propionic acid-mixed anhydride-es with 225 cm 'of methylene chloride, 1.8 g of malonic acid and 0.6 g of sulfuric acid (96%) / B> After 51-1 hours the esterification is complete.

   After working on the cellulose acetate formed has a viscosity of its 2 7i solution in 11Tethylene chloride-methanol of 12.7 East. The comparison of an analogous esterification without the addition of malonic acid BEZW. with the addition of other dicarboxylic acids is shown in the table.

    
EMI0004.0012
  
    Adds <SEP>: <SEP> without <SEP> f <SEP> malonic acid <SEP> 3 <SEP>% <SEP> I <SEP> sebacic acid <SEP> 3 <SEP>% <SEP> I <SEP> suberic acid < SEP> 3 <SEP>%
<tb> Acetylation time <SEP> 6 <SEP> hours <SEP> 51-i <SEP> hours <SEP> 51: hours <SEP> 53-i <SEP> hours
<tb> Viscosity <SEP> 4.9 <SEP> East <SEP> j <SEP> l?, 7 <SEP> East <SEP> 8.1 <SEP> East <SEP> 12.2 <SEP> East.

         <I> Example 8: </I> 6 kg of linters are pretreated for 5 hours with 2 liters of glacial acetic acid and added to the following acetylation mixture: 7.6 liters of acetic anhydride, 19.5 liters of methylene chloride, 19.7 liters > 1 butyric acid, 300 g of A: d.ipic acid, 60 g of sulfuric acid <B> (96%). </B> The esterification reaction ends at 350 C in just 5 hours. Then 45% sulfuric acid (96%) and 4260 cm 'water are added to the crude solution and heated to 600 ° C. for 2 hours.

   The truncated solution, freed from 3lethylene chloride, is precipitated with water.



  The cellulose acetobutyrate obtained dissolves clearly and brightly even in high concentrations in many organic solvents such as methylene chloride, acetone, glycol monomethyl ether, etc.



  A solution of the acetobutyrate in methylene chloride-i @ lethanol has a high viscosity of 20.4 ohms, while an analogous experiment without adipic acid gave 5.4 ohms.



  The product manufactured according to this example remains light even when heated to 230 ° C and does not yet melt even at <B> 250 ° </B> C. Example <I> 9: </I> 50 kg of cotton linters are pretreated with 20 liters of glacial acetic acid for 10 hours to swell. Then 1.5 kg of adipic acid are added and mixed.

   A mixture consisting of 175 kg of acetic anhydride, 300 kg of carbon tetrachloride and 300 g of sulfuric acid (= 0.6% of the cellulose used) is then added and the reaction is brought to an end at 40 ° C. with stirring, which is shown in FIG 13 hours is the case. The fiber triacetate that has been separated and washed from the mixture dissolves into a completely homogeneous, swelling body-free solution in methylene chlorid-methanol 9: 1. Even 18% solutions are still completely homogeneous.

   The product. shows a viscosity of 46 ohms in 2% strength methylene chloride-methanol solution.



  A triacetate prepared analogously without the use of adipic acid cannot be prepared with such small amounts of catalyst in technically possible times.



  A comparative experiment with 1.3% HzSO2 as a catalyst took 21 hours at 400 C to complete. The viscosity of the product was 18 Ost. The 15% solution in methylene chloride-methanol 9: 1 contained semolina and was somewhat cloudy.

      <I> Example 10: </I> A fiber acetate as described in Example 9 was produced using <B> 0.5% </B> tberchloric acid and 3% adipic acid. The product obtained was clear and smoothly soluble in methylene chloride-methanol and its 2% solution shows a viscosity of 39 East.



  The comparative experiment without the addition of adipic acid gave a product of 13 Ost. Example <I> 11: </I> 60 g of cellulose are pretreated with 22 cm 'of glacial acetic acid and 3 g of terephthalic acid, 65 cm of acetic anhydride, 0.6 g of sulfuric acid and 200 cm' of methylene chloride are added. The esterification reaction in FIG , Finished 2 hours.

   The milky white raw solution is precipitated with water and the terephthalic acid is washed out. The triacetate now obtained dissolves brightly and homogeneously in methylene chloride-methanol 9: 1, the 2% solution gave a viscosity of 13 ohms.



  A comparative experiment was less homogeneously soluble without the addition of terephthalic acid and the viscosity was 9 Ost. <I> Example 12: </I> In a mixture of 5 g of adipic acid and 150g of glacial acetic acid, prayers are passed until the adipic acid dissolves through formation of the adipic acid-acetic acid mixed anhydride and the glacial acetic acid in acetic acid anhydride transformed .is. The acetylation carried out with this mixture gives products as indicated in Examples 2 and 3.

    



  The advantage of this working method is that the dicarboxylic acid does not have to be added in solid form, but in the form of a liquid derivative, which means that it is more evenly distributed on the cellulose to be esterified.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Estern der Cellulose mit Fettsäuren, dadurch gekenn zeichnet, dass man bei der Veresterung zwei oder mehrbasische Carbansäuren, die mehr als zwei C-Atome im Molekül enthalten, mit verwendet. PATENT CLAIM: Process for the production of esters of cellulose with fatty acids, characterized in that two or more basic carbanic acids which contain more than two carbon atoms in the molecule are used during the esterification.
CH232600D 1942-11-21 1942-11-21 Process for the esterification of cellulose. CH232600A (en)

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