CN101724077B

CN101724077B - 荧光级水基羧甲基纤维素的制备方法

Info

Publication number: CN101724077B
Application number: CN2009101752692A
Authority: CN
Inventors: 徐季亮; 赵春彩
Original assignee: Inter Chemical (Shijiazhuang) Co Ltd
Current assignee: Inter Chemical (Shijiazhuang) Co Ltd
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: CN101724077A

Abstract

一种荧光级水基羧甲基纤维素的制备方法，是通过碱化反应、犁刀式反应器醚化反应、酸化、洗涤精制、氨化反应各工序依次进行的。在碱化反应工序，将纤维素原料、乙醇溶剂、氢氧化钠水溶液同时加到反应器进行碱化反应，碱化反应结束后，在反应器中加入氯乙酸乙醇溶液，搅拌，分散反应，结束后放料到犁刀式反应器中进行醚化反应制得羧甲基纤维素的粗制品；将该粗制品放到盐酸溶液中进行酸化，分离，物料经多次水洗涤，纯度大于或者等于99.6％后，放到有软水的搅拌槽中，加入氨水，调pH值，充分搅拌。采用该制备方法得到的水基羧甲基纤维素产品粘度适当，稳定性能良好，在喷涂荧光粉的工艺中可作为专用的悬浮稳定剂。

Description

荧光级水基羧甲基纤维素的制备方法

技术领域

本发明涉及一种羧甲基纤维素的制备方法，属于醚类产品的制备领域，特别是一种荧光级水基羧甲基纤维素的制备方法。

背景技术

羧甲基纤维素(或者说是羧甲基纤维素钠，英文缩写NaCMC，简称CMC)通常是以天然棉和木纤维为基本原料，经氢氧化钠碱化和醚化剂氯乙酸反应得到的一种水溶性的阴离子型醚产品。它的水溶液有增稠、稳定、保持水分、乳化及悬浮作用。但是采用此方法制备的羧甲基纤维素钠含有大量的钠离子，不能用于各类荧光粉的喷涂中。我们知道，喷涂荧光粉(比如在灯管上喷涂)的工艺通常分水涂和胶涂二种。水涂即用醇、酮溶剂混合荧光粉喷涂在灯管内壁，让其自然干燥。胶涂即用胶液混合荧光粉喷涂，再用烘箱烘干，其粘度、牢度大大优于水涂粉管。在喷涂荧光粉的工艺中，胶液(或者说是喷涂溶剂)悬浮性较差(较低)需要搅拌，否则影响喷涂效果。CN101455286A公开了一种食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，该方法主要将100份木浆与精制棉按混合比为0.25-1.5∶1的混合纤维素原料，与乙醇溶剂和氢氧化钠水溶液的三种物料加入捏合机中，在20-40℃和搅拌条件下碱化反应50-100分钟后，然后分别缓慢加入一氯乙酸乙醇溶液、氢氧化钠水溶液，在75-80℃搅拌条件下进行醚化反应40-100分钟后降温出料；所得物料用醋酸中和，同时用乙醇水溶液分两次洗涤，在洗涤的同时分一次或两次加入过氧化氢水溶液等步骤制得羧甲基纤维素钠。CN101440132A公开了一种技术级羧甲基纤维素钠的制备方法，包括如下步骤：①预先把一定量的氢氧化钠水溶液同乙醇水溶液按比例混合并冷却至室温，再将精制棉开松成絮状；②按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化反应，其中投棉时间控制在5-20分钟，加混合液时间控制在10-30分钟；③碱化结束后进行醚化反应，添加醚化剂的时间控制在30～60分钟，温度控制在20～40℃之间；然后升温并进行酒精回收，再升温至75～80℃醚化反应40～80分钟；④醚化反应结束后，调整物料的pH值在7.0-8.5之间，经干燥、粉碎和过筛，得到技术级羧甲基纤维素钠产品。CN101475645A公开了一种高均匀性羧甲基纤维素钠的制备方法，：①预先把一定量的氢氧化钠水溶液同乙醇水溶液按重量比一定比例混合并冷却至室温，再将木浆开松成絮状；②按顺序将木浆和混合液均匀加入到捏合机中进行碱化，投木浆时间控制在10-30分钟，加混合液时间控制在15-40分钟；③碱化结束后进行醚化反应，添加醚化剂的时间控制在30～60分钟，温度控制在20～30℃；然后升温至75～80℃高温醚化反应40～80分钟；④然后中和，洗涤，耙式酒精回收，再经干燥、粉碎和过筛，得到高均匀性羧甲基纤维素钠产品。以上这些技术生产的是羧甲基纤维素钠产品，而且含有大量的钠离子，是不能使用在喷涂荧光粉的工艺中作为专用的悬浮稳定剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光级水基羧甲基纤维素的制备方法，使采用该制备方法得到的水基羧甲基纤维素产品粘度适当，稳定性能良好，在喷涂荧光粉的工艺中可作为专用的悬浮稳定剂。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种荧光级水基羧甲基纤维素的制备方法，该制备方法是通过碱化反应、犁刀式反应器醚化反应、酸化、洗涤精制、氨化反应各工序依次进行而制成荧光级水基羧甲基纤维素产品的，其技术方案是(该制备方法具体进一步包括如下步骤)：在上述碱化反应工序，碱化反应开始时，先将重量份数为100的纤维素原料，与重量份数为150～200、体积百分比浓度为93～95％的乙醇溶剂，重量份数为120～138、重量百分比浓度为48～50％的氢氧化钠水溶液，同时加到反应器进行碱化反应，碱化反应的时间为80～120分钟，碱化反应的温度为12～18℃，上述的纤维素为撕碎的精制棉，它的平均聚合度为2000～2500DP；碱化反应结束后，在反应器中加入重量份数为72～86、重量百分比浓度为76～80％、温度为10～15℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为80～100分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后搅拌，分散反应时间为15～25分钟，反应结束后放料到犁刀式反应器中进行醚化反应；醚化反应是上述犁刀式反应器进好料后，在30～35分钟缓慢的升温到78～80℃，并保持这温度时间为28～35分钟；保温结束后，物料降温到50℃出料，制得羧甲基纤维素的粗制品；将上述制得的羧甲基纤维素的粗制品放到盐酸溶液中进行酸化，使物料充分酸化后，经卧式螺旋沉降离心机分离，分离出来的物料经多次水洗涤(而达到精制)，将物料洗到纯度大于或者等于99.6％后，放到(高速)搅拌槽，搅拌槽中有重量份数为2500～3000的软水，在充分搅拌下加入氨水，使pH值在7～10，经充分搅拌1～3小时(完成氨化反应)后，得到荧光级水基羧甲基纤维素产品，即得到(荧光级)CMC的(胶体)水溶液。

上述技术方案中，在所述碱化反应工序，精制棉纤维素的平均聚合度最好为2200～2300DP，乙醇溶剂的重量份数最好为160～180，体积百分比浓度最好为94～95％；氢氧化钠水溶液的重量份数最好为125～132，重量百分比浓度最好为49％；碱化反应的温度最好为14～16℃，碱化反应的时间最好为80～100分钟。上述氯乙酸乙醇溶液的重量份数最好为80～85，重量百分比浓度最好为79～80％，温度最好为10～12℃；氯乙酸乙醇溶液的加料时间最好为80～85分钟。上述搅拌槽中有重量份数最好为2500～2800的软水，在充分搅拌下加入氨水，使pH值最好在8～9，经充分搅拌(最好)2小时后，得到荧光级水基羧甲基纤维素产品。

本发明的制备方法是以天然棉为基本原料，经氢氧化钠碱化和醚化剂氯乙酸乙醇反应后，再经酸化、洗涤精制、氨化反应各工序依次进行而制成荧光级水基羧甲基纤维素产品，得到的一种水溶性的醚类产品，即羧甲基纤维素的水溶液，它具有增稠、稳定、保持水分、乳化及悬浮作用。本发明的制备方法具体是使用低成本的精制棉纤维素为原料，而且可选用聚合度范围较宽的纤维素为原料，仅采用一种价格低、易回收、并能循环使用的乙醇作为本制备方法中唯一的溶剂；本制备方法采用酸化后用软水洗涤，用以提高所得物料(羧甲基纤维素)的纯度，制备过程中羧甲基纤维素的纯度≥99.6％，纯度高；本制备方法简单，操作方便，可有效的降低生产总成本。所得产品具有取代均匀性好、(水溶液)流变性好和稳定性能良好等特点，在喷涂荧光粉的工艺中，先将上述荧光级水基羧甲基纤维素调整到需要的粘度，将荧光粉加入其中(重量配比无严格要求，按生产需要加)，然后一起球磨(为湿磨，磨成浆体)，球磨均匀后，即可喷涂使用。它粘度适当，可作为专用的悬浮稳定剂。本发明制得的产品能广泛用于各类荧光粉的喷涂中，适合各种荧光屏、灯管的喷涂。本发明制得的产品的粘度检测是使用Brookfield型粘度计测其粘度，按质量分数1％水溶液，粘度为1000～1500mpa.s，该粘度范围达到使用的需求。

具体实施方式

实施例1：本发明的制备方法是通过碱化反应、犁刀式反应器醚化反应、酸化、洗涤精制、氨化反应各工序(步骤)依次进行而制成荧光级水基羧甲基纤维素产品的。该方法具体进一步包括如下步骤：①在上述碱化反应工序，碱化反应开始时，先将重量份数为100的纤维素原料(平均聚合度为2300DP的用手撕碎的精制棉纤维素)，与重量份数为150、体积百分比浓度为94％的乙醇溶剂(乙醇水溶液)，以及重量份数为138、重量百分比浓度为48％的氢氧化钠水溶液，同时加到反应器进行碱化反应，其加入时间可控制在20～25分钟(如22分钟)，加完纤维素、乙醇溶剂和氢氧化钠水溶液后，开始计时，碱化反应80分钟，碱化反应的温度为16℃。上述的反应器可为搅拌式反应器，可采用常规的捏合机。碱化反应结束后，在反应器中加入重量份数为85、重量百分比浓度为79％、温度为10℃的氯乙酸乙醇溶液(将氯乙酸溶解在乙醇中配成浓度为79％的氯乙酸乙醇溶液)，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为80分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后继续搅拌，使醚化剂充分的分散，反应时间为15分钟，反应结束后放料到犁刀式反应器中进行醚化反应，犁刀式反应器可采用市场上销售的商品，也可采用CN200957344Y所公开的(用于纤维素醚工业的)犁刀式反应器。②在上述犁刀式反应器醚化反应工序，所述的醚化反应是上述犁刀式反应器进好料后，在30分钟缓慢的升温到78℃，并保持这温度在搅拌条件下，使物料紊乱的分散和取代醚化反应30分钟，保温结束后物料降温到50℃出料，即制得羧甲基纤维素的粗制品。③将上述制得的羧甲基纤维素的粗制品放到盐酸溶液中进行酸化(盐酸溶液的重量百分比浓度可以为31％，pH值达到1～2)，使物料充分酸化后，经卧式螺旋沉降离心机分离，分离出来的物料经多次水洗涤，将物料洗到纯度大于或者等于99.6％后，放到(高速)搅拌槽，搅拌槽中有重量份数为2500的软水，在充分搅拌下加入氨水，使pH值达到9，经充分搅拌2小时后，得到荧光级水基羧甲基纤维素产品，即得到(荧光级)CMC的水溶液。

将上述实施例1制得的产品理化指标按《食品添加剂羧甲基纤维素钠》GB1904-2005标准测定，粘度按质量分数1％水溶液、以Brookfield型粘度计测粘度，得到粘度为1500mpas。

实施例2：本发明的制备方法是通过碱化反应、犁刀式反应器醚化反应、酸化、洗涤精制、氨化反应各工序(步骤)依次进行而制成荧光级水基羧甲基纤维素产品的。该方法具体进一步包括如下步骤：①在上述碱化反应工序，碱化反应开始时，先将重量份数为100的纤维素原料(平均聚合度为2400DP的撕碎的精制棉纤维素)，与重量份数为180、体积百分比浓度为93％的乙醇溶剂，以及重量份数为120、重量百分比浓度为50％的氢氧化钠水溶液，同时加到反应器进行碱化反应，其加入时间可控制在21分钟，加完纤维素、乙醇溶剂和氢氧化钠水溶液后，开始计时，碱化反应90分钟，碱化反应的温度为14℃。碱化反应结束后，在反应器中加入重量份数为86、重量百分比浓度为80％、温度为12℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为90分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后继续搅拌，使醚化剂充分的分散，反应时间为20分钟，反应结束后放料到犁刀式反应器中。②在上述犁刀式反应器醚化反应工序，所述的醚化反应是上述犁刀式反应器进好料后，在32分钟缓慢的升温到79℃，并保持这温度在搅拌条件下，使物料紊乱的分散和取代醚化反应33分钟，保温结束后物料降温到50℃出料，即制得羧甲基纤维素的粗制品。③将上述物料放到盐酸溶液中进行酸化，使物料充分酸化后，经卧式螺旋沉降离心机分离，分离出来的物料经多次水洗涤，将物料洗到纯度大于99.6％后，放到(高速)搅拌槽，搅拌槽中加有重量份数为2800的软水，在充分搅拌下加入氨水，使pH值达到10，经充分搅拌2小时后，得到荧光级水基羧甲基纤维素产品。

将上述实施例2制得的产品理化指标按《食品添加剂羧甲基纤维素钠》GB1904-2005标准测定，粘度按质量分数1％水溶液、以Brookfield型粘度计测粘度，得到粘度为1400mpas。

实施例3：本发明的制备方法是通过碱化反应、犁刀式反应器醚化反应、酸化、洗涤精制、氨化反应各工序(步骤)依次进行而制成荧光级水基羧甲基纤维素产品的。该方法具体进一步包括如下步骤：①在上述碱化反应工序，碱化反应开始时，先将重量份数为100的纤维素原料(平均聚合度为2000DP的撕碎的精制棉纤维素)，与重量份数为200、体积百分比浓度为95％的乙醇溶剂，以及重量份数为132、重量百分比浓度为49％的氢氧化钠水溶液，同时加到反应器进行碱化反应，其加入时间可控制在21分钟，加完纤维素、乙醇溶剂和氢氧化钠水溶液后，开始计时，碱化反应120分钟，碱化反应的温度为18℃。碱化反应结束后，加入重量份数为75、重量百分比浓度为79％、温度为15℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为100分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后搅拌，使醚化剂充分的分散，反应时间为22分钟，反应结束后放料到犁刀式反应器中。②在上述犁刀式反应器醚化反应工序，所述的醚化反应是上述犁刀式反应器进好料后，在33分钟缓慢的升温到80℃，并保持这温度在搅拌条件下，使物料紊乱的分散和取代醚化反应35分钟，保温结束后，物料降温到50℃出料，即制得羧甲基纤维素的粗制品。③将上述物料放到盐酸溶液中进行酸化，使物料充分酸化后，经卧式螺旋沉降离心机分离，分离出来的物料经多次水洗涤，将物料洗到纯度大于99.6％后，放到加有软水的(高速)搅拌槽中，软水的重量份数为3000，在充分搅拌下加入氨水，调节pH值达到8.8，经充分搅拌2小时后，得到荧光级水基羧甲基纤维素产品。

将上述实施例3制得的产品理化指标按《食品添加剂羧甲基纤维素钠》GB1904-2005标准测定，粘度按质量分数1％水溶液、以Brookfield型粘度计测粘度，得到粘度为1450mpas。

综上所述，本发明克服了背景技术(已有技术)存在的弊端，按照本发明的制备方法获得的荧光级水基羧甲基纤维素产品完全满足荧光粉的喷涂使用，能起到稳定作用，喷涂效果好。

Claims

1.一种荧光级水基羧甲基纤维素的制备方法，该制备方法是通过碱化反应、犁刀式反应器醚化反应、酸化、洗涤精制、氨化反应各工序依次进行而制成荧光级水基羧甲基纤维素产品的，其特征在于：

在上述碱化反应工序，碱化反应开始时，先将重量份数为100的纤维素原料，与重量份数为150～200、体积百分比浓度为93～95％的乙醇溶剂，重量份数为120～138、重量百分比浓度为48～50％的氢氧化钠水溶液，同时加到反应器进行碱化反应，碱化反应的时间为80～120分钟，碱化反应的温度为12～18℃，上述的纤维素为撕碎的精制棉，它的平均聚合度为2000～2500；碱化反应结束后，在反应器中加入重量份数为72～86、重量百分比浓度为76～80％、温度为10～15℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为80～100分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后搅拌，分散反应时间为15～25分钟，反应结束后放料到犁刀式反应器中进行醚化反应；

醚化反应是上述犁刀式反应器进好料后，在30～35分钟缓慢的升温到78～80℃，并保持这温度时间为28～35分钟；保温结束后，物料降温到50℃出料，制得羧甲基纤维素的粗制品；

将上述制得的羧甲基纤维素的粗制品放到盐酸溶液中进行酸化，使物料充分酸化后，经卧式螺旋沉降离心机分离，分离出来的物料经多次水洗涤，将物料洗到纯度大于或者等于99.6％后，放到搅拌槽，搅拌槽中有重量份数为2500～3000的软水，在充分搅拌下加入氨水，使pH值在7～10，经充分搅拌1～3小时后，得到荧光级水基羧甲基纤维素产品。

2.根据权利要求1所述的水基羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，在上述碱化反应工序，精制棉纤维素的平均聚合度为2200～2300。

3.根据权利要求1所述的水基羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，在上述碱化反应工序，乙醇溶剂的重量份数为160～180，体积百分比浓度为94～95％；氢氧化钠水溶液的重量份数为125～132，重量百分比浓度为49％。

4.根据权利要求1所述的水基羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，在上述碱化反应工序，碱化反应的温度为14～16℃，碱化反应的时间为80～100分钟。

5.根据权利要求1所述的水基羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，上述氯乙酸乙醇溶液的重量份数为80～85，重量百分比浓度为79～80％，温度为10～12℃；氯乙酸乙醇溶液的加料时间为80～85分钟。

6.根据权利要求1所述的水基羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，上述搅拌槽中有重量份数为2500～2800的软水，在充分搅拌下加入氨水，使pH值在8～9，经充分搅拌2小时后，得到荧光级水基羧甲基纤维素产品。