CN102367279B

CN102367279B - 特低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法

Info

Publication number: CN102367279B
Application number: CN 201110315222
Authority: CN
Inventors: 陈网根; 朱国生
Original assignee: HANGZHOU HONGBO NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU HONGBO NEW MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: CN102367279A

Abstract

本发明目的在于提供一种采用捏合机工业生产适用于高支纱上浆用的特低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法。本发明包括下列步骤：把乙醇和高浓度的液碱加入棉纤维中，同时分几次加入降粘剂，在高温下先将棉纤维降粘，同时对棉纤维碱化。然后加入醚化剂，进行醚化，醚化反应后，再加入降粘剂，再次降粘，再加入亚硫酸钠还原掉反应介质乙醇中及反应物中残余的降粘剂。再经中和洗涤、离心、干燥、粉碎得到纺织上浆用特低粘度CMC。本发明的产品具有中等取代度，很低的粘度，B型粘度计（Brookfield）4%为8-17CPS，纯度97%以上。CMC溶液清亮，粘度稳定。特别适用于棉纱支数高的或特高支的纱线的上浆工艺。

Description

特低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法

技术领域

本发明涉及一种羧甲基纤维素钠的制备方法，特别涉及一种适用于高支纱上浆用的特低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法。

背景技术

羧甲基纤维素钠(简称cmc或Na-cmc）通常是天然纤维素在碱性条件下与氯乙酸发生醚化反应而得。依据原材料规格不同，反应条件不同，得到不同取代度和不同分子量以及取代均匀性不同的产品。

目前，市场上纺织上浆用的CMC的粘度均为中、高粘度粉状产品，氯化物5-7%，只能作为辅助上浆剂，把它协助低粘度的氧化淀粉来上浆，而氧化淀粉目前又只能对低支纱和中支纱进行上浆，氧化淀粉单独在对高支纱上浆时，细支纱会爆裂。于是目前对高支纱上浆用得最多的还是聚乙烯醇。聚乙烯醇(以下简称PVA)，虽然由于它的优良的成膜性、粘附性和粘结强力的特点一直是纯棉、涤棉、混纺纱的高支纱最理想的浆料；但PVA需要高温溶解，特别是PVA不环保，PVA污染问题已被广泛重视，不用或少用PVA上浆已是行业目标。经过PVA上浆的织物销往欧洲已经受阻。于是低粘度的CMC，在纺织上浆领域内，特别在高支纱(棉纱>60s，化纤纱>90s)的上浆上，有着特殊的优点。

在全球提倡低碳经济的时候，纺织行业减少PVA排放已成共识；又因为目前作为经纱上浆主体浆料的变性淀粉尚存在某些不足，寻求具有良好上浆效果的绿色浆料是上浆工作所面临的重要课题。低粘、高纯cmc具有水溶性好，成膜性好，对纤维粘附力强、不结皮、不起色、易退浆、易降解、无环境污染，属于绿色浆料。一般来说，4%B型粘度1000-2000cps的纯级CMC，大致适用于20-35支的经纱上浆；4%B型粘度250-500cps的纯级CMC，大致适用于35-50支的经纱上浆；4%B型粘度80-200cps的纯级CMC，大致适用于50-80支的经纱上浆；纯级cmc的粘度更低些，它会适合于更高支数纱，即更细的纱的上浆，以便保持上浆液的高浓低粘，使浆膜与纱绕固着良好。

CN101220099A的发明公开了一种采用捏合法工业生产高粘度羧甲基纤维素钠的方法。它是在碱化过程前，先排除捏合机内的空气，当真空度达到至少0.002MPA后，将惰性气体充入捏合机内，使得压力大于0.1MPA。整个碱化过程在惰性气体保护下进行，经过碱化、醚化、洗涤、中和、离心、干燥、粉碎后，得到高纯度高粘度的羧甲基纤维素钠产品。该方法生产的羧甲基纤维素钠粘度高，不适用于高支纱上浆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高支纱上浆用的特低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，操作简便，生产的特低粘度羧甲基纤维素钠具有中等取代度，特低粘度，B型粘度计（Brookfield）4%为8-17CPS，纯度97%以上。特低粘度羧甲基纤维素钠水溶液清亮，粘度稳定，特别适用于棉纱支数高的或特高支的纱线的上浆工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种特低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

⑴将棉纤维、质量浓度40~50%氢氧化钠水溶液和质量浓度70~95%乙醇溶液同时加入捏合机内，棉纤维：氢氧化钠水溶液：乙醇溶液的质量比为1：1.2~3.0：1.5~4.0，再向捏合机内加入棉纤维质量5~15%的降粘剂进行一次降粘，一次降粘温度控制在30~60℃，时间为40~120分钟；降粘剂均分成三份，分三次加入，降粘剂采用一次整体加入的话，加入浓度高，容易造成不均匀，由于降粘剂具有较大的氧化性，一次加入容易产生安全隐患，分三次加入，安全性高且均匀性好；一次降粘时，棉纤维同时被碱化；

⑵将醚化剂在40分钟内均匀地喷淋内进行醚化反应，棉纤维与醚化剂的质量比为1：0.4~1.5，醚化反应的温度控制在76~80℃，反应30~60分钟，然后降温至40~60℃，加入棉纤维质量5~15%的降粘剂进行二次降粘，二次降粘时间为30~60分钟；

⑶降温出料，经过洗涤、中和、离心、烘干、粉碎后得到纯级低粘羧甲基纤维素钠成品。洗涤、中和、离心、烘干、粉碎均为常规操作。

作为优选，步骤⑴中一次降粘所用的降粘剂选自双氧水、过硼酸钠中的一种或两种的组合。

作为优选，步骤⑵所述的醚化剂为质量浓度50~80%的氯乙酸乙醇溶液。

作为优选，步骤⑵中二次降粘所用的降粘剂为双氧水。二次降粘用双氧水在降粘时还能进一步起到漂白效果。

作为优选，降粘剂的加入都是以降粘剂的乙醇溶液形式加入的，乙醇质量分数占30~80%。降粘剂的以乙醇溶液形式加入，是为了稀释降粘剂，使得降粘剂加入的均匀性好，且安全性高，不至于降粘剂浓度过高而产生安全事故。

作为优选，步骤⑵二次降粘结束后，向捏合机内加入还原剂亚硫酸钠将过剩的降粘剂还原。加入还原剂将过剩的降粘剂还原，以保证CMC产品粘度的稳定性，利于溶剂乙醇的回收。还原剂加入量以将过剩的降粘剂全部还原为准，也可加入过量还原剂。

本发明的有益效果是：

1、制备方法简单易行；

2、生产的特低粘度羧甲基纤维素钠具有中等取代度，特低粘度，B型粘度计（Brookfield）4%为8-17CPS，纯度97%以上的特点；

3、生产的特低粘度羧甲基纤维素钠水溶性好，溶液清亮，粘度稳定，特别适用于棉纱支数高的或特高支的纱线的上浆工艺；

4、生产的特低粘度羧甲基纤维素钠成膜性好，对纤维粘附力强、不结皮、不起色、易退浆、易降解、无环境污染，属于绿色浆料。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

将开松过的1kg棉纤维与1.45kg 48%氢氧化钠与1.5kg 90%的乙醇同时加入捏合机内，再加入固体过硼酸钠粉末0.06kg和30%的双氧水乙醇溶液0.18kg（乙醇占70%），分3次加入，搅拌下，升温到60℃，降粘60分钟。将0.9kg氯乙酸的乙醇溶液(氯乙酸的浓度50%)均匀地喷淋至捏合机内，进行羧甲基化反应，在76℃反应50分钟，然后降温到60℃，再继续添加50%的双氧水乙醇溶液0.10kg，降粘60分钟，加入0.7%(基于棉纤维质量)的亚硫酸钠，反应10分钟，降温出料、中和、洗涤、离心、烘干、粉碎得到纯级低粘羧甲基纤维素钠。取代度0.84，B型(Brookfield)4%粘度8.8cps，纯度97.7%，cmc溶液透亮。

实施例2

将开松过的1kg棉纤维与1.35kg 49%氢氧化钠水溶液以及与1.5kg 90%的乙醇同时加入捏合机内，再加入27%的双氧水乙醇溶液0.20kg（乙醇占73%），分3次加入，搅拌升温到50℃，降粘60分钟。将0.75kg氯乙酸的乙醇溶液(氯乙酸的浓度80%)，均匀地喷淋至捏合机内进行羧甲基化反应，在77℃反应40分钟，然后降温到50℃，再继续添加70%双氧水乙醇溶液0.08kg，降粘50分钟，加入0.6%亚硫酸钠粉末(基于棉纤维质量)，反应10分钟，再按常规方法中和、洗涤、离心、烘干、粉碎得到纯级低粘羧甲基纤维素钠取代度0.75。B型(Brookfield Viscosity)4%粘度12cps，纯度98.1%，cmc溶液透亮。

实施例3

将开松过的1kg棉纤维与1.25kg 47%氢氧化钠水溶液以及与1.5kg 90%的乙醇同时加入捏合机内，再加入50%的双氧水乙醇溶液0.16kg（乙醇占50%），分3次加入，搅拌升温到60℃，降粘40分钟。将0.65kg氯乙酸的乙醇溶液(氯乙酸的浓度60%)，均匀地喷淋至捏合机内进行羧甲基化反应，在78℃反应60分钟，然后降温到60℃，再继续添加68%双氧水乙醇溶液0.08kg，降粘60分钟，加入0.6%亚硫酸钠粉末(基于棉纤维质量)，反应10分钟，再按常规方法中和、洗涤、离心、烘干、粉碎得到纯级低粘羧甲基纤维素钠取代度0.68。B型(Brookfield Viscosity)4%粘度17cps，纯度97.6%，cmc溶液透亮。

实施例4

将开松过的1kg棉纤维与1.20kg 50%氢氧化钠水溶液以及与1.5kg 95%的乙醇同时加入捏合机内，再加入40%的双氧水乙醇溶液0.2kg（乙醇占60%），分3次加入，搅拌升温到60℃，降粘40分钟。将0.4kg氯乙酸的乙醇溶液(氯乙酸的浓度60%)，均匀地喷淋至捏合机内进行羧甲基化反应，在80℃反应30分钟，然后降温到60℃，再继续添加40%双氧水乙醇溶液0.2kg，降粘30分钟，加入0.6%亚硫酸钠粉末(基于棉纤维质量)，反应10分钟，再按常规方法中和、洗涤、离心、烘干、粉碎得到纯级低粘羧甲基纤维素钠取代度0.5。B型(Brookfield Viscosity)4%粘度17cps，纯度97.5%，cmc溶液透亮。

实施例5

将开松过的1kg棉纤维与3kg 45%氢氧化钠水溶液以及与4kg 70%的乙醇同时加入捏合机内，再加入固体过硼酸钠粉末0.15kg，分3次加入，搅拌升温到30℃，降粘120分钟。将1.5kg氯乙酸的乙醇溶液(氯乙酸的浓度60%)，均匀地喷淋至捏合机内进行羧甲基化反应，在78℃反应60分钟，然后降温到40℃，再继续添加50%双氧水乙醇溶液0.3kg，降粘60分钟，加入0.7%亚硫酸钠粉末(基于棉纤维质量)，反应10分钟，再按常规方法中和、洗涤、离心、烘干、粉碎得到纯级低粘羧甲基纤维素钠取代度0.88。B型(Brookfield Viscosity)4%粘度8cps，纯度97%，cmc溶液透亮。

本发明的产品与现有纺织上浆用的CMC的对比见下表：

Figure 2011103152229100002DEST_PATH_IMAGE002

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种特低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括如下步骤：

⑴将棉纤维、质量浓度40~50%氢氧化钠水溶液和质量浓度70~95%乙醇溶液同时加入捏合机内，棉纤维：氢氧化钠水溶液：乙醇溶液的质量比为1：1.2~3.0：1.5~4.0，再向捏合机内加入棉纤维质量5~15%的降粘剂进行一次降粘，一次降粘温度控制在30~60℃，时间为40~120分钟；一次降粘所用的降粘剂选自双氧水、过硼酸钠中的一种或两种的组合；

⑵将醚化剂在40分钟内均匀地喷淋内进行醚化反应，醚化剂为质量浓度50~80%的氯乙酸乙醇溶液，棉纤维与醚化剂的质量比为1：0.4~1.5，醚化反应的温度控制在76~80℃，反应30~60分钟，然后降温至40~60℃，加入棉纤维质量5~15%的降粘剂进行二次降粘，二次降粘时间为30~60分钟；二次降粘所用的降粘剂为双氧水；二次降粘结束后，向捏合机内加入还原剂亚硫酸钠将过剩的降粘剂还原；

⑶降温出料，经过洗涤、中和、离心、烘干、粉碎后得到纯级低粘羧甲基纤维素钠成品；

降粘剂的加入都是以降粘剂的乙醇溶液形式加入的，乙醇质量分数占30~80%。