CN102863540A - 一种生产羧甲基纤维素钙的方法 - Google Patents

Abstract

一种生产羧甲基纤维素钙的方法，先将精制棉用稀盐酸浸泡，然后与稀氢氧化钠中和活化，制得精制棉后，通过与一氯乙酸钠反应生成羧甲基纤维素钠，然后经过盐酸置换及钙化，最终得到羧甲基纤维素钙。本生产工艺操作简单，成本低廉，废水生成量少，对环境破坏性小。

Description

一种生产羧甲基纤维素钙的方法

技术领域

本发明涉及纤维素衍生物技术领域，尤其是涉及一种羧甲基纤维素钙的制备方法。

背景技术

羧甲基纤维素钙（calcium carboxymethyl cellulose）是一种重要的纤维素衍生物，在某些场合它克服了羧甲基纤维素钠的缺点，在乙醇、氯仿、乙醚、丙酮中均不溶解，对光、热、空气和微生物都很稳定，具有吸水膨胀、粘合等作用。羧甲基纤维素钙在药剂中用作片剂的崩解剂，可增加药片的硬度和加快崩解；还可以用作片剂的稀释剂或粘合剂以及液体制剂的分散剂和助悬剂。羧甲基纤维素钙也是食品添加剂，在食品工业中广泛用作增稠剂、分散剂，具有改善口感、分散等性能，可以用于钙饼干、钙威化饼、冲剂、乳饮料、膏剂等。

羧甲基纤维素钙是由羧甲基纤维素钠与酸进行置换，然后再进行钙化得到的。而羧甲基纤维素钠通常是由天然纤维素与苛性钠及一氯乙酸反应后制得，首先以棉短绒为原料，将其进行蒸煮、漂白等工序后得到精制棉产品，再将精制棉进行碱化和醚化制得羧甲基纤维素钠。目前国内精制棉的生产方法比较简单，主要包括开棉、蒸煮、漂洗和干燥等步骤，使用到的设备主要有开棉机、蒸球、漂白机、压榨机等。现有的精制棉生产工艺需要高温、高碱浓度，工人的操作条件恶劣；蒸球等机器体积庞大，耗能高，生产效率低；生产中对水和碱的需求量很大，产生了大量的碱性废水，后续污水处理要求高。以上这些缺点导致CMC的生产成本居高不下，不利于目前的市场竞争。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种生产羧甲基纤维素钙的方法。本生产工艺操作简单，成本低廉，废水生成量少，对环境破坏性小。

本发明的技术方案如下：

一种生产羧甲基纤维素钙的方法，具体制备步骤如下：

（1）将棉短绒原料用开棉机进行开棉，向开棉后的干棉绒喷洒质量浓度为0.1%的HCl处理液，所述预处理液的质量为干棉绒质量的1~3倍；

（2）将喷洒了预处理液的棉绒投入质量浓度为0.5%的NaOH活化液中搅拌活化，所述活化液的质量为干棉绒质量的5~8倍，搅拌时间1~3小时；

（3）将活化后的棉浆投入预先放置有质量浓度为8~10%的NaOH蒸煮液的反应釜中进行蒸煮，密封反应釜，向反应釜通入氮气，使反应釜内压强为0.2~0.4Mpa，升温至100~120℃，搅拌1~3小时，所述蒸煮液的质量为干棉绒质量的3~5倍；

（4）将蒸煮后的棉浆进行漂白、水洗、除砂、烘干得到含水量＜12%的精制棉；

（5）将步骤（4）所得精制棉放入反应釜中，打开搅拌，边搅拌边喷洒质量浓度为15~20%的NaOH溶液，所述NaOH溶液的质量为精制棉质量的2~3倍；喷完NaOH溶液后，在25~30℃下搅拌1~2小时；

（6）然后加入质量为精制棉质量1~1.5倍的一氯乙酸钠，加完后在40~45℃下搅拌2~3小时；然后停止搅拌，将反应釜中的物料在45~55℃下保持20~24小时，得到羧甲基纤维素钠水溶液；

（7）酸化：将步骤（6）所得羧甲基纤维素钠水溶液与质量浓度40%的乙醇水溶液混合均匀，然后加入质量分数6~8%的盐酸，搅拌得到沉淀，所述盐酸的用量以加入盐酸后不再产生沉淀为准；用40%的乙醇水溶液洗涤沉淀物，放入烘箱，得到含水率为50~80%的H-CMC；

（8）钙化：将步骤（7）所得H-CMC与碳酸钙混合，所述碳酸钙的质量为H-CMC质量的30~50%，在室温下搅拌1~2小时，经过干燥、研磨、过筛后得到羧甲基纤维素钙。

本发明有益的技术效果在于：

本发明先用HCl水溶液浸湿干棉绒，然后再用NaOH水溶液对其进行活化，活化过程中，HCl和NaOH首先发生中和反应，生产水和NaCl。这样做的好处是：首先，棉绒原料表面带有蜡质，会阻挡水的浸润，水无法有效浸润到面纤维里面，蒸煮时就需要高温和浓碱强行破坏棉绒表面的蜡质，而先使HCl和NaOH发生反应，反应时在棉纤维表面进行的，反应生成的水能直接滞留在棉纤维表面，并进一步进入棉纤维内部，使棉纤维大分子伸展开来，与溶液的接触面积增大；同时中和反应是一种放热反应，有利于活化绒表面的蜡质，对后续蒸煮降低温度和碱浓度有很大帮助。在活化步骤，所用的NaOH的量大于HCl的量，这是为了中和反应完毕之后，使碱液随着中和反应产生的水一同进入棉纤维大分子之间，在后续的蒸煮时，这部分碱液在加热的作用下可以有效皂化棉绒表面的蜡质和脂肪。

由于对棉短绒原料进行了浸润和活化预处理，使得后续蒸煮的温度、碱浓度、时间都大大下降，从而降低了精制棉的生产成本，也就相应降低了羧甲基纤维素钙的生产成本，优化了工人的劳动环境，减少了后续废水排放，提高了市场竞争力。

具体实施方式

实施例1

（1）将棉短绒原料用开棉机进行开棉，向开棉后的干棉绒喷洒质量浓度为0.1%的HCl处理液，所述预处理液的质量为干棉绒质量的1倍；

（2）将喷洒了预处理液的棉绒投入质量浓度为0.5%的NaOH活化液中搅拌活化，所述活化液的质量为干棉绒质量的5倍，搅拌时间3小时；

（3）将活化后的棉浆投入预先放置有质量浓度为8%的NaOH蒸煮液的反应釜中进行蒸煮，密封反应釜，向反应釜通入氮气，使反应釜内压强为0.4Mpa，升温至120℃，搅拌2小时，所述蒸煮液的质量为干棉绒质量的3倍；

（4）漂白水洗：将棉浆在漂洗池中清洗1小时，调整至中性，放入有效氯含量为干棉绒质量1.1%的漂白粉，水温保持30℃，pH保持8，漂白45分钟后水洗20分钟，再加入干棉绒质量1%的亚硫酸钠进行脱氯，5分钟后再水洗30分钟左右。

（5）将步骤（4）所得精制棉放入反应釜中，打开搅拌，边搅拌边喷洒质量浓度为15%的NaOH溶液，所述NaOH溶液的质量为精制棉质量的3倍；喷完NaOH溶液后，在30℃下搅拌1小时；

（6）然后加入质量为精制棉质量1倍的一氯乙酸钠，加完后在45℃下搅拌2小时；然后停止搅拌，将反应釜中的物料在45℃下保持24小时，得到羧甲基纤维素钠水溶液；

（7）酸化：将步骤（6）所得羧甲基纤维素钠水溶液与质量浓度40%的乙醇水溶液混合均匀，然后加入质量分数6%的盐酸，搅拌得到沉淀，所述盐酸的用量以加入盐酸后不再产生沉淀为准；用40%的乙醇水溶液洗涤沉淀物，放入烘箱，得到含水率为80%的H-CMC；

（8）钙化：将步骤（7）所得H-CMC与碳酸钙混合，所述碳酸钙的质量为H-CMC质量的30%，在室温下搅拌2小时，经过干燥、研磨、过筛后得到羧甲基纤维素钙。

实施例2

（1）将棉短绒原料用开棉机进行开棉，向开棉后的干棉绒喷洒质量浓度为0.1%的HCl处理液，所述预处理液的质量为干棉绒质量的2倍；

（2）将喷洒了预处理液的棉绒投入质量浓度为0.5%的NaOH活化液中搅拌活化，所述活化液的质量为干棉绒质量的7倍，搅拌时间2小时；

（3）将活化后的棉浆投入预先放置有质量浓度为9%的NaOH蒸煮液的反应釜中进行蒸煮，密封反应釜，向反应釜通入氮气，使反应釜内压强为0.3Mpa，升温至110℃，搅拌3小时，所述蒸煮液的质量为干棉绒质量的4倍；

（4）漂白水洗：将棉浆在漂洗池中清洗1小时，调整至中性，放入有效氯含量为干棉绒质量1.1%的漂白粉，水温保持30℃，pH保持9，漂白45分钟后水洗20分钟，再加入干棉绒质量1%的亚硫酸钠进行脱氯，5分钟后再水洗30分钟左右。

（5）将步骤（4）所得精制棉放入反应釜中，打开搅拌，边搅拌边喷洒质量浓度为20%的NaOH溶液，所述NaOH溶液的质量为精制棉质量的2倍；喷完NaOH溶液后，在25℃下搅拌2小时；

（6）然后加入质量为精制棉质量1.5倍的一氯乙酸钠，加完后在40℃下搅拌3小时；然后停止搅拌，将反应釜中的物料在45℃下保持24小时，得到羧甲基纤维素钠水溶液；

（7）酸化：将步骤（6）所得羧甲基纤维素钠水溶液与质量浓度40%的乙醇水溶液混合均匀，然后加入质量分数7%的盐酸，搅拌得到沉淀，所述盐酸的用量以加入盐酸后不再产生沉淀为准；用40%的乙醇水溶液洗涤沉淀物，放入烘箱，得到含水率为60%的H-CMC；

（8）钙化：将步骤（7）所得H-CMC与碳酸钙混合，所述碳酸钙的质量为H-CMC质量的40%，在室温下搅拌2小时，经过干燥、研磨、过筛后得到羧甲基纤维素钙。

实施例3

（1）将棉短绒原料用开棉机进行开棉，向开棉后的干棉绒喷洒质量浓度为0.1%的HCl处理液，所述预处理液的质量为干棉绒质量的3倍；

（2）将喷洒了预处理液的棉绒投入质量浓度为0.5%的NaOH活化液中搅拌活化，所述活化液的质量为干棉绒质量的8倍，搅拌时间1小时；

（3）将活化后的棉浆投入预先放置有质量浓度为10%的NaOH蒸煮液的反应釜中进行蒸煮，密封反应釜，向反应釜通入氮气，使反应釜内压强为0.2Mpa，升温至120℃，搅拌1小时，所述蒸煮液的质量为干棉绒质量的5倍；

（4）漂白水洗：将棉浆在漂洗池中清洗1小时，调整至中性，放入有效氯含量为干棉绒质量1.1%的次氯酸钠，水温保持30℃，pH保持10，漂白45分钟后水洗20分钟，再加入干棉绒质量1%的亚硫酸钠进行脱氯，5分钟后再水洗30分钟左右。

（5）将步骤（4）所得精制棉放入反应釜中，打开搅拌，边搅拌边喷洒质量浓度为20%的NaOH溶液，所述NaOH溶液的质量为精制棉质量的2倍；喷完NaOH溶液后，在30℃下搅拌2小时；

（6）然后加入质量为精制棉质量1.5倍的一氯乙酸钠，加完后在45℃下搅拌2小时；然后停止搅拌，将反应釜中的物料在55℃下保持20小时，得到羧甲基纤维素钠水溶液；

（7）酸化：将步骤（6）所得羧甲基纤维素钠水溶液与质量浓度40%的乙醇水溶液混合均匀，然后加入质量分数8%的盐酸，搅拌得到沉淀，所述盐酸的用量以加入盐酸后不再产生沉淀为准；用40%的乙醇水溶液洗涤沉淀物，放入烘箱，得到含水率为50%的H-CMC；

（8）钙化：将步骤（7）所得H-CMC与碳酸钙混合，所述碳酸钙的质量为H-CMC质量的50%，在室温下搅拌1小时，经过干燥、研磨、过筛后得到羧甲基纤维素钙。

Claims (1)

1.一种生产羧甲基纤维素钙的方法，其特征在于具体制备步骤如下：

（1）将棉短绒原料用开棉机进行开棉，向开棉后的干棉绒喷洒质量浓度为0.1%的HCl处理液，所述预处理液的质量为干棉绒质量的1~3倍；

（2）将喷洒了预处理液的棉绒投入质量浓度为0.5%的NaOH活化液中搅拌活化，所述活化液的质量为干棉绒质量的5~8倍，搅拌时间1~3小时；

（3）将活化后的棉浆投入预先放置有质量浓度为8~10%的NaOH蒸煮液的反应釜中进行蒸煮，密封反应釜，向反应釜通入氮气，使反应釜内压强为0.2~0.4Mpa，升温至100~120℃，搅拌1~3小时，所述蒸煮液的质量为干棉绒质量的3~5倍；

（4）将蒸煮后的棉浆进行漂白、水洗、除砂、烘干得到含水量＜12%的精制棉；

（5）将步骤（4）所得精制棉放入反应釜中，打开搅拌，边搅拌边喷洒质量浓度为15~20%的NaOH溶液，所述NaOH溶液的质量为精制棉质量的2~3倍；喷完NaOH溶液后，在25~30℃下搅拌1~2小时；

（6）然后加入质量为精制棉质量1~1.5倍的一氯乙酸钠，加完后在40~45℃下搅拌2~3小时；然后停止搅拌，将反应釜中的物料在45~55℃下保持20~24小时，得到羧甲基纤维素钠水溶液；

（7）酸化：将步骤（6）所得羧甲基纤维素钠水溶液与质量浓度40%的乙醇水溶液混合均匀，然后加入质量分数6~8%的盐酸，搅拌得到沉淀，所述盐酸的用量以加入盐酸后不再产生沉淀为准；用40%的乙醇水溶液洗涤沉淀物，放入烘箱，得到含水率为50~80%的H-CMC；

（8）钙化：将步骤（7）所得H-CMC与碳酸钙混合，所述碳酸钙的质量为H-CMC质量的30~50%，在室温下搅拌1~2小时，经过干燥、研磨、过筛后得到羧甲基纤维素钙。