CN106336462A - 一种羧甲基纤维素钾的制备方法 - Google Patents

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CN106336462A CN201610891469.8A CN201610891469A CN106336462A CN 106336462 A CN106336462 A CN 106336462A CN 201610891469 A CN201610891469 A CN 201610891469A CN 106336462 A CN106336462 A CN 106336462A
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carboxymethyl cellulose
potassium
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cmc
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张长青
何玉明
张海涛
陈静
李友琦
郭鸿雁
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Chongqing Lihong Fine Chemicals Co Ltd
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Chongqing Lihong Fine Chemicals Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B11/00—Preparation of cellulose ethers
    • C08B11/20—Post-etherification treatments of chemical or physical type, e.g. mixed etherification in two steps, including purification

Abstract

本发明涉及一种羧甲基纤维素钾的制备方法。本发明提供的一种羧甲基纤维素钾的制备方法包括步骤：酸化反应：将CMC‑Na和稀硫酸水溶液混合均匀，常温下充分搅拌进行酸化反应，反应完用水搅拌洗涤，离心过滤去除滤液；主反应；离心后的产品与氢氧化钾和乙醇混合均匀，在20‑60℃反应；后处理：反应后的物料经洗涤、离心、烘干、粉碎得产品。本发明提供的制备方法制备的羧甲基纤维素钾产品取代均匀性能好、抗盐性能高，用于烟草行业和肥料行业中，具有较好的市场前景；此外，本发明提供的方法原料简单易得，反应工艺也易于工业化。

Description

一种羧甲基纤维素钾的制备方法
技术领域
本发明属于天然高分子材料化学改性领域，具体涉及一种羧甲基纤维素钾的制备方法。
背景技术
在食品工业中，羧甲基纤维素钠(英文缩写CMC-Na)已作为常用的食品添加剂进行使用，而研究发现钠离子的过量摄入会导致糖尿病、高血压、心血管病等疾病，所以在日常生活中要降低钠的食用量，同时还可以用部分钾盐来代替钠盐。
在石油工业中，水基钻井过程中常出现井塌、卡钻等井下复杂情况，这大多是由于钻到泥页岩地层时，粘土的水化膨胀与分散所造成的。因此，采用化学剂控制钻井液介质进入地层，抑制泥页岩水化膨胀与分散，是一种稳定井壁、保证正常钻井的重要手段，研究表明在抑制剂的使用中，羧甲基纤维素钾(英文缩写CMC-K)在抑制岩土水化膨胀的效果要明显好于CMC-Na。
此外，CMC-K还可用于烟草行业和肥料行业中，具有较好的市场前景。所以可以预见在未来CMC-K的需求量会大大增加。
现有技术中，制备的CMC-K产品通常取代均匀性不好、耐盐性较差，并且其制备方法制备周期长，制备成本高、其醚化剂的利用率不高，这都大大限制了CMC-K的制备及应用。如授权公布号为CN101942028B专利名称为“一种羧甲基纤维素钾的生产方法”，其中第三步反应需要在惰性气体保护下进行反应，这就无疑增加了制备成本和周期。申请人早在2011年已申请过相关专利，授权公布号为CN102286108B专利名称为“一种羧甲基纤维素钾的制备方法”，但其中需要加入氯乙酸进行反应，为了进一步降低制备成本、减少三废排放、降低废水处理成本，申请人在此基础上对该技术进行了再次改进。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种取代均匀性能好、抗盐性能高、生产设备投资少的羧甲基纤维素钾的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种羧甲基纤维素钾的制备方法包括步骤：
A.酸化反应：将CMC-Na和稀硫酸水溶液混合均匀，常温下充分搅拌进行酸化反应，反应完用水搅拌洗涤，离心过滤去除滤液；
B.主反应：离心后的产品与氢氧化钾和乙醇混合均匀，在20-60℃反应；
C.后处理：反应后的物料经洗涤、离心、烘干、粉碎得产品。
进一步的，所述步骤A中CMC-Na水分含量为15-55％。即CMC-Na中水分含量占CMC-Na湿重的15-55％。
进一步的，所述步骤A中使用的稀硫酸水溶液浓度为10-40％。即稀硫酸水溶液质量分数为10-40％。
进一步的，所述步骤B中乙醇水溶液浓度为70-95％。
进一步的，所述硫酸溶液和羧甲基纤维素钠的质量比为(7.5-12.5)：1；氢氧化钾和羧甲基纤维素钠的质量比为(0.1-1.4)：1；乙醇溶液和羧甲基纤维素钠的质量比为(5.7-29.5)：1。
进一步的，所述步骤B中主反应时间为40-210min。
进一步的，所述步骤A中酸化反应时间为30-150min。
综上所述，本发明提供的制备方法制备的羧甲基纤维素钾产品取代均匀性能好、抗盐性能高，用于烟草行业和肥料行业中，具有较好的市场前景；此外，本发明提供的方法原料简单易得，反应工艺也易于工业化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。所述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例一至四中所述的质量倍数均是以羧甲基纤维素钠粉末质量为基数进行计算，而所提及的浓度如无特殊说明均指质量分数，例如：将一定量羧甲基纤维素钠粉末，8.5倍质量的浓度10％硫酸水溶液，即质量分数为10％硫酸水溶液的加入量是所加入的羧甲基纤维素钠粉末质量的8.5倍。
实施例一至四中所述的粘度的测量条件均为：1％水溶液，NDJ-79型旋转粘度仪，25℃条件下检测。实施例一至四中所述的取代度是按照GB 1904-2005《食品添加剂羧甲基纤维素钠》中5.5方法检测，其中取代度计算公式中数值0.08换数值为0.096。
实施例一
将一定量羧甲基纤维素钠粉末(1％NDJ-79粘度600，取代度0.95)、8.5倍质量的浓度10％硫酸水溶液混合均匀，搅拌反应120min；离心后将一定量的水加入产品中，搅拌洗涤，离心分离制得CMC-H；将0.9倍质量的氢氧化钾固体加入到23.5倍质量的浓度为70％的乙醇溶液，搅拌混合均匀后加入反应釜内，将CMC-H加入反应釜中，搅拌反应90min，控制反应温度为30℃；反应后冷却至常温，经过洗涤、中和、离心、干燥、粉碎后得到精制羧甲基纤维素钾成品，取代度为0.93，1％B型粘度2835cps，B型酸粘比0.83，B型盐粘比1.05。
实施例二
将一定量羧甲基纤维素钠粉末(1％NDJ-79粘度680，取代度0.96)、12.5倍质量的浓度20％硫酸水溶液混合均匀，搅拌反应150min；离心后将一定量的水加入产品中，搅拌洗涤，离心分离制得CMC-H；将1.4倍质量的氢氧化钾固体加入到29.5倍质量的浓度为80％的乙醇溶液，搅拌混合均匀后加入反应釜内，将CMC-H加入反应釜中，搅拌反应120min，控制反应温度为50℃；反应后冷却至常温，经过洗涤、中和、离心、干燥、粉碎后得到精制羧甲基纤维素钾成品，取代度为0.92，1％B型粘度3647cps，B型酸粘比0.78，B型盐粘比1.06。
实施例三
将一定量羧甲基纤维素钠粉末(1％NDJ-79粘度650，取代度0.94)、10.0倍质量的浓度20％硫酸水溶液混合均匀，搅拌反应60min；离心后将一定量的水加入产品中，搅拌洗涤，离心分离制得CMC-H；将1.1倍质量的氢氧化钾固体加入到12.0倍质量的浓度为90％的乙醇溶液，搅拌混合均匀后加入反应釜内，将CMC-H加入反应釜中，搅拌反应180min，控制反应温度为40℃；反应后冷却至常温，经过洗涤、中和、离心、干燥、粉碎后得到精制羧甲基纤维素钾成品，取代度为0.92，NDJ-79型粘度计测量的1％水溶液粘度为1080mPa.s，1％B型粘度3356cps，B型酸粘比0.77，B型盐粘比1.02。
实施例四
将一定量羧甲基纤维素钠粉末(1％NDJ-79粘度610，取代度0.93)、11.0倍质量的浓度30％硫酸水溶液混合均匀，搅拌反应90min；离心后将一定量的水加入产品中，搅拌洗涤，离心分离制得CMC-H；将0.6倍质量的氢氧化钾固体加入到17.5倍质量的浓度为90％的乙醇溶液，搅拌混合均匀后加入反应釜内，将CMC-H加入反应釜中，搅拌反应210min，控制反应温度为60℃；反应后冷却至常温，经过洗涤、中和、离心、干燥、粉碎后得到精制羧甲基纤维素钾成品，取代度为0.91，1％B型粘度3047cps，B型酸粘比0.98，B型盐粘比1.18。
实施例五
将一定量羧甲基纤维素钠粉末(1％NDJ-79粘度680，取代度0.92)、7.5倍质量的浓度40％硫酸水溶液混合均匀，搅拌反应30min；离心后将一定量的水加入产品中，搅拌洗涤，离心分离制得CMC-H；将0.1倍质量的氢氧化钾固体加入到5.7倍质量的浓度为95％的乙醇溶液，搅拌混合均匀后加入反应釜内，将CMC-H加入反应釜中，搅拌反应40min，控制反应温度为20℃；反应后经过洗涤、中和、离心、干燥、粉碎后得到精制羧甲基纤维素钾成品，取代度为0.90，1％B型粘度2985cps，B型酸粘比0.76，B型盐粘比0.99。

Claims (7)

1.一种羧甲基纤维素钾的制备方法，其特征在于：包括步骤：
A.酸化反应：将CMC-Na和稀硫酸水溶液混合均匀，常温下充分搅拌进行酸化反应，反应完用水搅拌洗涤，离心过滤去除滤液；
B.主反应：离心后的产品与氢氧化钾和乙醇混合均匀，在20-60℃反应；
C.后处理：反应后的物料经洗涤、离心、烘干、粉碎得产品。
2.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钾的制备方法，其特征在于：所述步骤A中CMC-Na水分含量为15-55％。
3.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钾的制备方法，其特征在于：所述步骤A中使用的稀硫酸水溶液浓度为10-40％。
4.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钾的制备方法，其特征在于：所述步骤B中乙醇水溶液浓度为70-95％。
5.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钾的制备方法，其特征在于：所述硫酸溶液和羧甲基纤维素钠的质量比为(7.5-12.5)：1；所述氢氧化钾和羧甲基纤维素钠的质量比为(0.1-1.4)：1；所述乙醇溶液和羧甲基纤维素钠的质量比为(5.7-29.5)：1。
6.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钾的制备方法，其特征在于：所述步骤B中主反应时间为40-210min。
7.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钾的制备方法，其特征在于：所述步骤A中酸化反应时间为30-150min。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2227146C2 (ru) * 2002-04-01 2004-04-20 Абрамас Лейба Абелович Способ получения калиевой соли карбоксиметилцеллюлозы
CN101942028A (zh) * 2010-09-30 2011-01-12 华南理工大学 一种羧甲基纤维素钾的生产方法
CN102558366A (zh) * 2011-12-31 2012-07-11 重庆力宏精细化工有限公司 一种羧甲基纤维素铵的制备方法

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