CN107602708A - 一种高取代羟丙纤维素的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高取代羟丙纤维素的制备方法，具体过程为：将纤维素先粉碎后再通过氢氧化钠进行碱化，碱化后的纤维素经过氧化降解制备不同聚合度的纤维素，然后将不同聚合度的纤维素进行醚化处理，再通过酸调节pH后脱去溶剂，最终进行干燥制备羟丙纤维素。本发明在制备过程中通过对碱化后的纤维素进行氧化降解，可以得到不同聚合度的碱化纤维素，由于聚合度降低时，制备的羟丙纤维素的粘度也随之越低，进而可以制备不同粘度羟丙纤维素，制备工艺简单，并且产物的粘度可调，产物中羟丙基的含量可达60‑77.5％，同时产物的透光率可达93％以上。

Description

一种高取代羟丙纤维素的制备方法

技术领域

本发明属于有机化工领域，涉及一种高取代羟丙纤维素的制备方法

背景技术

羟丙纤维素是一种新型药用辅料，因其独特的水溶及醇溶特性，在薄膜包衣及缓控释制剂中广泛使用，尤其羟丙纤维素的低粘度规格的产品用做薄膜包衣材料具有其他纤维素衍生物的不可替代的优势。

目前国内生产羟丙纤维素多采用非均相溶剂法生产，如中国专利CN102617741中使用芳香族溶剂及脂肪醇类溶剂的二元溶剂，使用两步醚化法制备取代度高的羟丙纤维素。反应步骤较为繁琐，没有公布不同粘度规格的生产方法；中国专利CN201510031981.0中使用三元溶剂生产取代度高的羟丙纤维素，只公布了2％(g/g)浓度溶液粘度低于10mPa.s特低粘羟丙纤维素的制备方法，使用三元溶剂生产中操作较繁琐，且不能生产其他型号粘度规格的产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高取代羟丙纤维素的制备方法，在制备过程中通过对碱化后的纤维素进行氧化降解，可以得到不同聚合度的碱化纤维素，由于聚合度降低时，制备的羟丙纤维素的粘度也随之越低，进而可以制备不同粘度羟丙纤维素，制备工艺简单，并且产物的粘度可调，产物中羟丙基的含量可达60-77.5％，同时产物的透光率可达93％以上。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高取代羟丙纤维素的制备方法，包括以下步骤：

(1)粉碎：将100份的纤维素使用粉碎机粉碎；

(2)碱化：向碱化反应釜中加入1000份的水，搅拌下分批加入总量为100-200份的氢氧化钠固体并搅拌0.5-1小时使之充分溶解，向该反应釜夹套内通入温度低于20℃的冷却水，将反应釜内温度降至15-25℃，加入步骤1粉碎的纤维素，控制反应釜内温度在15-25℃范围内，碱化1.5-3小时，然后将物料离心至干燥；

(3)氧化降解：将碱化后的纤维素放入温度为40-60℃，相对湿度为30-55％的烘房内进行氧化降解一段时间；

(4)醚化：向醚化反应釜中加入脂肪烃溶剂800-1200份，脂肪醇溶剂130-260份，然后再加入合适聚合度范围的碱化纤维素，搅拌均匀；向反应釜中加入环氧丙烷240-360份；分两步温度升温与保温，第一阶段升温至40-50℃，保温2.5-4小时，第二阶段升温至70-80℃，保温1.5-3小时；

(5)中和：反应结束后，是反应釜内温度缓慢将至室温；加入15-30份的酸中和物料中液碱，调整溶液的pH在6.0-8.0范围内；

(6)脱溶洗涤：将步骤4中和后的物料传送至脱溶釜，升温至65-75℃，回收脂肪烃溶剂及脂肪醇溶剂，得到混合溶剂，经纯化后重复用于生产，向脱溶釜中加入800-1200份95℃水，开启搅拌充分搅拌20-30分钟后，沉降1-2小时后，抽出上层液体，重复一次操作。

(7)干燥粉碎：将洗涤好的物料经离心除去多余水分，放入烘箱温度在75-85℃烘至干燥，粉碎，分筛，包装。

进一步地，所述步骤中纤维素粉末的细度为通过100目标准检验筛不低于90％。

进一步地，所述步骤4中的脂肪烃溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷、异辛烷中的一种或多种。

进一步地，所述步骤4中的脂肪醇溶剂为甲醇、异丙醇、叔丁醇中的一种或多种。

进一步地，所述步骤5中的酸为盐酸、稀硫酸、甲酸、冰醋酸中的一种或两种。

进一步地，制备的所述高取代羟丙纤维素中羟丙基含量为60-77.5％，质量分数为2％的高取代羟丙纤维素水溶液的粘度范围为3-1000mPa.s，质量分数为2％的高取代羟丙纤维素水溶液在波长580nm的可见光的透过率大于93％。

本发明的有益效果：

本发明使用脂肪烃和脂肪醇组成的二元溶剂，使用碱化氧化降解后纤维素，一次加入一定量的环氧丙烷作为醚化剂，通过将碱化后的纤维素进行氧化降解，控制降解的时间可以制备不同聚合度的碱化纤维素，进而使制得的纤维素具有不同的粘度规格，最终制得取代度高的羟丙纤维素产品，羟丙基含量可达60-77.5％，2％(g/g)水溶液的粘度范围可至3-1000mPa.s，2％(g/g)水溶液在波长580nm的可见光的透过率大于93％，溶液颜色和澄清度好，产品质量稳定。

本发明制备的高取代羟丙纤维素用于醇溶或水溶薄膜包衣预混料中具有优良的性能，在常规制剂及缓控释制剂中具有广泛的应用。

具体实施方式

实施例1：

一种高取代羟丙纤维素的制备方法，具体如下：

(1)纤维素的粉碎：将100公斤的木浆(聚合度660)使用粉碎机粉碎，木浆粉末的细度全部通过100目标准检验筛；

(2)纤维素的碱化：制备1000升15％的氢氧化钠溶液，向该反应釜夹套内通入温度低于20℃的冷却水，将反应釜内温度降至15-25℃，加入100公斤的已粉碎过筛的木浆粉，控制反应釜内温度在15-25℃范围内，碱化3小时，然后取出物料经离心机脱去多余水分，得到287公斤碱化纤维素；

(3)氧化降解：将碱化纤维素置于温度为55-60℃、相对湿度为30-40％的烘房降解及干燥，碱化纤维素的聚合度和水分随时间的变化如下表：

表1 纤维素的聚合度和水分随存放时间的变化情况

存放时间	0小时	12小时	24小时	36小时	48小时
						平均聚合度	660	483	261	197	136
水分	120.4％	85.6％	59.5％	36.4％	21.0％

氧化降解48小时后，取出得到153.6公斤碱化纤维素。

(4)醚化：向反应釜中加入915公斤正己烷和叔丁醇235公斤后投入碱纤维素，加入水50公斤，抽真空，反应釜中吸入350公斤环氧丙烷，关闭接口阀；开蒸汽加热，升温至40-50℃反应3.5小时，再升温至70-80℃反应1.5小时，后关闭温度控制按钮；

(5)脱溶、洗涤、干燥：向反应釜中加入冰醋酸31公斤，中和调节pH至6.0左右，将物料打入脱溶釜，然后开加热蒸汽缓慢升温，回收正己烷及叔丁醇，得到混合溶剂，经纯化后重复用于生产，将釜内溶剂蒸完后，加入热水，继续搅拌，然后沉淀，抽出上层液体；

(6)粉碎分筛包装：产品检测后羟丙氧基含量为69.1％，2％(g/g)浓度溶液粘度为3.4mPa.s，用于粘度测试的溶液在波长为580nm的透光率为95.9％。

实施例2：

一种高取代羟丙纤维素的制备方法，具体如下：

(1)纤维素的粉碎：将100公斤的木浆(聚合度460)使用粉碎机粉碎，木浆粉末的细度全部通过100目标准检验筛；

(2)纤维素的碱化：制备1000升15％的氢氧化钠溶液，向该反应釜夹套内通入温度低于20℃的冷却水，将反应釜内温度降至15-25℃，加入100公斤的已粉碎过筛的木浆粉，控制反应釜内温度在15-25℃范围内，碱化3小时，然后取出物料经离心机脱去多余水分，得到256公斤碱化纤维素；

(3)氧化降解：浆碱化纤维素置于温度为55-60℃、相对湿度为30-40％的烘房降解及干燥，36小时后取出得到153公斤碱化纤维素；

(4)醚化：向反应釜中加入910公斤正己烷和叔丁醇200公斤后投入碱纤维素，加入水43公斤，抽真空，反应釜中吸入310公斤环氧丙烷，关闭接口阀；开蒸汽加热，升温至40-50℃反应3小时，再升温至70-80℃反应2小时，后关闭温度控制按钮；

(5)脱溶、洗涤、干燥：向反应釜中加入冰醋酸32公斤，中和调节pH至6.0左右，将物料打入脱溶釜，然后开加热蒸汽缓慢升温，回收正己烷及叔丁醇，得到混合溶剂，经纯化后重复用于生产，将釜内溶剂蒸完后，加入热水，继续搅拌，然后沉淀，抽出上层液体；

(6)粉碎分筛包装：产品检测后羟丙氧基含量为68.4％，2％(g/g)浓度溶液粘度为3.8mPa.s，用于粘度测试的溶液在波长为580nm的透光率为97.1％。

实施例3：

一种高取代羟丙纤维素的制备方法，具体如下：

(1)纤维素的粉碎：将100公斤的木浆(聚合度460)使用粉碎机粉碎，木浆粉末的细度全部通过100目标准检验筛；

(2)纤维素的碱化：制备1000升15％的氢氧化钠溶液，向该反应釜夹套内通入温度低于20℃的冷却水，将反应釜内温度降至20-25℃，加入100公斤的已粉碎过筛的木浆粉，控制反应釜内温度在20-25℃范围内，碱化3小时，然后取出物料经离心机脱去多余水分，得到223公斤碱化纤维素；

(3)醚化：向反应釜中加入910公斤正己烷和叔丁醇240公斤后投入碱化纤维素，抽真空，反应釜中吸入320公斤环氧丙烷，关闭接口阀；开蒸汽加热，升温至40-50℃反应3.5小时，再升温至70-80℃反应2小时，后关闭温度控制按钮；

(4)脱溶、洗涤、干燥：向反应釜中加入盐酸16.5公斤，中和调节pH至7.0，将物料打入脱溶釜，将物料打入脱溶釜，然后开加热蒸汽缓慢升温，回收正己烷及叔丁醇，得到混合溶剂，经纯化后重复用于生产，将釜内溶剂蒸完后，加入热水，继续搅拌，然后沉淀，抽出上层液体；

(5)粉碎分筛包装：产品检测后羟丙氧基含量为67.8％，2％(g/g)浓度溶液粘度为287.1mPa.s，用于粘度测试的溶液在波长为580nm的透光率为96.8％。

实施例4

一种高取代羟丙纤维素的制备方法，具体如下：

(1)纤维素的粉碎：将100公斤的木浆(聚合度682)使用粉碎机粉碎，木浆粉末的细度全部通过100目标准检验筛；

(2)纤维素的碱化：制备1000升15％的氢氧化钠溶液，向该反应釜夹套内通入温度低于20℃的冷却水，将反应釜内温度降至15-20℃，加入100公斤的已粉碎过筛的木浆粉，控制反应釜内温度在15-20℃范围内，碱化2-3小时，然后，取出物料经离心机脱去多余水分，得到294公斤碱化纤维素；

(3)醚化：向反应釜中加入860公斤正己烷和叔丁醇210公斤后投入碱纤维素，抽真空，反应釜中吸入360公斤环氧丙烷，关闭接口阀；开蒸汽加热，升温至45-55℃反应3.5小时，再升温至65-80℃反应2小时；

(4)脱溶、洗涤、干燥：向反应釜中加入盐酸15.9公斤，中和调节pH至6.0左右，将物料打入脱溶釜，将物料打入脱溶釜，然后开加热蒸汽缓慢升温，回收正己烷及叔丁醇，得到混合溶剂，经纯化后重复用于生产，将釜内溶剂蒸完后，加入热水，继续搅拌，然后沉淀，抽出上层液体；

粉碎分筛包装：产品检测后羟丙氧基含量为66.7％，2％(g/g)浓度溶液粘度为964mPa.s，用于粘度测试的溶液在波长为580nm的透光率为97.8％。

实施例1-4中的正己烷可以由环己烷、正庚烷、异辛烷中的一种或多种替代；叔丁醇可以由甲醇、异丙醇中的一种或多种替代。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种高取代羟丙纤维素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)粉碎：将100份的纤维素使用粉碎机粉碎；

(2)碱化：向碱化反应釜中加入1000份的水，搅拌下分批加入总量为100-200份的氢氧化钠固体并搅拌0.5-1小时使之充分溶解，向该反应釜夹套内通入温度低于20℃的冷却水，将反应釜内温度降至15-25℃，加入步骤1粉碎的纤维素，控制反应釜内温度在15-25℃范围内，碱化1.5-3小时，然后将物料离心至干燥；

(3)氧化降解：将碱化后的纤维素放入温度为40-60℃，相对湿度为30-55％的烘房内进行氧化降解一段时间；

(4)醚化：向醚化反应釜中加入脂肪烃溶剂800-1200份，脂肪醇溶剂130-260份，然后再加入合适聚合度范围的碱化纤维素，搅拌均匀；向反应釜中加入环氧丙烷240-360份；分两步温度升温与保温，第一阶段升温至40-50℃，保温2.5-4小时，第二阶段升温至70-80℃，保温1.5-3小时；

(5)中和：反应结束后，将反应釜内温度缓慢降至室温；加入15-30份的酸中和物料中氢氧化钠，调整溶液的pH在6.0-8.0范围内；

(6)脱溶洗涤：将步骤4中和后的物料传送至脱溶釜，升温至65-75℃，回收脂肪烃溶剂及脂肪醇溶剂，得到混合溶剂，经纯化后重复用于生产，向脱溶釜中加入800-1200份95℃水，开启搅拌充分搅拌20-30分钟后，沉降1-2小时后，抽出上层液体，重复一次操作。

(7)干燥粉碎：将洗涤好的物料经离心除去多余水分，放入烘箱温度在75-85℃烘至干燥，粉碎，分筛，包装。

2.根据权利要求1所述的一种高取代羟丙纤维素的制备方法，其特征在于，所述步骤中纤维素粉末的细度为通过100目标准检验筛不低于90％。

3.根据权利要求1所述的一种高取代羟丙纤维素的制备方法，其特征在于，所述步骤4中的脂肪烃溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷、异辛烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种高取代羟丙纤维素的制备方法，其特征在于，所述步骤4中的脂肪醇溶剂为甲醇、异丙醇、叔丁醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种高取代羟丙纤维素的制备方法，其特征在于，所述步骤5中的酸为盐酸、稀硫酸、甲酸、冰醋酸中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种高取代羟丙纤维素的制备方法，其特征在于，制备的所述高取代羟丙纤维素中羟丙基含量为60-77.5％，质量分数为2％的高取代羟丙纤维素水溶液的粘度范围为3-1000mPa.s，质量分数为2％的高取代羟丙纤维素水溶液在波长580nm的可见光的透过率大于93％。