DE112013005913T5 - Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch ein Teilneutralisationsverfahren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch ein Teilneutralisationsverfahren Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch ein Teilneutralisationsverfahren und das Verfahren umfasst: Reagieren von Cellulose mit einem Alkalisierungsmittel, um alkalisierte Cellulose zu erhalten; Reagieren der alkalisierten Cellulose mit einem Veretherungsmittel, um Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten; Durchführen einer ersten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose; Zersetzen der Hydroxyalkyl-Cellulose, wobei Wasserstoffperoxid verwendet wird; und Durchführen einer zweiten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose. Durch das oben genannte Verfahren kann Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität hergestellt werden, während ein Verfahrensproblem, wie zum Beispiel Quellung, die durch die Zersetzung bei einer Säurebehandlung auftreten kann, verhindert wird.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch ein Teilneutralisationsverfahren und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch das Einführen von einem Teilneutralisationsverfahren während eines Verfahrens zur Synthetisierung von Hydroxyalkyl-Cellulose, das heißt die Zugabe von Wasserstoffperoxid nach einer ersten Neutralisation, um eine Reaktion durchzuführen, und dann das Durchführen einer zweiten Neutralisation.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Hydroxyalkyl-Cellulose ist eine Sorte von Celluloseether, die durch das Reagieren von Cellulose und einem Alkylenoxid-basierenden Veretherungsmittel erhalten wird, und sie ist ein umweltfreundliches, wasserlösliches Polymer, das eine ausgezeichnete Wasserlöslichkeit und Verdickungsfähigkeit hat und folglich umfangreich für Farben, den täglichen Bedarf, zum Konstruieren, für Emulsionspolymerisation und dergleichen verwendet wird.
  • Hydroxyalkyl-Cellulose wird, wie in der 1 dargestellt, im Allgemeinen durch Zugabe von Cellulose, die ein Hauptrohmaterial ist, in ein Reaktionslösungsmittel, durch Zugabe von einem Alkalisierungshilfsmittel, um eine Alkalisierung für eine vorbestimmte Zeit durchzuführen und folglich alkalische Cellulose zu bilden, durch Zugabe von einem Veretherungsmittel (zum Beispiel ein Alkylen-basierendes Veretherungsmittel (Ethylenoxid)) und durch eine Erhöhung der Temperatur auf 100°C, um eine Reaktion durchzuführen, gebildet und anschließend wird eine Kühlung auf 60°C durchgeführt und dann wird ein Oxidierungsmittel zugegeben, um eine Neutralisation durchzuführen. Danach wird ein Nachverfahren, wie zum Beispiel Trennungs-, Filter-, Trockungs- und Pulverisierungsverfahren, durchgeführt, um Hydroxyalkyl-Cellulose in einer Pulverphase herzustellen.
  • Die physikalischen Eigenschaften der wie oben beschrieben hergestellten Hydroxyalkyl-Cellulose werden durch eine Viskosität von einer Lösung der Hydroxyalkyl-Cellulose repräsentiert, und die Viskosität kann durch den Polymerisationsgrad der Cellulose eingestellt werden, die überwiegend als ein Rohmaterial verwendet wird. Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität, die zur Polymerisation und für dielektrische Zwecke eingesetzt wird, kann jedoch nicht durch das oben genannte Verfahren hergestellt werden.
  • Aus diesem Grund wird, um Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität herzustellen, umfangreich ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität verwendet, bei dem ein Endprodukt mit Chlor, Wasserstoffperoxid und dergleichen säurebehandelt wird, das dann Synthese-, Wasch- und Pulverisierungsverfahren unterzogen wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch Säurebehandlung des Endprodukts erfordert jedoch Investitionen in zusätzliche Ausrüstung und einen ausreichenden Platz für die zusätzliche Ausrüstung, und es hat den Nachteil, dass durch ein zusätzliches Verfahren die Produktivität verringert wird.
  • Deshalb haben die vorliegenden Erfinder ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität untersucht, um den oben genannten Nachteil zu beheben, und sie haben herausgefunden, dass Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch das Einführen eines Teilneutralisationsverfahrens während eines Verfahrens zur Synthese von Hydroxyalkyl-Cellulose hergestellt werden kann, das heißt das Einführen von Wasserstoffperoxid nach einer ersten Neutralisation, um eine Reaktion durchzuführen, und dann das Durchführen einer zweiten Neutralisation, wodurch die vorliegende Erfindung vervollständigt ist.
  • Offenbarung
  • Technisches Problem
  • Ein Problem, das es von der vorliegenden Erfindung zu lösen gilt, ist ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch das Einführen eines Teilneutralisationsverfahrens während eines Verfahrens zur Synthese von Hydroxyalkyl-Cellulose bereitzustellen.
  • Technische Lösung
  • Um das Problem zu lösen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch ein Teilneutralisationsverfahrens bereit, wobei das Verfahren umfasst: Reagieren von Cellulose mit einem Alkalisierungsmittel, um alkalisierte Cellulose zu erhalten; Reagieren der alkalisierten Cellulose mit einem Veretherungsmittel, um Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten; Durchführen einer ersten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose; Zersetzen der Hydroxyalkyl-Cellulose, wobei Wasserstoffperoxid verwendet wird; und Durchführen einer zweiten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität ist es bevorzugt, dass ein Neutralisationsverhältnis von der ersten Neutralisation 40 bis 80% ist und ein Neutralisationsverhältnis von der zweiten Neutralisation 20 bis 60% ist.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass eine Zugabemenge an Wasserstoffperoxid, die zwischen der ersten Neutralisation und der zweiten Neutralisation zugeben wird, in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% liegt, basierend auf dem Gesamtgewicht der Hydroxyalkyl-Cellulose.
  • Ferner kann die Reaktionszeit des zugegebenen Wasserstoffperoxids entsprechend einer Temperaturbedingung verändert werden, aber eine Reaktion ist innerhalb von etwa 20 Minuten bis 60 Minuten beendet.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität ist es bevorzugt, dass nach der zweiten Neutralisation ein Nachverfahren, das aus Waschen, Filtern, Trocknen, Pulverisieren und Aufteilen gebildet wird, durchgeführt wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen
  • In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität ist es möglich Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität herzustellen, während ein Verfahrensproblem, wie zum Beispiel Quellung, die durch die Zersetzung bei einer Säurebehandlung auftreten kann, durch das Einführen eines Teilneutralisationsverfahrens während eines Syntheseverfahrens verhindert wird.
  • Ferner ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität möglich eine Viskosität der Hydroxyalkyl-Cellulose einzustellen, indem ein Neutralisationsverhältnis und ein Wasserstoffperoxidgehalt eingestellt werden.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose aus dem Stand der Technik darstellt.
  • Die 2, ist ein Flussdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität mittels einer Teilneutralisation darstellt.
  • Beste Ausführungsform
  • Nachstehend ist die vorliegende Erfindung mehr im Detaille mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Mit Bezugnahme auf die 2, die ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch eine Teilneutralisation darstellt, umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität: Reagieren von Cellulose mit einem Alkalisierungsmittel, um alkalisierte Cellulose zu erhalten (S11); Reagieren der alkalisierten Cellulose mit einem Veretherungsmittel, um Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten (S12); Durchführen einer ersten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose (S13); Zersetzen der Hydroxyalkyl-Cellulose, wobei Wasserstoffperoxid verwendet wird (S14); und Durchführen einer zweiten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose (S15).
  • In dem Schritt des Reagierens der Cellulose mit dem Alkalisierungsmittel, um alkalisierte Cellulose zu erhalten (S11), wird, nachdem die Cellulose und ein Reaktorlösungsmittel zu einem Reaktor zugegeben worden sind, das Alkalisierungsmittel zugegeben, um die Cellulose zu alkalisieren.
  • Der Schritt des Erhaltens der alkalisierten Cellulose kann mit einem Reaktanten und unter einer Reaktionsbedingung durchgeführt werden, die allgemein auf diesem Gebiet verwendet werden, und zum Beispiel kann im Fall der Cellulose eine Form verwendet werden, die durch das Aufschließen von Cellulose, die aus Baumwolle oder Holz gewonnen wurde, erhalten wird, und als das Reaktionslösungsmittel können Wasser, tert-Butylalkohol, Isopropylalkohol, Aceton und dergleichen alleine oder in Kombination verwendet werden, das Reaktionslösungsmittel ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es ist bevorzugt, dass das Reaktionslösungsmittel mit einem 6 bis 15-fachen Gehalt, basierend auf dem Gewicht der Cellulose, verwendet wird.
  • Natriumhydroxid, das üblicherweise auf diesem Gebiet verwendet wird, kann als das Alkalisierungsmittel verwendet werden und für eine davon verwendete Menge kann ein Bereich übernommen werden, der üblicherweise in diesem Gebiet verwendet wird.
  • In dem Schritt (S12) des Reagierens der alkalisierten Cellulose, die in dem Schritt (S11) erhalten wird, mit dem Veretherungsmittel, um Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten, wird die Temperatur, nachdem das Veretherungsmittel zu der alkalisierten Cellulose zugeben worden ist, erhöht, um die Reaktion durchzuführen.
  • Ähnlich kann der Schritt der Veretherung der alkalisierten Cellulose mit einem Reaktanten und unter einer Reaktionsbedingung durchgeführt werden, die üblicherweise auf diesem Gebiet verwendet werden, und zum Beispiel kann ein Alkylen-basierendes Oxid als das Veretherungsmittel verwendet werden und das Veretherungsmittel ist vorzugsweise ein Ethylenoxid. Das Veretherungsmittel kann in Bezug auf die Cellulose mit einem Gewichtsverhältnis von 0,6 bis 1,5 reagiert werden, und in diesem Fall werden die Reaktionstemperatur und der Druck so eingestellt, dass das Veretherungsmittel in eine Cellulosekette mit einer vorbestimmten Menge oder mehr gleichmäßig substituiert werden kann, und es ist bevorzugt, dass auf Grund eines Problems, wie zum Beispiel der Stabilität, ein Maximaldruck bestätigt wird. Genauer gesagt, die Reaktionstemperatur beginnt in einem frühen Stadium bei 10 bis 30°C und wird auf etwa 90 bis 120°C erhöht, nachdem das Veretherungsmittel zugegeben worden ist, und es gibt entsprechend der Temperatur einen geringen Unterschied im Reaktionsdruck, es ist jedoch bevorzugt, dass der Maximaldruck in einem Bereich von 6 bis 9 kgf/cm2 ist.
  • Wenn die Reaktion beendet ist, dann wird die Temperatur wieder auf 50 bis 70°C verringert.
  • In dem Schritt des Durchführens einer ersten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose (S13), wird ein Neutralisierungsmittel zu der Hydroxyalkyl-Cellulose, die in dem Schritt (S12) herhalten wurde, zugebenen um die Neutralisierung durchzuführen. Als das Neutralisierungsmittel können hier alle Oxidationsmittel verwendet werden und im Allgemeinen werden für Hydroxyalkyl-Cellulose hauptsächlich Salpetersäure, Essigsäure, Chlorwasserstoffsäure und dergleichen verwendet und sie können in einem Verdünnungszustand von 40 bis 90% verwendet werden.
  • Eine verwendete Menge an Neutralisierungsmittel meint eine Menge an Oxidationsmittel, die pro einem anfänglichen zugegebenen Alkalisierungsmittel (Natriumhydroxid) zugegeben wird, und sie ist üblicherweise eine Molmenge, die gleich oder höher ist, und die Menge ist so ausgelegt, dass nach der Synthese eine Schlämme in saurem oder neutralen Zustand aufrechterhalten wird.
  • Weil eine Neutralisationsreaktion sehr schnell durchgeführt wird, gibt es keine bestimmte zeitliche Beschränkung, die Neutralisationsreaktion wird jedoch während eines gewöhnlichen Verfahrensbetriebs für 10 Minuten oder mehr durchgeführt, und sie wird vorzugsweise bei 40°C oder mehr durchgeführt. Ferner ist es bevorzugt, dass die Neutralisationsreaktion unter dem Reaktionsdruck, der Normaldruck oder ein leichter Druck (etwa 1 kgf/cm2) ist, durchgeführt wird.
  • Es ist bevorzugt, dass ein Neutralisationsverhältnis während der ersten Neutralisation 40 bis 80% ist. Hier meint das Neutralisationsverhältnis ein Verhältnis des zugegebenen Oxidationsmittels, welches zugegeben wurde, um das Alkalisierungsmittel, das in einem frühen Stadium der Reaktion zugegeben wurde, zu neutralisieren.
  • In dem Fall, in dem ein erstes Neutralisierungsverhältnis, wenn Wasserstoffperoxid zugegeben wird, gering ist, ist ein Produkt zu Gelbildung geeignet, und im Gegensatz dazu, in dem Fall, in dem das erste Neutralisierungsverhältnis hoch ist, tritt in geringem Ausmaß eine Verringerung in der Viskosität gemäß der Zugabemenge an Wasserstoffperoxid auf.
  • In dem Schritt der Zersetzung der Hydroxyalkyl-Cellulose, wobei Wasserstoffperoxid verwendet wird (S14), wird die Hydroxyalkyl-Cellulose durch die Zugabe von Wasserstoffperoxid zersetzt. In diesem Fall kann Wasserstoffperoxid mit einem Gehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Hydroxyalkyl-Cellulose, zugegeben werden. Es ist bevorzugt, dass eine interne Temperatur und ein interner Druck des Reaktors bei 45 bis 75°C beziehungsweise 0 bis 3 kgf/cm2 ist.
  • Eine Zersetzungsreaktion mittels Wasserstoffperoxid kann bei Normaldruck durchgeführt werden, nachdem aber durch Wasserstoffperoxid Sauerstoff erzeugt wird, kann auf Grund von diesbezüglichen Stabilitätsproblemen die Reaktion durchgeführt werden, indem Stickstoff, welcher ein inertes Gas ist, eingefüllt wird. Dementsprechend ist der Reaktionsdruck eine selektive Angelegenheit und es ist bevorzugt, dass die Reaktion bei etwa Normaldruck oder etwa 2 kgf/cm2 durchgeführt wird und die Zersetzungsreaktion des Wasserstoffperoxids innerhalb von 20 bis 60 Minuten beendet ist. In dem Fall, in dem die Zeit weniger als 20 Minuten ist, weil keine ausreichende Zersetzung durchgeführt wird, kann keine ultrageringe Viskosität erwartet werden, und selbst wenn die Zeit mehr als 60 Minuten ist, weil keine weitere Zersetzung durchgeführt wird, ist es bevorzugt, dass die Zeit für die Zersetzungsreaktion des Wasserstoffperoxids 20 bis 60 Minuten ist.
  • In dem Schritt des Durchführens einer zweiten Neutralisation (S15) wird das Neutralisierungsmittel zu der Hydroxyalkyl-Cellulose, die in dem Schritt (S14) zersetzt wurde, zugegeben, um die Neutralisierung durchzuführen. Das Neutralisierungsmittel, die Reaktionstemperatur und der Druck, die während der ersten Neutralisation verwendet wurden, sind während der zweiten Neutralisation gleich. Es ist bevorzugt, dass ein zweites Neutralisationsverhältnis 20 bis 60% ist.
  • Nach der zweiten Neutralisation wird ein Nachverfahren, das aus Waschen, Filtern, Trocknen, Pulverisieren, Aufteilen und dergleichen gebildet wird, durchgeführt und es kann durch ein auf dem Gebiet übliches Verfahrendurchgeführt werden.
  • Zum Beispiel, werden das Waschen und Filtern in Stufen mittels eines Mischlösungsmittels aus Aceton/Wasser durchgeführt, wobei Aceton in dem Bereich von einer geringen Konzentration zu einer hohen Konzentration verwendet wird. Das Trocknen und Pulverisieren werden durch ein übliches Verfahren auf diesem Gebiet durchgeführt und die Klassifizierung in Produkte, die eine vorbestimmte Größe oder weniger haben, wird durch das Aufteilen durchgeführt, um ein Endprodukt, das heißt Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität, fertigzustellen.
  • Die Hydroxyalkyl-Cellulose mit einer ultrageringen Viskosität hat hier im Allgemeinen eine Viskosität von 500 cps oder weniger, wenn sie mit einem Gehalt von 2 Gew.-% in Wasser gelöst wird, und sie wird häufig zur Polymerisation oder in dielektrischen Bereichen verwendet.
  • Nachstehend ist die vorliegende Erfindung mehr im Detaille mit Bezug auf Beispiele beschrieben, die vorliegende Erfindung wird jedoch nicht durch die folgenden Beispiele beschränkt.
  • Beispiel 1
  • Zu dem Druckreaktor wurde Cellulose (200 g) zugegeben, als das Reaktorlösungsmittel wurden 2000 ml des Mischlösungsmittels aus tert-Butylalkohol/Isopropylalkohol/Wasser (Gewichtsverhältnis = 83:6:11) zugegeben, als das Alkylierungsmittel wurde Natriumhydroxid (120 g) zugegeben und die Reaktion wurde unter starker Bewegung bei 25°C durchgeführt, um alkalisierte Cellulose zu erhalten. Anschließend, nachdem Ethylenoxid (220 g) zugegeben worden war, wurde die Reaktionstemperatur auf 100°C erhöht und die Reaktion wurde unter dem Druck von 8 kgf/cm2 durchgeführt. Nachdem die Temperatur erhöht worden war, wurde die Reaktion bei derselben Temperatur für 60 Minuten durchgeführt, und als die Reaktion beendet war, wurde die Temperatur auf 60°C verringert und als das Neutralisierungsmittel wurde die 60% Salpetersäure (64 g) zugegeben, um die erste Neutralisation mit etwa 60% durchzuführen. Nach 10 Minuten, wurde die 10% wässerige Wasserstoffperoxidlösung (30 g) zugegeben und die Reaktion wurde dann für 30 Minuten durchgeführt. Als die Reaktion beendet war, wurde als das Neutralisierungsmittel wieder die 60% Salpetersäure zugegeben, um die zweite Neutralisation durchzuführen. Nachdem die Neutralisation beendet war, wurden 2000 ml des Mischlösungsmittels aus Aceton/Wasser mit der Konzentration 80%, 85%, 92% und 97% verwendet, um in Stufen das Waschen und Filtern und dann das Trocken durchzuführen und auf diese Weise Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten.
  • Beispiele 2 bis 6
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in dem Beispiel 1 mit Bezugnahme auf die folgende Tabelle 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das Neutralisationsverhältnis, die Zugabemenge von Wasserstoffperoxid und die Reaktionszeit des Wasserstoffperoxids verändert wurden, wodurch Hydroxyalkyl-Cellulose erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Zu dem Druckreaktor wurde Cellulose (200 g) zugegeben, als das Reaktorlösungsmittel wurden 2000 ml des Mischlösungsmittels aus tert-Butylalkohol/Isopropylalkohol/Wasser (Gewichtsverhältnis = 83:6:11) zugegeben, als das Alkylierungsmittel wurde Natriumhydroxid (120 g) zugegeben und die Reaktion wurde unter starker Bewegung bei 25°C durchgeführt, um alkalisierte Cellulose zu erhalten. Anschließend, nachdem Ethylenoxid (220 g) zugegeben worden war, wurde die Reaktionstemperatur auf 100°C erhöht und die Reaktion wurde unter dem Druck von 8 kgf/cm2 durchgeführt. Nachdem die Temperatur erhöht worden war, wurde die Reaktion bei derselben Temperatur für 60 Minuten durchgeführt, und als die Reaktion beendet war, wurde die Temperatur auf 60°C verringert. Nachdem die 10% wässerige Wasserstoffperoxidlösung (6 g) zugegeben worden war, wurde die Reaktion für 30 Minuten durchgeführt. Als die Reaktion beendet war, wurde als das Neutralisierungsmittel die 60% Salpetersäure (160 g) zugegeben, um die Neutralisation durchzuführen. Nachdem die Neutralisation beendet war, wurden 2000 ml des Mischlösungsmittels aus Aceton/Wasser mit der Konzentration 80%, 85%, 92% und 97% verwendet, um in Stufen das Waschen und Filtern und dann das Trocken durchzuführen und auf diese Weise Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiele 2 bis 3
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in dem Vergleichsbeispiel 1 mit Bezugnahme auf die folgende Tabelle 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Wasserstoffperoxid verändert wurde, wodurch Hydroxyalkyl-Cellulose erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Zu dem Druckreaktor wurde Cellulose (200 g) zugegeben, als das Reaktorlösungsmittel wurden 2000 ml des Mischlösungsmittels aus tert-Butylalkohol/Isopropylalkohol/Wasser (Gewichtsverhältnis = 83:6:11) zugegeben, als das Alkylierungsmittel wurde Natriumhydroxid (120 g) zugegeben und die Reaktion wurde unter starker Bewegung bei 25°C durchgeführt, um alkalisierte Cellulose zu erhalten. Anschließend, nachdem Ethylenoxid (220 g) zugegeben worden war, wurde die Reaktionstemperatur auf 100°C erhöht und die Reaktion wurde unter dem Druck von 8 kgf/cm2 durchgeführt. Nachdem die Temperatur erhöht worden war, wurde die Reaktion bei derselben Temperatur für 60 Minuten durchgeführt, und als die Reaktion beendet war, wurde die Temperatur auf 60°C verringert und als das Neutralisierungsmittel wurde die 60% Salpetersäure (160 g) zugegeben, um eine Neutralisation durchzuführen. Nachdem die Neutralisation beendet war, wurde die 10% wässerige Wasserstoffperoxidlösung (30 g) zugegeben und die Reaktion wurde dann für 30 Minuten durchgeführt. Es wurden 2000 ml des Mischlösungsmittels aus Aceton/Wasser mit der Konzentration 80%, 85%, 92% und 97% verwendet, um in Stufen das Waschen und Filtern und dann das Trocken durchzuführen und auf diese Weise Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in dem Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Wasserstoffperoxid verändert wurde, wodurch Hydroxyalkyl-Cellulose erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Es wurde dasselbe Verfahren wie in dem Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nach der Zugabe von Wasserstoffperoxid in dem Beispiel 1 die Reaktionszeit 10 Minuten war, wodurch Hydroxyalkyl-Cellulose erhalten wurde. Tabelle 1
    Neutralisationsverhältnis bevor und nachdem Wasserstoffperoxid zugegeben wurde Zugabemenge von Wasserstoffperoxid pro Produkt Rekationszeit von Wasserstoffperoxid [min] Quellung1)
    Beispiel 1 40:60 1,0 Gew.-% (30 g) 30 Δ
    Beispiel 2 60:40 0,5 Gew.-% (15 g) 30 X
    Beispiel 3 60:40 1,0 Gew.-% (30 g) 30 X
    Beispiel 4 80:20 1,0 Gew.-% (30 g) 30 X
    Beispiel 5 80:20 0,3 Gew.-% (9 g) 20 X
    Beispiel 6 80:20 0,3 Gew.-% (9 g) 30 X
    Vergleichsbeispiel 1 0:100 0,2 Gew.-% (6 g) 30 Δ
    Vergleichsbeispiel 2 0:100 0,5 Gew.-% (15 g) 30 Δ
    Vergleichsbeispiel 3 0:100 1,0 Gew.-% (30 g) 30 O
    Vergleichsbeispiel 4 100:0 1,0 Gew.-% (30 g) 30 X
    Vergleichsbeispiel 5 100:0 2,0 Gew.-% (60 g) 30 X
    Vergleichsbeispiel 6 80:20 0,3 Gew.-% (9 g) 10 X
    1) Gezeigt ist der Quellgrad des Produkts nach dem Zersetzungsverfahren gemäß der Zugabe von Wasserstoffperoxid (O: das Nachverfahren ist unmöglich, weil der Quellgrad heftig ist,
    Δ: der Quellgrad ist gering, aber die Verfahrenseffizienz ist verringert und X: es liegt kaum Quellung vor)
  • Auswertungsbeispiel
  • Es wurden die Viskosität, die Asche und Chromatizität in Bezug auf die Hydroxyalkyl-Cellulose, die in den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1, 2 und 4 bis 6 erhalten wurde, ausgewertet und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. Als Hinweis, in dem Vergleichsbeispiel 3 war, weil der Quellgrad heftig war, das Nachverfahren unmöglich und folglich wurde die Auswertung nicht vorgenommen.
  • Viskosität: Es wurde ein BROOKFLELD (LVDV-III+ TYPE) verwendet, das Hydroxyalkyl-Cellulose-Produkt wurde zu destilliertem Wasser zugegeben, das (2 Gew.-%) Produkt wurde vollständig dispergiert, es wurden fünf Tropfen Natriumhydroxid zugegeben, es wurde eine vollständige Auflösung durchgeführt und die Viskosität wurde bei 25°C gemessen.
  • Asche: Die Asche bedeutet die Verunreinigung in dem Produkt und in dem vorliegenden Experiment wird, wenn die Neutralisationsreaktion zwischen dem Natriumhydroxid und der Salpetersäure auftritt, das sogenannte Natriumnitrat erzeugt und dieses wird als das Salz (die Asche) bezeichnet. Die Asche wurde bestimmt, indem fünf Tropfen Schwefelsäure zu 2 g des Produkts zugegeben wurden, eine Starkwärmeveraschung [Engl.: strong heat incineration] in dem elektrischen Ofen bei 700°C durchgeführt wurde, ein Abkühlen auf 300°C durchgeführt wurde und die Salpetersäure und die Schwefelsäure zugegeben wurden, um das organische Material zu entfernen, die verwendete Schwefelsäure und Salpetersure bei 300°C verbrannt wurden, um die Schwefelsäure und die Salpetersäure zu entfernen, und nach einer Starkwärmeveraschung bei 700°C in dem elektrischen Ofen die Umwandlung in das Restgewicht durchgeführt wurde.
  • Chromatizität: Die Probe wurde vollständig in dem zu beladenen (etwa 10 g) Standardprobenbecher (Non-separable NR-707) eingepackt und dann wurde die Chromatizität mit dem Farbdifferenzmeter (Datacolor 65) gemessen. Eine Minderwertigkeit ist gezeigt, wenn der Chromatizitätwert erhöht ist. Tabelle 2
    Viskosität (cPs) Asche Chromatizität
    Beispiel 1 29 3,1% 7,9
    Beispiel 2 99 2,6% 5,0
    Beispiel 3 55 3,8% 4,1
    Beispiel 4 242 4,2% 4,3
    Beispiel 5 348 1,9% 5,2
    Beispiel 6 405 2,2% 4,6
    Vergleichsbeispiel 1 18 11,1% 42,8
    Vergleichsbeispiel 2 17 12,8% 45,2
    Vergleichsbeispiel 4 659 3,6% 8,3
    Vergleichsbeispiel 5 642 2,4% 8,3
    Vergleichsbeispiel 6 840 1,8% 3,6
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 2 ist ersichtlich, dass in dem Fall, in dem das Verfahren der Zugabe von Wasserstoffperoxid vor der Neutralisation durchgeführt wird, um Wasserstoffperoxid zur Reaktion zu bringen, das heißt im Fall der Vergleichsbeispiele 1 und 2, eine Quellung auftritt, um das Gel zu bilden und die Menge der Asche, die die Verunreinigung in dem Produkt bedeutet, groß ist, und folglich kann die bevorzugte Farbe nicht erhalten werden, in dem Fall, in dem das Verfahren nach der Neutralisation durchgeführt wird, das heißt in dem Fall der Vergleichsbeispiele 4 und 5, ist eine viskositätsverringernde Wirkung unzureichend und folglich kann keine Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität erhalten werden, und im Fall des Vergleichsbeispiels 6 kann durch die Reaktionszeit von 10 Minuten nach der Zugabe von Wasserstoffperoxid keine Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität erhalten werden, jedoch im Fall der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 6 kann die Viskosität entsprechend dem Gehalt an Wasserstoffperoxid gesteuert werden und die Beispiele 1 bis 6 sind, was das Verfahren und die Qualität angeht, bevorzugt.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkyl-Cellulose mit ultrageringer Viskosität durch ein Teilneutralisationsverfahren, wobei das Verfahren umfasst: Reagieren von Cellulose mit einem Alkalisierungsmittel, um alkalisierte Cellulose zu erhalten; Reagieren der alkalisierten Cellulose mit einem Veretherungsmittel, um Hydroxyalkyl-Cellulose zu erhalten; Durchführen einer ersten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose; Zersetzen der Hydroxyalkyl-Cellulose, wobei Wasserstoffperoxid verwendet wird; und Durchführen einer zweiten Neutralisation der Hydroxyalkyl-Cellulose.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Neutralisationsverhältnis von der ersten Neutralisation 40 bis 80% und ein Neutralisationsverhältnis von der zweiten Neutralisation 60 bis 20% ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine verwendete Menge an Wasserstoffperoxid in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% ist, basierend auf dem Gesamtgewicht der Hydroxyalkyl-Cellulose.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zersetzen eine Reaktion der Hydroxyalkyl-Cellulose mit Wasserstoffperoxid für 20 Minuten bis 60 Minuten ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach der zweiten Neutralisation ein Nachverfahren durchgeführt wird, das Waschen, Filtern, Trocknen, Pulverisieren und Aufteilen umfasst.
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