DE1468835A1 - Process for the preparation of alkali salts of carboxymethyl cellulose - Google Patents
Process for the preparation of alkali salts of carboxymethyl celluloseInfo
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Description
E. I. DU PONT DE NEMOUHS AND COMPANY, IQth and Market Streets, Wilmington 98, Delaware, V. St »A«,E. I. DU PONT DE NEMOUHS AND COMPANY, IQth and Market Streets, Wilmington 98, Delaware, V. St "A",
Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen von CarboxymethylcelluloseProcess for the production of alkali salts of carboxymethyl cellulose
Die Erfindung betrifft Verbesserungen bezüglich der Herstellung -^on Alkalisalzen von Carboxymethylcellulose, nachfolgend häufig mit CMC abgekürzt. The invention relates to improvements relating to the production of alkali salts of carboxymethyl cellulose, hereinafter often abbreviated to CMC.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen von Carboxymethylcellulose durch Veräthern von Alkalicellulose in einem flüssigen Zweiphasensystem, welches einen mit Wasser mischbaren aliphatischen Alkohol, vorzugsweise in einer Menge von mindestens ? Gew.,-% der gesamten anfänglich vorhandenen Flüssigkeiten, enthält, wobei eine Phase wäßrigen Alkohol und die andere ein Gemisch einer inerten mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit mit Alkohol enthält, und das Wasser vorzugsweise anfänglich in einer Menge von 0,0? bis 3*4 Teilen und die gesamten FlüssigkeitThe invention relates to a process for the production of alkali salts of carboxymethyl cellulose by etherification of alkali cellulose in a liquid two-phase system, which is a water-miscible aliphatic alcohol, preferably in an amount of at least? % By weight of the total liquids initially present, wherein one phase is aqueous alcohol and the other is a mixture of an inert, water-immiscible liquid with alcohol contains, and the water preferably initially in an amount of 0.0? up to 3 * 4 parts and all of the liquid
h? ten in einer Menge von 4 bis 20 Teilen je Gewichtsteil trok-H? th in an amount of 4 to 20 parts per part by weight of dry
^q kener Cellulose, vorliegenv Behandeln der erhaltenen Gart-=· CD^ q kener cellulose, present v treat the obtained Gart- = · CD
^3- O'xymethylcellulose in dem flüssigen Zwtiphasensystem mit einem^ 3 - O'xymethylcellulose in the liquid two-phase system with a
Bleichmittel zur Herabsetzung ihrer Viskosität und Gewinnung der gebleichten Carboxymethylcellulose aus dem flüssigen Zweiphasensystem im allgemtiinen durch Befreien von Flüssigkeit und unter Anwendung üblicher Arbeltsweisenο Das Bleichmittel wird zweckmäßigerwelse zum flüssigen System zugefügt während das übliche Bewegen fortgesetzt wird, vorzugsweise für mindestens 1 Minute, beispielsweise für bis zu 20 Minuten, und während man gewünschtenfalls die Bleichwirkung andauern läßt, und sich das System noch bei Verätherungstem-* peratüren, beispielsweise 40 ~ 80° C, befindet, im allgemeinen nachdem mehr als etwa 90 % des Veratherungsmitteis mit der Alkalicellulose reagiert haben, wobei die genaue Zeit von den Reaktionsbedingungen abhängt, beispielsweise nur etwa 5 Minuten bei 80° C und bis zu etwa 160 Minuten bei 40° C, wobei die Zeit von da an gemessen wird$ wo die Tem-» peratur zuerst erreicht ist. Sie erhaltene CMC kann durch übliche Arbeitsweisen gewonnen werden. Einzelheiten der Ver~ ätherungsbedingungen, einschließlich geeigneter Materialien und Mengenanteile, sind ausführlicher in der US-Patentschrift 2 976 278, die teilweise m:it der britischen Patentschrift 772 183 übereinstimmt, und der DAS . ..„ ... (Patentanmeldung P 36 648 IVb/12o) angegeben.Bleaching agent to reduce its viscosity and recover the bleached carboxymethyl cellulose from the liquid two-phase system, generally by removing liquid and using conventional methods o The bleaching agent is expediently added to the liquid system while the usual agitation is continued, preferably for at least 1 minute, for example for up to 20 minutes, and while the bleaching action is allowed to continue, if desired, and the system is still at etherification temperatures, for example 40 ~ 80 ° C, generally after more than about 90% of the etherification agent has reacted with the alkali cellulose, the exact time depends on the reaction conditions, for example, only about 5 minutes at 80 ° C and up to about 160 minutes at 40 ° C, the time is measured from that point on $ where the tem- 'perature is reached first. The CMC obtained can be obtained by ordinary working methods. Details of the etherification conditions, including suitable materials and proportions, are more fully provided in US Pat. No. 2,976,278, which corresponds in part to British Pat. No. 772,183, and the DAS. .. "... (patent application P 36 648 IVb / 12o) specified.
Zu geeigneten Bleichmitteln gehören übliche Reduktionsmittel, wie Peroxyde, Perborate, Perjodate, Hypohelogenitej Suitable bleaching agents include customary reducing agents such as peroxides, perborates, periodates, hypohelogenites
BAO ORIGINALBAO ORIGINAL
9098^3/TOTO-9098 ^ 3 / TOTO-
insbesondere Hypochlorite oder Hypobromite, und Chlorite, J^ in Form ihrer freien Säure oder Wasserstoffderivate oderespecially hypochlorites or hypobromites, and chlorites, J ^ in the form of their free acid or hydrogen derivatives or
cd "cd "
<t- salz, beispielsweise Kalium™, Lithium-, Rubidium- und Cäsium-<t- salt, for example potassium ™, lithium, rubidium and cesium
salz, doch wird auch Wasserstoffperoxyd selbst im allgemeinen als solches bevorzugt, Gewünschtenfalls kann das Mittel in situ gebildet werden, beispielsweise mittels Uurchleiten von Chlor durch die alkalische Aufschlämmung zur Bildung eines Chlorite* Die Menge an Mittel beträgt vorzugsweise 0,001 tie 0,1 Teile je Gewichtsteil der ursprünglichen Cellulose, wobei auch oft höhere Mengen zulässig sind, beispielsweise bis zu 1 Teil. Die genaue für irgendeinen besonderen Ansatz gewählte Menge hängt von den Bedingungen und Materialien und dem gewünschten Grad der Bleichung und Herabsetzung der Viskosität ab, wobei höhere Temperaturen beispielsweise die Wirksamkeit des Bleichverfahrens vergrößern. Bleichzeiten von 15 bis 30 Minuten werden bevorzugt, doch können auch nur 1 Minute oder bis zu selbst 2 Stunden in»einigen Fällen erwünscht sein.salt, but hydrogen peroxide itself is generally preferred as such, if desired the agent can be formed in situ, for example, by passing chlorine through the alkaline slurry to form of a chlorite * The amount of agent is preferably 0.001 to 0.1 parts per part by weight of the original cellulose, although higher amounts are often permissible, for example up to 1 part. The exact one for someone special Approach amount chosen depends on the conditions and materials and the desired degree of bleaching and degradation the viscosity, with higher temperatures, for example, increasing the effectiveness of the bleaching process. Bleach times of 15 to 30 minutes are preferred, but can even only 1 minute or even up to 2 hours in a few Cases are desirable.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung ohne sie zu beschränken. Alle Teile und Frozentangaben sind auf das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes angegeben ist. Die verwendeten Ausdrücke haben die gleichen Bedeutungen wie inThe following example illustrates the invention without it restrict. All parts and percentages are based on weight, unless otherwise stated. The terms used have the same meanings as in
der DAS (Patentanmeldung P 36 648 IVb/12o). Diethe DAS (patent application P 36 648 IVb / 12o). the
folgenden Abkürzungen haben die nachstehend angegebenen Bedeutungen:The following abbreviations have the meanings given below:
, 909803/1010, 909803/1010
T.D.E.T.D.E.
tatsächlicher Verätherungsgrad, bestimmt durch Analyse des Produktes; Durchschnittszahl der Ithergruppen, welche je Anhydroglucose-Einheit des Celluloeemoleküls (Cell·) ein-» geführt worden sind. Diese Kennziffer wird verwendet zur Klassifizierung des Äthers hinsichtlich seiner Löslichkeit, beispielsweise in Wasser und wässrigen alkalischen Lösungen.actual degree of etherification, determined by analysis of the product; Average number of ether groups which per anhydroglucose unit of the cellulose molecule (Cell ·) a » have been conducted. This code number is used to classify the ether in terms of its solubility, for example in water and aqueous alkaline solutions.
!Theoretischer Verätherungsgrad; Anzahl Mol des Verätherungsmittels, die zu der Reaktionsmischung je Anhydroglucose-Einheit zugefügt worden sind. ! Theoretical degree of etherification; Number of moles of etherifying agent, depending on the reaction mixture Anhydroglucose unit have been added.
Alkalisierung Alkalization
AlkallüberschuS Excess alkali
Reaktionswirksamkeit; Verhältnis des tatsächlichen zum theoretischen Grad der Verätherung in Prozent.Reaction efficiency; Ratio of the actual to the theoretical degree the etherification in percent.
Vorgang des Verrührens von Cellulose mit Alkali in einem Dreikomponentensystem vor Zugabe des Verätherungsmittels. Process of mixing cellulose with alkali in a three-component system before adding the etherifying agent.
j χ 100, in welcher A Mol verwendete Monochloressigsäure und B Mol verwendetes Alkali bedeuten. j χ 100, in which A mol monochloroacetic acid used and B mol alkali used.
909803/ 1010909803/1010
Die Farbe (d. h. der Weißgrad oder die Reflexion) der gebleichten CMC wird mit einem "photoelektrischen Photovolt Refle-The color (i.e. whiteness or reflection) of the bleached CMC is measured with a "photoelectric photovolt reflector"
xionsmeßgerätn (Photovolt Photoelectric Reflection Meter) Modell 610 gegen einen Keramikstandard gemessen. Das Licht trifft die Probe bei einem Winkel von 90° C und wird bei 45° C betrachtet. Es werden vier Keramikstandards mit der annähernden Reflexion 55» 65» 75 und 85 verwendet. Man verwendet ein blaues Tristimulusfilter. Das Meßgerät wird auf den richtigen Wert für einen Standard mit einer, der Probe von CMC am nächsten liegenden Reflexion eingestellt. Die Probenküvette wird randvoll gefüllt und in ihre Lage gebracht. Die Reflexion wird direkt vom Meßgerät abgelesen. Je höher die Reflexion ist, umso weißer ist das Cellulosederivatοxionsmeßgerät n (Photovolt Photoelectric Reflection Meter) model 610 measured against a ceramic standard. The light hits the sample at an angle of 90 ° C and is viewed at 45 ° C. Four ceramic standards with approximate reflectance 55 »65» 75 and 85 are used. A blue tristimulus filter is used. The meter is set to the correct value for a standard with a reflectance closest to the sample from CMC. The sample cell is filled to the brim and brought into position. The reflection is read directly from the measuring device. The higher the reflection, the whiter the cellulose derivative o
25 Teile 0,25-mm-Zellstoff (60 Maschen US Standard) (Poly» merisationsgrad - 600) mit einem Gehalt von 6 % Feuchtigkeit werden mit 141,2 Teilen Benzol und 108,6 Teilen 92,4 %igem Äthanol bewegt» Das Gemisch wird bewegt und 24,4 Teile 48,2 %iges wäßriges NaOH (25 % überschüssiges Alkali) werden zugegeben, und die Aufschlämmung wird bei 30° C für 30 Minuten alkalieiert. 12,3 Teile Monochloressigsaure werden zugegeben, und die Aufschlämmung wird 10 Minuten bei 35° C bewegt. Dann wird die Aufschlämmung auf 63° C erhitzt und 55 Minuten bewegt, um die Veretherung zu bewirken. Dann werden 0,63 Teile 35 %iges Wasserstoffperoxyd zugegeben und dao Bewegen wird 15 Minuten fortgesetzt. Die Aufschlämmung wird dann mit Essigsäure neutralisiert und filtriert. Das Produkt wird25 parts of 0.25 mm cellulose (60 mesh US standard) (degree of polymerization - 600) with a 6 % moisture content are mixed with 141.2 parts of benzene and 108.6 parts of 92.4% ethanol Mixture is agitated and 24.4 parts 48.2% aqueous NaOH (25 % excess alkali) are added and the slurry is alkalized at 30 ° C for 30 minutes. 12.3 parts of monochloroacetic acid are added and the slurry is agitated at 35 ° C. for 10 minutes. The slurry is then heated to 63 ° C and agitated for 55 minutes to effect etherification. Then 0.63 parts of 35% hydrogen peroxide are added and agitation is continued for 15 minutes. The slurry is then neutralized with acetic acid and filtered. The product will
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
909803/1010909803/1010
mit wäßrigem Äthanol gewaschen und getrocknet. Es hat einen D.E. von 0,68, eine Viskosität (2 ftige Lösung) von 30,5 cP und eine Farbe von 65·washed with aqueous ethanol and dried. It has a D.E. of 0.68, a viscosity (2 ft. solution) of 30.5 cP and a color of 65
Dn Gegensatz dazu ergibt ein Kontrollversuch unter entsprechenden Bedingungen, jedoch unter Weglassen des Peroxyds, ein Produkt mit einer Viskosität (2 %) von 400 cP und einer Farbe von 75? und ein weiterer Kontrollversuch, bei dem das Peroxyd auf 1,5 Teile erhöht ist, jedoch zum Reaktionsmedium unmittelbar nach Zugabe der Cellulose zugefügt wird, d. h« vor der Zugabe von Monochloressigsäure, ein Produkt mit einer Viskosität (2 %) von 34,6 cP und einer Farbe von 73, was zeigt, daß die Zeit der Zugabe des Bleichmittels tatsächlich kritisch istοIn contrast to this, a control test under the appropriate conditions, but with the peroxide omitted, yields a product with a viscosity (2 %) of 400 cP and a color of 75? and another control experiment in which the peroxide is increased to 1.5 parts, but is added to the reaction medium immediately after the addition of the cellulose, d. h «before the addition of monochloroacetic acid, a product with a viscosity (2 %) of 34.6 cP and a color of 73, which shows that the time of adding the bleach is indeed critical o
Klan wiederholt die gleiche Arbeitsweise mit den in des* Tabelle I angegebenen Ausnahmen, wobei in den Versuchen 7 bis 10 die angegebene Menge an H^O^ schon nach 40mintitiger Veretherung zugegeben wird und im Versuch 10 das flüssige Medium 54 % Benzol und 8 % Wasser anstatt 53,5 % Benzol und 8,5 % Wasser enthält.Klan repeated the same procedure with the exceptions given in Table I, whereby in experiments 7 to 10 the stated amount of H ^ O ^ was added after 40 minutes of etherification and in experiment 10 the liquid medium was 54% benzene and 8 % water instead of 53.5% benzene and 8.5% water.
TABEIiLE ITABLE I
g55% gr 0 / g55% gr 0 /
(CP)(CP)
TABELLE I Fortsetzung TABLE I continued
g35% HpOp/g35% HpOp /
No. T.D.E. Überschuß g Cellulose Farbe D.E. Viskosität (2%)No. T.D.E. Excess g cellulose paint D.E. Viscosity (2%)
(cP)(cP)
+Die Reflexion des Cellulosederivates wurde zwar nicht gemessen, doch war die Farbe sichtbar beeinflußt und die Bleichwirkung bleibt nach Reinigung beibehalten. + The reflection of the cellulose derivative was not measured, but the color was visibly affected and the bleaching effect is retained after cleaning.
Die in Versuch 10 benutzte Arbeitsweise wird bei Holzsellstoff vom Polymerisationsgrad 1600 unter Verwendung der in Tabelle II angegebenen Bleichmittel wiederholtο ,The procedure used in experiment 10 is carried out for wood pulp with a degree of polymerization of 1600 using the in Table II indicated bleach repeated o,
Bleichmittel Viskosität (1#) FarbeBleach viscosity (1 #) color
Natriujnperborat .Sodium perborate.
Calciumhypochlorit NatriumchloritCalcium hypochlorite sodium chlorite
909803/1010909803/1010
Die Arbeitsweise wird linier Verwendung von Natriumperjodat statt Perborat wiederholt, wobei ähnliche Ergebniese erhalten werden.The working method is based on the use of sodium periodate instead of perborate repeated with similar results.
Im Gegensatz dazu wird jedoch in einem Kontrollversuch bei der gleichen Arbeitsweise mit der Ausnahme, daß kein Bleichmittel zugegeben wird, ein Produkt mit einer Viskosität von Ή60 und einer Farbe von 779 5 erhalten.In contrast, however, in a control experiment the same procedure except that no bleach is added, a product with a viscosity of Ή60 and a color of 779 5 received.
Es sei im Zusammenhang mit den Versuchen 7 bis 9 darauf hingewiesen, daß es wichtig ist, daß die Farbe nach der Reinigung beibehalten, bleibt, da einige bekannte Bleichbehandlungen eine zeitweilige Verbesserung ergeben können, die bei weiterer Reinigung anschließend verlorengeht.It should be noted in connection with Runs 7 through 9 that it is important that the color be retained after cleaning, as some known bleaching treatments can provide temporary improvement in the further cleaning is subsequently lost.
Es ist sehr überraschend, daß das erfindungsgemäße Verfahren gute Ergebnisse liefern kann, da bisher die Wichtigkeit der Zugabe des Bleichmittels zu Alkalicellulose in einem Aufschlämmungsmedium vor der Zugabe des Verätherungsmittels oder die Befreiung der endgültigen CMC von Flüssigkeit durch Zentrifugieren vor der Zugabe des Bleichmittels als vollständig getrennte und kostspielige Behändlungsstufe zur Vermeidung einer Umsetzung zwischen dem Alkohol im Aufschlämmungsmedium und dem Bleichmittel betont wurde.It is very surprising that the method according to the invention can give good results, since the importance of the Adding the bleaching agent to alkali cellulose in a slurry medium prior to adding the etherifying agent or the Remove liquid from the final CMC by centrifugation before adding the bleach as complete separate and costly treatment stage to avoid a reaction between the alcohol in the slurry medium and the bleach was emphasized.
909803/1 01 0909803/1 01 0
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