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Verfahren zur Herstellung von Celluloseäthern Bei der Einwirkung von
Alkylierungsmitteln auf Alkalicellulose ist der Zustand der angewendeten Alkalicellulose
von größter Bedeutung. Es hat sich aber auch gezeigt,
daß die Einhaltung bestimmter
Temperaturgrenzen von größter Bedeutung, aber schwer durchzuführen ist, weil die
Abgabe der bei der Reaktion entstehenden Wärme bei einem so lockeren, sozusagen
ein Isoliermittel bildenden Material schwer zu regeln ist. Ferner ist auch anscheinend
von Bedeutung, daß die Einwirkung der Halogenderivate in Gasform erfolgt.
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Es wurde nun gefunden, daß man diesen eigenartigen, unserer Beobachtung
nach günstigsten Reaktionsverhältnissen durch eine solche besondere Arbeitsweise
am besten Rechnung trägt, bei welcher man das mit der Alkalicellulose in Reaktion
zu bringende Agens möglichst in Gas- oder Dampfform einwirken läßt, und daß, man
sich hierzu eines äußeren Gasrundlaufs bedient. Diesen Rundlauf stellt man beispielsweise
in der Art her, daß man entweder das gasförmige Alk ylierungsmittel, z. B.
Chlormethyl oder Chloräthyl, selbst mittels einer Pumpe irgendeiner Form an einer
passenden Stelle in das Reaktionsgefäß drückt und an einer anderen Stelle absaugt
oder ein indifferentes Gas zirkulieren läßt, dem man den Reaktionsstoff zusetzt.
Mit dieser Anordnung ist die Möglichkeit gegeben, die Rundlaufstrecke außerhalb
des Reaktionsgefäßes an zweckmäßiger Stelle zu kühlen, sei es, um dadurch gewisse
Stoffe, z. B. Wasserdampf, abzuscheiden oder um überschüssige Wärme wegzunehmen;
auch kann das Gas vor Eintritt in das Gefäß erwärmt werden, um gegebenenfalls den
richtigen Temperaturgrad aufrechtzuerhalten. Nach diesem Verfahren lassen sich die
verschiedensten Derivate der Cellulose herstellen. Beispiele i. Methylcellulose.
Die Apparatur besteht aus einem Reaktionsgefäß von ungefähr 7oo 1 Inhalt, Gasumlaufpumpe
mit veränderlicher Leistung bis 36 cbm pro Stunde, Kühler mit Vorlage und Anheizvorrichtung.
Das Reaktionsgefäß ist gut isoliert.
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5o kg Cellulose werden in 50 0'o iger Natronlauge ungefähr z Stunden
bei 3o° ge-
tränkt und auf ein Gewicht von ungefähr i 2o kg abgepreßt. Die
so erhaltene Natroncellulose wird zerfasert 'und in das Reaktionsgefäß eingebracht.
Nachdem die Luft aus der Apparatur durch Chlormethylgas verdrängt ist, wird die
Natroncellulose durch das umlaufende Chlormethyl vorsichtig angewärmt und die Verätherung
bei 7o° durch Regelung der umgepumpten Gasmenge und
deren Eintrittstemperatur
in das Reaktionsgefäß vorgenommen. Die Apparatur zeigt etwa einen Druck von 6 bis
8 Atm.
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Die Verätherung der Cellulose geht in kurzer Zeit vor sich. Ein großer
Teil des in der Natroncellulose enthaltenen Wassers wird durch den Kühler niedergeschlagen.
Gasförmige Nebenprodukte, z. B. Methyläther, entstehen nicht, und unveränderte Cellulose
ist nicht vorhanden. Das noch alkalisch reagierende Reaktionsprodukt wird in, geeigneter
Weise ausgewaschen und getrocknet.
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Der Methoxylgehalt der Methylcellulose beträgt in diesem Falle 34
bis 36ai'ö. Das Produkt löst sich in kaltem Wasser von klar und viskos auf und ergibt
nach dem Verdunsten des Wassers einen klaren, durchsichtigen, sehr festen Film.
Durch kochendes Wasser wird diese Methylcellulose quantitativ ausgeflockt. Gerbstoffe
und deren Ersatzprodukte wirken auch fällend. Die Methylcellulose löst sich ferner
in Eisessig, konzentrierter Ameisensäure und in Lösungsmittelgemischen, wie Spritbenzol,
Spritchloroform, während sie in den Acetaten, z. B. Methyl- oder Butylacetat oder
Aceton, unlöslich ist.
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2. Äthylcellulose. 5o kg Sulfitcellulose werden in 70%iger Natronlauge
ungefähr 2 Stunden bei 6o° getränkt, auf i25 bis i30 kg abgepreßt und zerfasert.
Nach dem Einbringen in das Reaktionsgefäß wird mit Chloräthyl die Luft verdrängt
und die Reaktion wie bei Beispiel i, jedoch bei i io bis i 15', durchgeführt.
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Die gebildete Äthylcellulose hat ihre Faserstruktur behalten, während
die bisher bekanntenÄthylcellulosen Korn- oder Grießform haben. Das Produkt zeigt
einen Äthoxylgehalt von etwa 440%o O C.H5, ist im Gegensatz zu den bekannten Athylcellulosen
nur in wenigen Lösungsmitteln löslich, so z. B. in Eisessig und Ameisensäure, leicht
löslich in Spritbenzol, Spritchloroform und ähnlichen und unlöslich und unquellbar
in Wasser, Aceton, Benzol, Methylacetat, Butanol und anderen.
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Die . Äthylcellulose dient zur Herstellung von künstlichen Massen,
Fasern, Fäden, Lacken und ähnlichen Kunststoffen.
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Methylcellulose. 5o kg Sulfitzellstoff werden in 28 0'o iger Lauge
ungefähr 2 Stunden bei 2o° getränkt, auf iio kg abgepreßt, zerfasert und zu Pulver
geschlUgen. Nach einer 24stündigen Ruhe oder Reifezeit bei 3o° nicht überschreitenden
Temperaturen, wobei keine kohlensäurehaltige Luft einwirken darf, wird die Alkalicellulose
in das Reaktionsgefäß eingebracht und bei 70° 6 Stunden im Rundlauf methyliert.
Das gebildete Reaktionsprodukt ist eine il/,i Mol. Methoxyl auf i Mol. Cellulose
enthaltende Methylcellulose. Sie wird durch Auswaschen mit heißem Wasser vom Kochsalz
befreit und findet bei niedrigen Temperaturen angezeigt als Verdickungsmittel Verwendung.
Das Produkt löst sich in Wasser von o bis i6° zu einer klaren viskosen Lösung auf;
in organischen Lösungsmitteln ist es nur in geringem Maße löslich, in Spritbenzol
unlöslich.
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a. Tiimethylcellulose. 5 kg Ramiefaser werden in 78 % iger Lauge 2
Stunden bei 70° getränkt und auf das 2,8fache abgepreßt. Nach einer 48stündigen
Reife bei 2o° wird die Alkalicellulose in ein Reaktionsgefäß gebracht und bei 7o
bis 75° unter Wasserabscheidung 4 Stunden in üblicher Weise im Rundlauf methyliert.
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Es entsteht durch einmalige Methylierung eine Trimethylcellulose von
44 his 450!0 Methokylgehalt, welche sich in Eiswasser. Eisessig, Spiztbenzol i :
i löst.
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5. 5o kg Cellulose werden in 45%iger Lauge bei 50° 2 Stunden getränkt
und auf das --"5fache abgepreßt. Nach einer Reife von 46 Stunden bei etwa 25° wird
8 Stunden ein Gasstrom aus einem Gemisch Chlormethyl-Chlorbenzyl durch die faserige
Alkalicellulose geschickt und die Temperatur bei 75° genau eingehalten.
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Das gebildete Produkt löst sich in Sprit, Toluol, Benzylalkohol, Ameisensäure,
80%igem Sprit und anderen Lösungsmitteln und findet zur Darstellung von Folien und
Fäden Verwendung. Das Produkt enthält 24,7% OCHS und 8% OCH2CEH5.