DE622845C - Verfahren zur Herstellung von Benzylcellulose - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Benzylcellulose

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DE622845C DEI47748D DEI0047748D DE622845C DE 622845 C DE622845 C DE 622845C DE I47748 D DEI47748 D DE I47748D DE I0047748 D DEI0047748 D DE I0047748D DE 622845 C DE622845 C DE 622845C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B11/00Preparation of cellulose ethers
    • C08B11/16Aryl or aralkyl ethers

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Benzylcellulose Die Erfindung betrifft die Herstellung von Benzylcellulose in solcher Weise, daß das Verfahren und die zu seiner Ausübung dienende Einrichtung sich vereinfachen"dieHerstellungsdauer sich ganz erheblich vermindert und gleichzeitig kein unwirtschaftlicher Aufwand an Reagenzien eintritt.
  • Unter den 'verschiedenen Verfahren, die zur Herstellung von Celluloseäthern im allgemeinen vorgeschlagen wurden, besteht eines der am meisten bekannten darin, daß zunächst das Celluloserohmaterial in einem großen Überschuß an Ätznatronlösung eingeweicht wird, wobei die Ätznatronlösung eine Stärke besitzt, die ,derjenigen entspricht, wie sie beim Mercerisieren gebraucht wind; d. h. also eine Konzentration von ungefähr 15 bis 2o % aufweist. Der größte Teil der Ätznatronlösung wird alsdann entfernt, z. B. durch Auspressen oder auf aridere Weise, bis das Gewicht des halbtrockenen Ätznatroncellulosekuchens ungefähr 2,5- bis 4mal dem Gewicht des Rohmaterials entspricht. Die halbtrockene Ätznatroncellulose wird alsdann zerkleinert, beispielsweise zerschnitten,, und mit einem Überschuß an festem Ätznatron und einem Verätherungsmittel gemischt, wobei .das letztere entweder vor oder nach der Zugabe des festen Ätznatrons zugesetzt wird oder auch in aufeinanderfolgenden Portionen gleichzeitig mit dem Ätznatron. Die Temperatur wird alsdann erhöht, um die Verätherung eintreten zu lassen.
  • Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Cellulose direkt in festes Ätznatron, einzutragen, und zwar mit oder ohne Hinzufügung von Wasser, wonach dann das Verätherungsmittel hinzugefügt wird und für gewöhnlich darauf nochmals festes Ätznatron und Verätherungsmittel. Nach jeder Hinzufügung wird die Temperatur erhöht, um die Verätherung zu bewirken. Es wurde bei einem solchen Verfahren auch die Anwendung von Verdünnungsmitteln, wie beispielsweise Toluol, vorgeschlagen.
  • Ein weiterer Vorschlag ging dahin, Cellulose mit Wasser und einem Verätherungsmittel oder einer Lösung ,desselben zu mischen, dann die volle zur Verätherung erforderliche Menge Ätznatron zuzugeben und die Masse zu verkneten, worauf dann die Temperatur erhöht wurde, um die Verätherung zu bewirken.
  • Wenn die oben angegebenen Verfahren zur Herstellung von Aralkyläther angewandt werden, so ist der Zeitraum zur Durchführung ,des ganzen Verfahrens bei einer Temperatur von zoo° ganz erheblich und beträgt 16 bis 24 Stunden.
  • Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Verwendung von festem Ätznatron auszuschließen, indem die Cellulose. mit der ganzen für die Verätherung erforderlichen Ätznatronmenge in Form einer kalten konzentrierten Lösung behandelt wurde, die beträchtlich konzentrierter war als eine Ätznatronlauge zum Mercerisieren. Dies fand vor oder nach der Hinzufügung des Verätherungsmittels statt, worauf ,dann die Masse gemischt und die Temperatur erhöht wurde. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Verfahren nicht die erwartete Zeitersparnis mit sich bringt, die an sich durch das Fortfallen .der Verwendung von festem Ätznatron und durch die scheinbare Vereinfachung des Verfahrens zu erwarten gewesen wäre. Dies ist teils eine Folge der Schwierigkeit des gleichmäßigen Einweichens von Cellulose in einer beschränkten Menge konzentrierter Ätznatronlösung, eine Maßnahme, die viel Zeit erfordert, und teils eine Folge der Tatsache, daß konzentrierte Ätznatronlösung, gleichgültig, in welcher Menge, keine oder nur eine. ganz geringe Duellwirkung auf Cellulose ausübt, so daß die Geschwindigkeit der Verätherung der Mischung gering ist.
  • Es wurde auch schon ein Verfahren vorgeschlagen,-bei dem .die Cellulose zunächst mit einem großen Überschuß an Ätznatronlösung Von der üblichen Mercerisierstärke mercerisiert wurde. Der Überschuß an Mercerisierlösung wurde durch Pressen entfernt, bis das Gewicht dem 4fachen des Ursprungsgewichts der Cellulose entsprach. Das Produkt wurde zerkleinert und weiterhin bei erhöhter Temperatur mit, Benzylchlorid eine gewisse Zeit lang behandelt, worauf dann weitere Mengen festen Ätznatrons, Wasser und Benzylchlorid eingeführt wurden und die Erhitzung unter Umrühren fortgesetzt wurde. Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren bietet den Vorteil, daß ein Produkt von mindestens gleich guter Löslichkeit in Benzol und Alkohol entsteht, das ähnliche Viscositätseigenschaften aufweist, ohne daß die umständlichen Arbeiten des Pressens, Abpressens und Zerreißens der Natroncellulose erforderlich sind. Zugleich kommt das neue Verfahren mit einer viel kürzeren Erwärmungszeit während der Verätherung aus, und es ist auch unnötig, eine Wiedergewinnung für- das Ätznatron vorzusehen, vielmehr kann das Verfahren in einfachsten Apparaturen durchgeführt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Benzylcellulose durch Mischen von Cellttloserohmaterial mit Benzylchlorid hergestellt, und zwar in Gegenwart einer gewissen Menge Wasser, die mindestens ausreicht, mit der ganzen Menge des später zugesetzten Ätznatrons eine Lösung zu bilden. Wenn die Mischung gut- durchgearbeitet ist, wird eine genügende Menge festen Ätznatrons hinzugefügt, um mit,dem in -der Mischung befindlichen Wasser eine Lösung von 15 bis 25 °% zu bilden, und die Mischung wird eine kurze Zeit lang weiter umgerührt bzw. verknetet, unter Umständen unter Kühlung, und zwar nachdem sich das Ätznatron aufgelöst hat, d. h. also, wenn keine festen Ätznatronteilchen mehr zu sehen sind. An Stelle von festem Ätznatron kann auch eine entsprechende Menge einer Lösung von Ätznatron angewandt werden, die eine geeignete hohe Konzentration besitzt. Der für die Verätherung erforderliche Rest an Ätznatron wird .alsdann hinzugefügt, und zwar vorzugsweise in fester Form, und die ganze Masse wird eine kurze Zeit lang weiter geknetet oder durchgearbeitet. Die Temperatur braucht bei diesem Arbeitsverfahren nicht besonders beachtet zu werden und kann bis zu der Temperatur steigen, bei der die Verätherung beginnt, vorausgesetzt, daß das evtl. angewandte Verdünnungs- und Verätherungsmittel nicht verdampft.
  • Die geringste Menge an Ätznatron, das leim zweiten Male hinzugefügt wird, hängt teilweise von der Konzentration und teilweise von .der Stärke der Ätznatronlösung, .die beim ersten Verfahren.s.schritt entstand, ab und naturgemäß .auch von dem Grad der erforderlichen Verätherung. Die Verätherung schreitet nämlich nicht in genügendem Maße fort, wenn nicht die Endkonzentration des Ätznatrons ungefähr 35 % beträgt oder höher liegt, und aus diesem Grund wird in der Praxis die Wassermenge niedrig gehalten. Diese Wassermenge hängt von der gewünschten Endkonzentration des Ätznatrons ab und überschreitet vorzugsweise nicht dreimal das Gewicht -der Cellulose, und es wird genügend Ätznatron zugegeben, um eine 35-bis 5 o o/oge Lösung mit dem in der Masse befindlichen Wasser zu bilden. Durch diese Arbeitsweise wird Benzylcellulose erhalten, die in den üblichen organischen Lösungsmitteln löslich ist. Anstatt in dem zweiten Arbeitsschritt festes Ätznatron hinzuzufügen, kann auch eine kalte konzentrierte Lösung zugegeben werden, die die erforderliche Ätznatronmenge enthält, vorausgesetzt, daß. die Konzentration der zugesetzten Lösung derart ist, .daß die Endkonzentration der Lösung in der Masse innerhalb der angegebenen Grenzen bleibt.
  • Nachdem das Ätznatron in dem zweiten Arbeitsschritt hinzugefügt ist, wird die ganze Masse auf eine geeignete Temperatur gebracht, um die Verätherung einzuleiten. Die Reaktionsmasse wird gerührt, bis die Reaktion beendet ist. Der weitere Verfahrensschritt zum Ausziehen des Celluloseäthers enthält keines treuen Merkmale. Die ursprüngliche Mischung von Cellulose, Wasser und Verätherungsmittel kann durch Hinzufügung des Wassers zu einer Mischung der Cellulose und des Verätherungsmittels hergestellt werden oder durch Hinzufügung des Verätherungsmittels zu der mit Wasser angefeuchteten Cellulose, wobei die ganze Masse sorgfältig in einer Knetmaschine o. dgl. gemischt wird.
  • Da die angewandten Verätherungsmittel verhältnismäßig unflüchtäg sind, ist die Anwendung eines organischen Verdünnungsmittels nicht notwendig, und ein geschlossener Kessel ist nicht erforderlich, obwohl es zweckmäßig ist, während der eigentlichen Verätherung .den Reaktionskessel zu bedecken.
  • Nach der ersten Hinzufügung von Ätznatron beträgt die Misch- oder Knetzeit in einer Werner-Pfleiderer-Maschine ungefähr 1/4 Stunde und nach der zweiten Hinzufügung des Ätznatrons ungefähr '/4 bis % Stunde, jedoch sollen .diese Angaben lediglich dazu dienen, die Einfachheit und Zeitersparnis des Verfahrens gemäß der Erfindung hervorzuheben.
  • Die für die Verätherung erforderliche Zeit wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung, wie bereits erwähnt, gegenüber bekannten Verfahren stark vermindert, und dies wird teilweise der überlegenen Duellwirkung der verhältnismäßig verdünnten Ätznatronlösunig zugeschrieben, die zuerst gebildet wird, gegenüber .den wesentlich stärkeren Lösungen von beispielsweise 35 % und mehr. Diese überlegene Quellung führt zu einer Aktivierung, wodurch andererseits die Reaktionsgeschwindigkeit während des Verätherungsschrittes vergrößert wird und auch die Wirtschaftlichkeit des Verätherungsmittels. Bisher war eine solche Aktivierung nicht durchführbar, außer in einem langwierigen Verfahren oder mehreren nebeneinanderlaufenden Verfahren, wodurch die Cellulose vor dem eigentlichen Veräthern in das Ätznatron eingetragen wurde.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Cellulosematerial leichter und gleichmäßiger mit Wasser angefeuchtet werden kann als mit Ätznatronlösungen, so daß beim Hinzufügen von festem Ätzn.atron das letztere leichter und schneller durch die ganze Masse verteilt wird.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindungc>liegt darin, daß das Verätherungsmittcl in hohem Maße vor der schädlichen Wirkung der Atmosphäre geschützt wird, die sich in Gegenwart vön Ätznatronlösung bemerkbar macht. Das Verätherungsmittel dient außerdem dazu, die Lösungswärme des festen Ätznatrons in -hohem Maße aufzunehmen. Dadurch wird erreicht, daß in dem auf .diese Weise hergestellten Celluloseäther die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften des Rohmaterials, wie beispielsweise Baumwollrückstände und Sulfitcelluloseholzmasse, in hohem Maße aufrechterhalten werden, Naturgemäß können die physikalischen und chemischen Eigenschaften :derProdukte durch Änderung ,der Wasser- und Ätznatronmengen beeänflußt werden.
  • In .den folgenden Beispielen sind einige Ausführungsformen der Erfindung dargelegt. Beispiel i ioo Teile lufttrockene Sulfitholzm.asse werden mit 3oo Teilen Benzylchloriid gemischt, und alsdann werden 125 Teile Wasser hinzugefügt. Diese Stoffe werden i Stunde lang in einer Werner-Pfleiderer-Mischmaschine gemischt. Alsdann werden 31 Teile festen Ätznatrons hinzugefügt und darauf in der Maschine eine weitere 14 Stunde lang .gemischt. Danach werden weitere 9q. Teile festen Ätznatrons zugegeben und die Mischung eine weitere 1/4 Stunde lang fortgesetzt. Nach dieser Zeit wird sich das feste Ätznatron gelöst haben. Die Temperatur wird alsdann - auf ioo° erhöht und die Mischung bei :dieser Temperatur 8 Stunden lang gehalten. Die Mischung wird dabei ununterbrochen fortgesetzt.
  • Wenn die Reaktionsmasse in bekannter Weisse weiterbehandelt und gereinigt wird, entsteht eine Benzylcellulo.se, die in einer Mischung von 8o0/" Toluol und 2o °/o Methylalkohol vollkommen löslich ist. Die Viscosität einer so hergestellten io°/oigen Lösung liegt gewöhnlich ungefähr zwischen 2 und 6 c. g. s. Einheiten.
  • Beispiel 2 Platten -aus Pappe, welche aus Baumwollrückständen hergestellt ist, werden in kleine Stücke geschnitten, und ioo Teile dieses Materials werden mit 232 Teilen Wasser angefeuchtet und mit 3oo Teilen Benzylchlorid in einem Werner-Pfleiderer-Mischer 1/2 Stunde lang gemischt. Danach werden 58 Teile festen Ätznatrons hinzugefügt und die Masse in der Maschine eine weitere Stunde lang gemischt und darauf weitere 67 Teile festen Ätznatrons hinzugegeben.. Die Mischung wird eine weitere 1/2 Stunde lang fortgesetzt, und danach wird die Temperatur auf 50° ,gestiegen sein, und die festen Bestandteile werden sich gelöst haben. Das Verfahren wird in .der im Beispiel i angegebenen Weise fortgeführt, jedoch besitzt das Produkt für gewöhnlich eine Vi.scosität von ungefähr io bis 25 c. g. s. Einheiten in einer zo°%igen Lösung von So °/o Toluol und 2o °/o Methylalkohol.
  • ' - Beispiel 3 zoo Teile lufttrockene Sulfitholzmasse werden mit 24oo Teilen Benzylchlorid in einer Werner-Pfleiderer-Mischmaschine gemischt, 9oo Teile Wasser werden hinzugefügt und die Mischung 1/2 Stunde lang fortgesetzt. Danach werden 40o Teile einer 5o°/oigen Ätznatronlösung hinzugefügt und die ganze Mässe eine weitere'-/4 Stunde lang.gemischt. Darauf werden weitere 4oo Teile festen Ätznatrons hinzugegeben und die Mischung eine weitere 1/4 Stunde lang ohne Abkühlen fortgesetzt. Wenn die Temperatur ungefähr 50° erreicht hat; wird Wärme zugeführt und die Temperatur auf ungefähr z2o° erhöht. Die Mischung wird bei dieser Temperatur gehalten .und die Mischbehandlung weitere 6 Stunden lang fortgesetzt. Die Fortführung des Verfahrens geschieht in der im Beispiel a angegebenen- Weise.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren rar Herstellung von Benzylce11ulosedurch Mischen von Celluloserohmaterial mit Wasser und dem Verätherungsmittel unter zweimaliger Hinzufügung von Ätznatron und Erwärmung der Masse auf die zur Verätherung erforderliche Temperatur, dadurch gekennzeichnet, .daß zunächst Celluloserohmaterial mit Benzylchlori:d in Gegenwart einer wesentlichen, und zwar mindestens so großen Menge Wasser umgesetzt wird, die ausreichend ist, um eine 15- bis 25°/oige Lösung mit in entsprechender Menge später zugesetztem Ätznatron zu bilden, worauf .die Mischung eine kurze Zeit laug umgerührt oder geknetet wird und dann weiter Ätznatron, vorzugsweise in fester Form, in einer Menge zugesetzt wird, die ausreicht, um den folgenden Verätherungsprozeß bei genügend hoher, etwa 35- bis 5 o % iger Atznatronkonzentrationdurchführen zu können, wobei .die Mischung eine kurze Zeit lang umgerührt oder geknetet wird und unter ständigem Umrühren auf eine erhöhte Temperatur gebracht wird, bis .die Verätherung vollkommen ist, wobei die Hinzufügung der beiden Ätznatronmengen bei so niedrigen Temperaturen erfolgt, daß keine wesentliche Verätherung stattfindet.
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