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Verfahren zur Herstellung von Aralkylcellulosen Die technische Herstellung
von Aralkylcellulosen, insbesondere Benzvlcellulose, erfolgt bekanntlich in der
Weise, daß man Alkalicellulose in Gegenwart von freiem Akali mit einem Aralkylhalogenid
reagieren läßt. Bei. dieser Reaktion tritt ein gewisser Verbrauch an Alkali ein;
außerdem vermindert sich die Konzentration des Alkalis in der wässerigen Phase des
heterogenen Reaktionsgemisches dadurch, daß bei fortschreitender Verätherung das
in dem Cellulosematerial vorhandene Wasser mehr und mehr aus diesem austritt. Andererseits
ist es jedoch notwendig, um die Verätherung zu Ende führen zu können, daß eine gewisse
Alkalikon-zentration in der Reaktionsmasse bzw. in ihrer wässerigen Phase nicht
unterschritten wird.
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Man hat daher bisher entweder so gearbeitet, daß man zu Beginn der
Reaktion einen großen Überschuß an Alkali einsetzte oder während der Reaktion die
erforderliche Alkalimenge nach und nach hinzufügte. Die beiden Verfahren haben den
Nachteil, daß durch die hohen Alkalilonzentrationen, insbesondere zu Beginn der
Reaktion, ein Abbau des Cellulosematerials eintritt; außerdem wird das vorhandene
Aralkylhalogenid bei zu hoher Alkalikonzentration in starkem l@laße verseift, so
daß ein unnützer Mehrverbrauch alt beiden I@eaktlC)ll@kOlllpOilentetl stattfindet,
Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Alkalikonzentration der wässerigen Reaktionsphase
dadurch auf der notwendigen Höhe zu halten, daß man das überschüssige Wasser durch
Absaugen oder Abdestillieren entfernt. Hierbei verliert man jedoch gleichzeitig
einen großen Teil des Aralkylhalogenids, und außerdem wirken die bei der Destillation
anzuwendenden höheren Temperaturen schädlich auf die Oualität der erhaltenen Aralkylcellulosen.
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Es wurde nun gefunden, daß man trotz der Verwendung einer relativ
niederen Alkalikonzentration alle diese Nachteile in einfacher Weise vermeiden kann,
wenn man dafür sorgt, daß die während der Reaktion vorhandene wässerige Phase nicht
in der Reaktionsmischung verteilt bleibt, sondern sich von ihr trennt. Man erzielt
diese Scheid)ing der Phasen vor allem dadurch, daß man vermeidet, die Reaktionsmasse
während der Reaktion heftig durcheinander zumisclicn, nie das bisher meistens üblich
war; man überläßt die Reaktionsmasse sich selbst oder versetzt sie lediglich in
leichte Bewegung, -l.. B. in einer laiigsa)n rotierenden Trommel o. dgl. Es hat
sich ferner als zweckmäßig erwiesen. die :@@Icngc des Aralkylierungsmittels nicht
ztt hoch zti wählen, cla sonst die Trennung der Phasen schwerer eintritt. Im allgemeinen
soll Glas Aralkvlierunäsmittel in Mengen von
ioo bis aoo@;0, insbesondere
von 1; o bis 22o;'0, (bezogen auf die Alkalicelhiloseinenge) verwendet werden.
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Nachlein die Scheidung der Phasen eingetreten ist, läßt sich die Reaktionsmasse
von der wässerigen Flüssigkeit in einfacher Weise z. B. durch Dekantation trennen.
Man erhält dabei ein einheitliches Produkt, das bereits soweit aralkvliert ist,
(laß seine weitere Verätlierung nunmehr in einer zweiten Stufe in Gegenwart größerer
Akalimengen, d. h. unter Hinzufügen frischen Alkalis, zu Ende geführt werden kann,
ohne daß eine Schädigung der Eigenschaften des resultierenden Produkts eintritt.
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Während der ersten Reaktionsstufe,.welche schließlich zu der beschriebenen
Trennung der Phasen führt, können Temperaturen von etwa 6o bis 1301 angewandt werden;
im allgemeinen haben sich Temperaturen unter ioo°, insbesondere solche von etwa
8o1, als vorteilhaft erwiesen, da die Verätherung dann einheitlicher verläuft und
außerdem keine Rückflußkühlapparatur erforderlich ist. Die Wahl einer bestimmten
Temperatur zur Durchführung der ersten Reaktionsstufe ist jedoch auch insofern von
Bedeutung, als von ihr die Zeitdauer abhängt, während der die gewünschte Trennung
der Phasen eintritt. So sind beim Arbeiten bei oder über ioo° zur vollständigen
Trennung der Phasen nur wenige Stunden erforderlich, während sie bei 6o1 mehrere
Tage dauert.
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Die Aralkylierung in der zweiten Reaktionsstufe nach Entfernung der
wässerigen Flüssigkeit erfolgt in üblicher Weise. Man arbeitet bei Temperaturen
von etwa 6o bis 13o°, vorteilhaft, bei etwa iio°, und fügt frisches Alkali entweder
fest oder in wässeriger Lösung in Mengen von io bis .4o °/o bezogen auf die ursprünglich
eingesetzte Alkalicellulose zu, je nach der Art des gewünschten Endproduktes. Das
Alkali kann auf einmal oder in kurzen Abständen während (leg Reaktion zugesetzt
werden; wird es in Lösung verwendet, so kann man in der zweiten Reaktionsstufe auch
nach dem sog. Destillationsprozeß arbeiten, wie er z. B. in der amerikanischen Patentschrift
1920 70ä beschrieben ist.
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Gegebenenfalls kann in dieser Reaktionsstufe auch noch weiteres Aralkvlierungsmittel
zugesetzt «-erden, obgleich dies im allgemeinen nicht nötig sein wird. plan setzt
die Reaktion noch i bis 5 Stunden fort, wobei zweckmäßig die Reaktionsmasse heftig
durcheinandcrgemischt wird. Die Reaktion ist be-
endet, wenn die 'lasse homogen
geworden ist und keine C=ellulosefä serchen mehr aufweist. leer Cellulose<ither
wird dann nach üblichen @lethoclen isoliert und gereiiiirit. Beispiel 24 l; gereinigte
Baumwollinters «erden mit 24 ccm 251/,i,-er Natronlauge getriinl:t. Nach einigen
Stunden wird die Masse auf ein Gewicht von 8o bis ioo g abgepreßt, zerfasert und
in einer Mischvorrichtung (z. B. einem um seine geneigte Achse drehbaren und an
den Seiten und am Boden mit Einbeulungeil versehenen Erlenmeyerkolben) mit 16o g
Benz3,lchlorid versetzt. Die Reaktionsmasse wird dann mit Hilfe eines Wasserbades
auf etwa 70' i8 bis 24 Stunden lang erwärmt unter steter langsamer
Drehung des Erlenmeyerkolbens. Der Kolben enthält schließlich eine teigige Masse,
von der sich 2o bis 30 ccin ' einer wässerigen Flüssigkeit abgetrennt haben.
Ulan dekantiert die wässerige Flüssigkeit ab und bringt die teigige Reaktionsmasse
in einen mit einem Rührwerk versehenen Behälter, der ein heftiges Rühren gestattet.
Unter Steigerung der Temperatur auf 1o5° und verstärktem Rühren gibt man in gleichen
Zeitabständen, z. B. nach je 15 bis 30 'Minuten, je 3 bis 5 g festes 1Tatriumhydroxyd
zu. 'Nach 11/= bis 3 Stunden ist die Reaktion beendet, und die gebildete Benzylcellulose
kann in üblicher Weise isoliert und gereinigt werden. Die folgende Reinigungsmethode
hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen: Die Reaktionsmasse wird mit etwa dein
gleichen bis doppelten Volumen Petroläther zerfasert, wobei (las Benzylchlorid und
die organischen Nebenprodukte sich im Petroläther lösen. Die Benzvlcellulose scheidet
sich in Form kleiner Krümel ab, die nacheinander mit Petroliitlier, Alkohol und
Wassergewaschen werden. \Tach dem Trocknen kann das Produkt gegebenenfalls. noch
mit 1letliylalkohol ausgezogen werden.