DE883746C - Verfahren zur Herstellung von organischen Estern pentosanhaltiger Cellulosen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von organischen Estern pentosanhaltiger Cellulosen

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DE883746C
DE883746C DEF2721D DEF0002721D DE883746C DE 883746 C DE883746 C DE 883746C DE F2721 D DEF2721 D DE F2721D DE F0002721 D DEF0002721 D DE F0002721D DE 883746 C DE883746 C DE 883746C
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DE
Germany
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pentosan
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esters
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DEF2721D
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Wilhelm Dr Ehm
Robert Dr Schnegg
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0057Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Xylans, i.e. xylosaccharide, e.g. arabinoxylan, arabinofuronan, pentosans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Xylans, e.g. rhodymenans; Hemicellulose; Derivatives thereof

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von organischen Estern pentosanhaltiger Cellulosen Es ist bekannt, daß zur Herstellung von Celluloseestern Zell stoffe besonders hohen Reinheitsgrades verwendet werden müssen, um in organischen Lösungsmitteln klar lösliche Ester zu erhalten.
  • Besonders wird an die für die Herstellung von Estern zu verwendenden Zellstoffe die Forderung eines besonders niedrigen Pentosangehaltes gestellt, da im allgemeinen Zellstoffe mit höherem Gehalt an Pentosanen Celluloseester liefern, welche in organischen Lösungsmitteln nur teilweise oder trübe löslich sind. Die aus pentosanhaltigen Zellstoffen hergestellten Celluloseester liefern Filme, welche trüb und spröde sind und schlechte Festigkeitseigenschaften besitzen (vgl. z. B. Journal für praktische Chemie, NF. Bd. 155, 5. 29).
  • Es wurde nun gefunden, daß man aus Zellstoffen mit hohem Pentosangehalt Ester organischer Säuren herstellen kann, die diese Nachteile nicht aufweisen, wenn man hierzu wenig Katalysator oder wenig hydrolysierend wirkende Katalysatofen und solche Zellstoffe verwendet, die unter Erhaltung ihrer nativen Zusammensetzung durch schonenden, jeden Abbau der Kohlenhydrate vermeidenden Aufschluß aus inkrustierten Pflanzenteilen hergestellt worden sind. Zu solchen Zellstoffen gelangt man, wenn man z. B. von Holz ausgeht und einen Aufschluß mit C102 im Einstufen- oder Mehrstufenaufschluß nach E. Schmidt und Mitarbeiter (Cellulosechemie, XI. Jahrgang [I930], S. 49 und 73, XII. Jahrgang [I93I], S. 20I) ausführt. Man erhält dabei eine Skelettsubstanz, welche ungefilir 230/o Xylan enthält; diese Skelettsubstanz kann man nun mit verdünnter Lauge (0,05 bis 1 °/o) behandeln und erhält einen Zellstoff mit einem Xylangehalt von 20 bis 2I,5 0/0. Ähnliche Zellstoffe einhält man nach Angaben von Runkel und Lange (Cellulosechemie, XII. Jahrgang [I93I], S. I85) durch Einwirkung von C12 und verdünnter Lauge auf verholzte Substanzen.
  • Die Herstellung von Celluloseestern aus diesen Zellstoffen mit einem Pentosangehalt bis über 20°/o kann nach verschiedenen bekannten Methoden erfolgen. Es können Ester in gelöstem Zustand oder in Gegenwart von Nichtlösern hergestellt werden.
  • Man wendet dabei nur solche Methoden an, welche wenig Katalysator oder wenig hydrolysierend wirkende Katalysatoren verwenden, um einen Abbau des Xylans während der Veresterungsreaktion hintanzuhalten.
  • Neben einfachen Estern mit niedrigenFettsäuren, wie Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, können auch gemischte Ester, wie z. B. der Essigsäure und höherer Fettsäuren, hergestellt werden.
  • Alle diese Ester lösen sich glatt und klar in organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen und geben, aus diesen Lösungen vergossen, klare, durchsichtige, haltbare Filme von guten Eigenschaften. Es ist bemerkenswert, daß die fertigen Gelluloseester noch einen hohen Gehalt an Furfurol liefernden Substanzen enthalten, d. h. daß das ursprünglich im Ausgangsmaterial vorhandene Pentosan ebenfalls in den Ester übergeführt worden ist.
  • Zellstoffe, die in üblicher Weise durch Behandlung mit oxydierenden oder hydrolysierenden Mitteln erhalten werden und einen hohen Pentosangehalt von beispielsweise 15 bis I70/o aufweisen, liefern dagegen keine brauchbaren Ester.
  • Außerdem entstehen die Ester und Mischester nach dem neuen Verfahren in einer wesentlich höheren Ausbeute, berechnet auf Holz, als das bei den bisher gebräuchlichen Verfahren der Fall ist. So entstehen aus 100 Teilen Buchenholz etwa höchstens 37,5 Teile reine, für dieVeresterung brauchbareGellulose (Staudinger und Husemann, Holz als Roh- und Werkstoff 4, Heft 1 o), die in höchstens 65 Teile Triacetat übergeführt werden können. Nach dem neuen Verfahren erhält man aber aus 100 Teilen Buchenholz, aus denen etwa 55 bis 60 Teile Zellstoff mit einem Pentosangehalt von etwa 20 bis 24 0/o entstehen, z. B. go bis 96 Teile eines Acetates.
  • Die neuen Produkte lassen sich überall da mit Vorteil verwenden, wo Ester der Cellulose verwendet werden, also für die Herstellung von Filmen, Bändern, Fäden und als Grundstoffe für Lacke und Kunststoffe.
  • Beispiel I Nach dem in Cellulosechemie, XI. Jahrgang [I930], S. 49 ff., beschriebenen Verfahren wird aus Buchenholz durch Wechselwirkung von Cl O2 und Natriumsulfit der Kohlenhydratanteil isoliert. Die erhaltene Skelettsubstanz wird bis zur Zerfaserung mit o,20/oiger Natronlauge behandelt, was etwa 12 Stunden beansprucht. Der erhaltene Zellstoff enthält 2I O/o Pentosane. Der Zellstoff wird nun mit Wasser neutral gewaschen, mit Eisessig so lange behandelt, bis alles Wasser aus dem Stoff verdrängt ist, und abgepreßt. Auf 100 Gewichtsteile fester Substanz kamen 310 Gewichtsteile Eisessig. Der mit Eisessig getränkte Zellstoff kommt nun in folgendes Veresterungsbad: 2800 Gewichtsteile Tetrachlorkohlenstoff, 275 Gewichtsteile Essigsäureanhydrid, 2,6 Gewichtsteile Schwefelsäure. Die Actc tylierung wird bei 400 so lange weitergeführt, bis eine Probe der Substanz nach Auswaschen und Trocknen in einem Gemisch von Methylenchlorid-Methanol 9 : 1 glatt und klar löslich ist und sich auch nach längerem Stehen nicht trübt, was nach etwa 6 Stunden der Fall ist. Das im Reaktionsgemisch ungelöst bleibende Acetat wird abgepreßt und wie üblich gewaschen und getrocknet. Das anfallende weiße Produkt hat einen Essigsäuregehalt von 60,6 0/0. Der Pentosanwert des Produktes beträgt Io,5 O/o. Eine 20/oige Lösung des Produktes in Methylenchlorid-Methanol 9 : 1 ergab eine relative Viskosität von I5,5 im Viskosimeter nach Ost.
  • Das Produkt, in Methylenchlorid-Methanol 9 1 gelöst, ergibt beim Eindunsten einen sehr klaren, glänzenden Film.
  • Ein analog hergestelltes Produkt aus einem Zellstoff, der nach dem Sulfitverfahren hergestellt war und etwa 15 0/o Pentosane enthielt, ergab einen trüben, matten und unbrauchbaren Film.
  • Beispiel 2 Nachden Angaben von Celiulosechemie, SII. Jahrgang (I93I), S. 20I, hergestellte Skeiettsubstauz aus Buchenholz wird mit o,20/oiger Natronlauge 24 Stunden behandelt, neutral gewaschen, abgepreßt und das Wasser durch Eisessig verdrängt.
  • 200 Gewichtsteile der mit Essigsäure getränkten Substanz, entsprechend 40 Gewichtsteilen Trockenprodukt, werden mit einem Gemisch von I50 Gewichtsteilen Essigsäure-Buttersäuremischanhydri d und 1 8o Gewichtsteilen Methylenchlorid übergossen.
  • Es werden 0,5 Gewichtsteile Schwefelsäure zugesetzt, und es wird 7 Stunden bei 400 und weitere 3 Stunden bei 500 behandelt. Nach dieser Zeit ist eine homogene klare Lösung entstanden. Nach Zugabe von etwa 3 Gewichtsteilen Natriumacetat in 5o0/oiger Essigsäure wird das Methylenchlorid abdestilliert und der gebildete Mischester mit Wasser ausgefällt. Der Mischester wird ausgewaschen und getrocknet. Er stellt eine weiße Masse dar, die z. B. in Methylenchlorid-Methanol 9 :1 vollkommen glatt und klar löslich ist.
  • Beispiel 3 Ein analog Beispiel I aus Buchenholz hergestellter Zellstoff mit 21,50/0 Pentosan wird wie folgt verestert: 450 Gewichtsteile mit Eisessig getränkter Zellstoff, enthaltend 100 Gewichtsteile trockenen Zellstoff, 2000 Gewichtsteile Tetrachlorkohlenstoff, 370 Gewichtsteile Ess igsäure-Buttersäuremi schanhydrid, I,5 Gewichtsteile Schwefelsäure.
  • Die Reaktion wird erst unter Kühlung, dann bei 450 durchgeführt; sie ist etwa innerhalb 10 Stunden, d. h. wenn eine entnommene Probe in Methylenchlorid-Methanol klar löslich ist, beendet. Das erha.ltene, im Acetylierungsgemisch ungelöste Acetobutyrat wird abgeschleudert, neutral gewaschen und gegebenenfalls in bekannter Weise stabilisiert und gebleicht.
  • Das getrocknete Produkt ist rein weiß und ergibt bei der Analyse einen Essigsäuregehalt von 48,8°/o und einen Buttersäuregehalt von II,IO/o. Es ist klar und faserfrei in Methylenchlorid-Methanol 9 : 1 löslich und zeigt durch Destillation mit Salzsäure nach der Methode von Tollens einen Pentosangehalt von Io,6e/o. Eine 2°/Oige Lösung in Methylenchlori4-Methanol 9 : 1 hat eine relative Viskosität von 10,2 gemessen im Viskosimeter nach Ost. Ein aus Methylenchlorid-Methanol gegossenerFilm war klar, glänzend und dehnbar. Ein Film von etwa 0,I mm Dicke hatte eine Reißfestigkeit von Io,6 kg, eine Dehnung von etwa 7 bis Io O/o und eine Wasserlängung von o,gO/o.

Claims (1)

  1. PATENTANsPRUcH: Verfahren zur Herstellung von organischen Esterupentosanhaltiger Cellulosen nach üblichen Veresterungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man hierzu wenig Katalysator oder wenig hydrolysierend wirkende Katalysatoren und solche pentosanhaltigen Zellstoffe verwendet, die unter Erhaltung ihrer nativen Zusammensetzung aus inkrustierten Pflanzenteilen hergestellt worden sind.
DEF2721D 1942-07-29 1942-07-29 Verfahren zur Herstellung von organischen Estern pentosanhaltiger Cellulosen Expired DE883746C (de)

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