EA015856B1 - Способ активации целлюлозы - Google Patents

Способ активации целлюлозы Download PDF

Info

Publication number
EA015856B1
EA015856B1 EA201000342A EA201000342A EA015856B1 EA 015856 B1 EA015856 B1 EA 015856B1 EA 201000342 A EA201000342 A EA 201000342A EA 201000342 A EA201000342 A EA 201000342A EA 015856 B1 EA015856 B1 EA 015856B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
cellulose
potassium persulfate
minutes
activation
activated
Prior art date
Application number
EA201000342A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201000342A1 (ru
Inventor
Джамал Вейс оглы Мамедов
Надир Фаррух оглы Гахраманов
Ядигар Юсиф оглы Гусейнов
Гудрат Салман оглы Аббасов
Ляман Исми кызы Адилова
Тельман Дадаш оглы Кулиев
Original Assignee
Сумгаитский Государственный Университет (Сгу)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сумгаитский Государственный Университет (Сгу) filed Critical Сумгаитский Государственный Университет (Сгу)
Publication of EA201000342A1 publication Critical patent/EA201000342A1/ru
Publication of EA015856B1 publication Critical patent/EA015856B1/ru

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химии целлюлозы и ее производным, а именно к способу получения активированной целлюлозы, которая может быть использована в качестве сырья для сополимеризации целлюлозы с другими мономерами. Активацию целлюлозы осуществляют следующим образом: измельченную целлюлозу 1×1 см пропитывают водным раствором персульфата калия, а потом осуществляют сушку целлюлозы при температуре 100-105°С в течение 60-90 мин. При этом максимально повышается хрупкость макромолекулярной структуры целлюлозы и при помоле в течение 8-14 мин разрушаются макромолекулярные и волокнистые структуры, это приводит к получению сыпучего порошка целлюлозы с увеличением реакционной способности, содержание фракции целлюлозы с размерами частицы 200 мкм и ниже составляет до 94,2 вес.%. Активированный порошок целлюлозы можно использовать при процессе сополимеризации с ненасыщенными мономерами, а также в качестве загустителя и сырья для лакокрасочной и текстильной и вискозной промышленности. Молекулярный вес активированной целлюлозы составляет 250-273.

Description

Изобретение относится к химии целлюлозы и ее производным, а именно к способу получения активированной целлюлозы, которая может быть использована в качестве сырья для сополимеризации целлюлозы с другими мономерами.
Известен способ механохимической активации целлюлозных материалов. ВИХР РАН ведутся работы по изучению влияния механической и механохимической активации целлюлозных материалов и для повышения реакционной способности целлюлозы, был применен новый принцип активации твердых материалов и активации, заключающейся в использовании поля механических сил, в котором полимер подвергается действию давления со сдвигом.
Предварительная механическая активация порошковой целлюлозы путем ее амортизации и уменьшения длины частиц приводит к резкому сокращению продолжительности ее растворения.
В результате в два раза возрастает вязкость раствора, а формируемые из него волокна имеют улучшенные физико-механические свойства.
Установлено, что увеличением степени дезинтегрирования и уменьшением размера частицы реакционная способность целлюлозы к вискозообразованию возрастает, дезинтегрирование способствует развитию микропористости целлюлозы, а значит, и увеличению внутренней поверхности.
Выявлена принципиальная возможность осуществления активации целлюлозы путем последовательного применения в двух типах активатора: на мельнице ударно-истирающего действия, затем в экструдере [1].
Недостатком механохимической активации целлюлозных материалов является применение активации целлюлозы в двух типах активатора: на мельнице ударно-истирающего действия, затем в экструдере, при дезинтегрировании полученный продукт включает в себя значительное количество волокна, содержащего порошок целлюлозы.
Известен способ получения и применения привитых сополимеров на основе моно-, олиго- и полисахаридов. Для процесса активации полисахаридов они подвергаются разложению путем окисления в водном растворе, гидролиза или ферментативным путем. При сополимеризации активированных моно-, олиго- и полисахаридов и их производных исключением ксантатов крахмала в качестве мономеров используют акриловую кислоту, малеиновую кислоту, ангидридов малеиновой кислоты, винилацетат или одну либо несколько моноэтиленово-ненасыщенных сульфоновых кислот. Соотношение мономеров и полисахаридов колеблется по массе от 95:20 до 50:80 соответственно. В качестве окислителя-инициатора используют пероксид водорода, кроме того, можно применять несколько окислителей. Соотношение по массе окислителя к сумме полисахаридов и мономеров изменяется от 5:100 до 50:50 соответственно. Процесс сополимеризации осуществляют в инертном разбавителе при температуре до 180°С [2].
Недостатками способа при активации полисахаридов являются применение химических реагентов или ферментативными путями проведение процесса в присутствии разбавителей и при высокой температуре, использование большого количества окислителя и образование сточных вод.
Известен способ активации полисахаридов. При активации полисахаридов они подвергаются разложению макромолекулярной цепи и волокнистой структуры обработкой при температуре >25 (25-85) (55-65)°С и при давлении 5-46 (25-30) бар активирующими средствами типа спиртов, фенолов, эфиров, ацеталей, кетонов, β-кетоэфиров, аминов или эфиров карбоновых или сульфоновых кислот, производных мочевины, стероидов и в виде растворов или дисперсии в жидком аммиаке при молярном отношении активирующее средство/ангидроглюкозные единицы полисахаридов (1:5-50) (1:5-20) [3] (прототип).
Недостатками способа активации полисахаридов являются разложение макромолекулярной цепи и волокнистой структуры полисахаридов с применением химических реагентов, проведение процесса активации под давлением при высокой температуре в длительное время и образование сточных вод.
Задачей изобретения является придание волокнам целлюлозы максимальной хрупкости для обеспечения разрушения макромолекулярной и волокнистой структуры при помоле с целью получения сыпучего порошка целлюлозы с высокой реакционной способностью.
Задача решается обработкой целлюлозы путем пропитки водным раствором персульфата калия в течение 6-18 мин при молярном соотношении вода:персульфат калия:целлюлоза, равном 16,6:0,02220,0462:0,0308 соответственно, сушкой при температуре 100-105°С в пределах 60-90 мин с последующим измельчением до размеров частиц 10-200 мкм, время помола 8-14 мин, в результате получен сыпучий порошок целлюлозы с содержанием частицы с размером ниже 200 мкм до 94,2 вес.% (10-200 мкм - 51, 17 вес.% и 10 мкм и ниже 43,03 вес.%).
Исходным сырьем для активации целлюлозы является целлюлоза по ГОСТ 5982-84.
После пропитки и сушки вес целлюлозы увеличивается за счет персульфата калия от 0,2 до 7,0 вес.%.
Предложенный способ активации целлюлозы по сравнению с прототипом заключается в том, что для придания максимальной хрупкости макромолекулярной структуры целлюлозы перед помолом ее пропитывают водным раствором персульфата калия с последующей сушкой и при помоле разрушается макромолекулярная и волокнистая структура с получением сыпучего порошка целлюлозы с высокой реакционной способностью. Содержание основной фракции с размером частиц 200 мкм и ниже изменяется
- 1 015856 в пределах 91,73-94,2 вес.%. [По прототипу - для процесса активации полисахаридов они подвергаются разложению макромолекулярной структуры с активирующими средствами типа спиртов, фенолов, эфиров, ацеталей, кетонов, β-кетонов, аминов или эфиров карбоновых или сульфоновых кислот, производных мочевины, стероидов в виде растворов или дисперсии в жидком аммиаке. Процесс проводят под давлением с выделением сточных вод]. Молекулярный вес активированного порошка целлюлозы составляет 250-273. В процессе активации целлюлозы сточные воды и выбросы в атмосферу отсутствуют.
Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приведены примеры.
Пример 1. В 1-литровый стакан, снабженный мешалкой, загружают 300 г (16,6 моль) дистиллированной воды, 6 г (0,0222 моль) персульфата калия, к полученному водному раствору персульфата калия добавляют 5 г (0,0308 моль) целлюлозы с размерами частицы 1x1 см и без перемешивания в течение 6 мин проводят пропитку целлюлозы, а после при температуре 100-105°С осуществляют сушку в течение 90 мин, последующий помол пропитанной целлюлозы продолжается 8 мин.
Результаты проведенных опытов представлены в табл. 1.
Таблица 1
№ Н.М, Наименование реагентов Номе να опытов и их результаты
1 2 3 4 5 6
1 2 3 Взято: Водный раствор персульфата калия, г в т.ч Содержания персульфата калия в растворе, г Количество целлюлозы, используем ой для пропитки, г Время пропитки целлюлозы, мин 306 6 5 6 309,28 9,2 5 8 310.8 10.8 5 10 312.5 12.5 5 12 312.5 12.5 5 15 312,5 12,5 5 18
4 Температура сушки пропитанной целлюлозы,“С При 100-105иС и 90 мин
5 Вес целлюлозы после сушки, г 5,01 5,13 5,15 5,25 5,30 5,38
6 Время помола, мин 8 10 10 12 14 14
7 Получено: Внешний вид Сыпучий порошок
8 Фракционный состав помола, % 200 мкм 100 мкм 50 мкм 10 мкм ниже 10 мкм . 6,27 18,49 20,08 15,24 37,92 6,00 17,55 20,45 12,06 42,04 4,32 16,41 20,02 14,05 43,20 3,90 17.20 20,40 14.20 42.20 4,35 18.23 21.24 10,79 43,39 3,6 18,20 20,31 12,66 43,03
9 Потеря, % 2,0 1,9 2,0 2,1 2,0 2,2
10 Молекулярный вес порошка целлюлозы, ед. 265 270 250 272 273 275
11 Содержание частицы в составе порошка целлюлозы, % 91,73 92,10 93,68 94,10 93,65 94,2
Молярное соотношение вода: персульфат калия:целлюлоза составляет 16,6:0,0222:0,0308 соответственно.
Состав целлюлозы определяется по ГОСТ 5982-84, ГОСТ 16932-71, ГОСТ 6840-78, а фракционный состав помола целлюлозы по ГОСТ 3584-73, молекулярный вес целлюлозы определяют йодометрическим методом.
Пример 2. Процесс проводят по примеру 1, за исключением того, что используют 9,2 г (0,0340 моль) персульфата калия, время пропитки 8 мин и время помола 10 мин.
Молярное соотношение вода: персульфат калия:целлюлоза составляет 16,6:0,0340:0,0308 соответственно.
Пример 3. Процесс проводят по примеру 1, за исключением того, что используют 10,8 г (0,04 моль) персульфата калия, время пропитки и время помола составляет по 10 мин.
Молярное соотношение вода:персульфат калия:целлюлоза составляет 16,6:0,040:0,0308 соответственно.
Пример 4. Процесс проводят по примеру 1, за исключением того, что используют 12,5 г (0,0462 моль) персульфата калия, время пропитки и время помола составляет по 12 мин.
Молярное соотношение вода: персульфат калия:целлюлоза составляет 16,6:0,0462:0,0308 соответственно.
Пример 5. Процесс проводят по примеру 1, за исключением того, что используют 12,5 г (0,0462 моль) персульфата калия, время пропитки составляет 15 мин и время помола - 14 мин.
Молярное соотношение вода:персульфат калия:целлюлоза составляет 16,6:0,0462:0,0308 моль соответственно.
Пример 6. Процесс проводят по примеру 1, за исключением того, что используют 12,5 г (0,0462 моль) персульфата калия, время пропитки составляет 18 мин и время помола - 14 мин.
Молярное соотношение вода:персульфат калия:целлюлоза составляет 16,6:0,0462:0,0308 соответственно.
- 2 015856
При активации целлюлозы для придания максимальной хрупкости макромолекулярной структуры целлюлозы в качестве реагентов для пропитки были использованы (ΝΗ.-ιΓ^ϋχ. Н2О2. К282О8. Ыа282О7 и оптимальные результаты были получены с применением персульфата калия. После сушки и помола полученный сыпучий порошок целлюлозы имеет высокую степень измельченности с диаметром частицы 200 мкм и ниже и составляет до 94.2 вес.%.
Активированный сыпучий порошок целлюлозы можно использовать при процессе сополимеризации. а также как наполнитель или загуститель в химической. лакокрасочной промышленности и сырье для текстильной промышленности
При помоле использована мельница электрическая лабораторная ЭМ-3А. тип Моряк. ТУ 46-22236-79. г. Одесса.
Полученный сыпучий порошок целлюлозы имеет высокую реакционную способность с размерами частицы 200 мкм и ниже в количестве до 94.2% и используется в процессе сополимеризации с акриловой кислотой.
Для лучшего понимания процесса сополимеризации активированного порошка целлюлозы с акриловой кислотой ниже приведены примеры.
Пример 7. В 3-горловую колбу. снабженную мешалкой. контактным термометром и обратным холодильником. загружают 60 г дистиллированной воды. 0.5 г (0.0031 моль) размолотой целлюлозы 16.54-25.24% с размерами частицы ниже 40-200 мкм. 3 г (0.011 моль) эмульгатора - лаурилсульфата натрия. 10 г (0.139 моль) акриловой кислоты и включают мешалку. После достижения температуры смеси 60°С в реактор подают 0.5 г (0.00185 моль) персульфата калия - инициатора радикальной полимеризации. Сополимеризацию проводят при температуре 70±5°С и время реакции составляет 60 мин.
Молярное соотношение целлюлоза:акриловая кислота: эмульгатор лаурилсульфат натрия: инициатора радикальной полимеризации персульфата калия составляет 0.0031:0.139:0.011:0.00185 соответственно.
Фракционный состав помола целлюлозы определяется по ГОСТ 3584-73. содержание сухого остатка сополимера определяется физико-химическим методом. вязкость 1%-ного водного раствора сополимера - по ГОСТ 10028-81. Наличие в растворе сополимера не вступившей в реакцию целлюлозы определяют по ГОСТ 5.588-70. время и степень высыхания образцов пленки - по ГОСТ 19007-73. адгезия пленки - по ГОСТ 15140-78.
Пример 8. Процесс проводят по примеру 7. за исключением того. что количество дистиллированной воды составляет 100 г. целлюлозы - 1.0 г (0.00617 моль). акриловой кислоты - 22 г (0.306 моль).
Молярное соотношение целлюлоза: акриловая кислота: эмульгатор лаурилсульфат натрия:инициатор радикальной полимеризации персульфата калия составляет 0.00617:0.306:0.011:0.0037.
Пример 9. Процесс проводят по примеру 7. за исключением того. что количество дистиллированной воды составляет 100 г. целлюлозы - 1.5 г (0.00926 моль). акриловой кислоты - 22 г (0.306 моль).
Молярное соотношение целлюлоза: акриловая кислота:эмульгатор лаурилсульфата натрия:инициатор радикальной полимеризации персульфата калия составляет 0.00926:0.306:0.011:0.0037 соответственно.
Пример 10. Процесс проводят по примеру 7. за исключением того. что количество дистиллированной воды составляет 120 г. целлюлозы - 2.0 г (0.00123 моль). акриловой кислоты - 28 г (0.389 моль).
Молярное соотношение целлюлоза:акриловая кислота:эмульгатор:инициатор радикальной полимеризации персульфата калия составляет 0.0123:0.389:0.011:0.0037 соответственно.
Пример 11. Процесс проводят по примеру 7. за исключением того. что количество дистиллированной воды составляет 120 г. целлюлозы - 2.5 г (0.0154 моль). акриловой кислоты - 35 г (0.486 моль).
Молярное соотношение целлюлоза: акриловая кислота: эмульгатор лаурилсульфат натрия: инициатора радикальной полимеризации персульфата калия составляет 0.0154:0.486:0.011:0.0037 соответственно.
Как видно из табл. 2. полученный сополимер целлюлозы с акриловой кислотой соответствует всем требованиям водорастворимого сополимера.
- 3 015856
Таблица 2
м п.п> Наименование реагентов Номера опытов и их результаты
8 9 10 11 12
1 Взято: Вода дистиллированная, г 60 100 100 120 120
2 Целлюлоза размолотая, 0,17 200 мкм, г 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
3 Акриловая кислота, г 10,0 22,0 22,0 28,0 35,0
4 Лаурилсульфат натрия, 30% , г 3,0 3,0 3,о 3,0 3,0
5 Инициатор КгЗгОк, г 0,5 1 1 1,5 1,5
6 Температура, иС 70±5 7О±5 70±5 70±5 70±5
7 Время реакции, мин 60 60 60 60 60
8 Получено: Водный раствор сополимера, г 74,5 127,0 127,5 154,5 162,0
9 Содержание сухого веществ-а, % 13,0 17,3 18,0 18,9 22,2
10 Вязкость 1% водного раствора сополимера, сСт/с 16,2 22,5 26,0 7 А 0 “ν +
11 Продолжительность высыхания пленки, ч 1,5 2,0 2,0 2,0 2,5
12 Адгезия пленки, балл 1 1 1 1 1
13 Конверсия мономеров, % 95,2 95,6 97,8 96,6 96,0
Литература
1. Перспективные полимерные материалы для химико-текстильного производства. А.П. Морыганов, А.Г. Захаров, В.В. Живетин. Россия, Химический журнал (Ж. Рос. хим. общ-ва им. Д.И. Менделеева), 2002, т. ХЬУ1, № 1.
2. Заявка 97121694, Россия, МПК7 С08Р 251/00 от 27.10.1999 г.
3. Заявка 19742692, Германия, МПК7 С08В 1/00, С08В 31/00 от 01.04.1999 г.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    Способ активации целлюлозы, включающий обработку целлюлозы активирующим агентом, отличающийся тем, что обработку целлюлозы осуществляют путем пропитки водным раствором персульфата калия в течение 6-18 мин при молярном соотношении вода:персульфат калия:целлюлоза, равном 16,6:0,0222-0,0462:0,0308 соответственно; сушкой при температуре 100-105°С в пределах 60-90 мин с последующим измельчением до размеров частиц 10-200 мкм, время помола составляет 8-14 мин.
EA201000342A 2009-03-17 2009-09-15 Способ активации целлюлозы EA015856B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AZA20090049 2009-03-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201000342A1 EA201000342A1 (ru) 2011-08-30
EA015856B1 true EA015856B1 (ru) 2011-12-30

Family

ID=44544164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201000342A EA015856B1 (ru) 2009-03-17 2009-09-15 Способ активации целлюлозы

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA015856B1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA022464B1 (ru) * 2012-11-23 2016-01-29 Сумгаитский Государственный Университет Способ активации целлюлозы
EA024275B1 (ru) * 2013-04-09 2016-09-30 Сумгаитский Государственный Университет Способ получения активированной целлюлозы

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA024244B1 (ru) * 2013-04-09 2016-08-31 Сумгаитский Государственный Университет Способ получения порошка целлюлозы
EA024220B1 (ru) * 2013-04-30 2016-08-31 Сумгаитский Государственный Университет Способ получения порошка активированной целлюлозы
EA024257B1 (ru) * 2013-05-24 2016-08-31 Сумгаитский Государственный Университет Способ активации целлюлозы
EA024276B1 (ru) * 2013-06-19 2016-09-30 Сумгаитский Государственный Университет Способ активации целлюлозы

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU861440A1 (ru) * 1979-12-14 1981-09-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химии Древесины Академии Наук Латвийской Сср Способ получени целлюлозы
RU2243304C1 (ru) * 2004-02-04 2004-12-27 Томский политехнический университет Способ безхлорной отбелки сульфатной целлюлозы

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU861440A1 (ru) * 1979-12-14 1981-09-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химии Древесины Академии Наук Латвийской Сср Способ получени целлюлозы
RU2243304C1 (ru) * 2004-02-04 2004-12-27 Томский политехнический университет Способ безхлорной отбелки сульфатной целлюлозы

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EFANOV M.V. i dr. Okislitel'nyy ammonoliz lignouglevodnykh materialov pri ikh vzaimodeystvii s persul'fatom ammoniya v srede ammiaka". Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2000, Ôäû 4, s. 73-80 [on-layn] [Naydeno 2010-04-29], Naydeno iz Internet: <URL:http://www.nioch.nsc.ru/mirrors/press/chemwood/volume4/2000_04/0004_073.pdf *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA022464B1 (ru) * 2012-11-23 2016-01-29 Сумгаитский Государственный Университет Способ активации целлюлозы
EA024275B1 (ru) * 2013-04-09 2016-09-30 Сумгаитский Государственный Университет Способ получения активированной целлюлозы

Also Published As

Publication number Publication date
EA201000342A1 (ru) 2011-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107532386B (zh) 阴离子改性纤维素纳米纤维分散液和组合物
EA015856B1 (ru) Способ активации целлюлозы
Isogai et al. TEMPO-oxidized cellulose nanofibers
DE60026206T2 (de) Aus mit Aldehyden modifizierter Zellstoffpulpe hergestelltes Papier
JP6361123B2 (ja) 水系接着剤組成物
EP2703558B1 (fr) Papier, carton, ou analogue contenant un copolymère cationique dérivé d&#39;acrylamide
Wu et al. Facile in-situ fabrication of novel organic nanoparticle hydrogels with excellent mechanical properties
WO2013137140A1 (ja) アニオン変性セルロースナノファイバー分散液の製造方法
JP6958799B2 (ja) ハイドロゲル
US7678187B2 (en) Compositions comprising a (poly)amine and a carboxylated carbohydrate
RU2019108602A (ru) Композиция, обеспечивающая прочность в сухом состоянии, ее использование и способ изготовления бумаги, картона и тому подобных материалов
Saastamoinen et al. Laccase aided modification of nanofibrillated cellulose with dodecyl gallate
JP2010235669A (ja) 酸化パルプ中に残留する有機系酸化触媒の除去方法
JP2010156069A (ja) 抄紙用凝集剤
Dai et al. TEMPO-mediated oxidation of cellulose in carbonate buffer solution
CA3094466A1 (fr) Procede de fabrication de polymeres anioniques et utilisation comme agents de resistance dans un procede papetier
JP5817381B2 (ja) 酸化パルプの洗浄・脱水方法
Masruchin et al. Manipulation of surface carboxyl content on TEMPO-oxidized cellulose fibrils
Li et al. From forest residues to hydrophobic nanocomposites with high oxygen-barrier properties
Seo et al. Preparation and Characterization of Electrospun Composite Nanofibers from Poly (vinyl alcohol)/Lignocellulose Nanofibrils with Different Chemical Compositions
Jiménez-Amezcua et al. Preparation of Agave tequilana Weber nanocrystalline cellulose and its use as reinforcement for acrylic hydrogels
JP2011195659A (ja) 酸化セルロースの製造方法
Masruchin et al. CHARACTERIZATION OF CELLULOSE NANOFIBRILS-PNIPAAm COMPOSITE HYDROGELS AT DIFFERENT CARBOXYL CONTENTS
EA020359B1 (ru) Способ активации целлюлозы
Cruz et al. Synthesis and Characterization of graft copolymers from natural fibers

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KZ KG MD TJ TM RU

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ