EA020360B1 - Реакционноспособная целлюлоза и способ ее получения - Google Patents
Реакционноспособная целлюлоза и способ ее получения Download PDFInfo
- Publication number
- EA020360B1 EA020360B1 EA201201008A EA201201008A EA020360B1 EA 020360 B1 EA020360 B1 EA 020360B1 EA 201201008 A EA201201008 A EA 201201008A EA 201201008 A EA201201008 A EA 201201008A EA 020360 B1 EA020360 B1 EA 020360B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- cellulose
- minutes
- sodium carbonate
- mol
- water
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химии целлюлозы, а именно способу получения реакционноспособной целлюлозы, которая находит широкое применение в качестве сырья при (со)полимеризации с различными мономерами и в других областях. Активацию целлюлозы осуществляют следующим образом: измельченную целлюлозу обрабатывают водным раствором углекислого натрия, концентрация водного раствора углекислого натрия составляет 1-7%. Обработанную целлюлозу после сушки при температуре 100-105°C в течение 90 мин подают в помол 6-7 мин. При этом максимально повышается кристаллическая структура макромолекул и волокнистые структуры целлюлозы. В результате помола разрушается макромолекулярная и волокнистая структура целлюлозы. Полученный сыпучий порошок целлюлозы приобретает высокую реакционную способность, размеры частиц в составе порошка 10-320 мкм. Выход активированной целлюлозы составляет 96,94 вес.%. Полученный порошок целлюлозы был использован при (со)полимеризации с акриловой кислотой и акриламидами (табл. 2).
Description
Изобретение относится к химии целлюлозы и ее производных, а именно к способу получения активированного порошка целлюлозы, которая может найти применение в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен способ получения порошковой целлюлозы. В качестве сырья используют целлюлозу и серную кислоту. Целлюлозу при температуре 90°С в течение 2 ч обрабатывают 5% раствором серной кислоты, соотношение целлюлозы к серной кислоты составляет 1:10 соответственно. Полученный раствор целлюлозы фильтруют, нейтрализуют и до 10-20% влажности сушат и подают в дробилку, в первом этапе сушку осуществляют при температуре 120-60°С, а на втором этапе температура 100-120°С (1).
Недостатками способа являются применение химических реагентов при активации целлюлозы, многостадийность процесса и получение сточных вод.
Известен способ получения растворимой целлюлозы из хлопкового линта. Сначала проводят щелочную варку линта при температуре 170-180°С под давлением 1 МПа, а затем последующий гидролиз при температуре 140-80°С. Полученная целлюлоза при температуре 60°С в течение нескольких часов подвергается отбеливанию смесью диоксида хлора и уксусной кислоты. Полученная целлюлоза используется как сырье для вискозного производства (2).
Недостатками способа активации целлюлозы являются применение химических реагентов, высокой температуры и давления, образование сточных вод.
Известен способ получения реакционноспособной целлюлозы. В качестве исходного сырья используют измельченную целлюлозу с содержанием 90 мас.% альфацеллюлозы и 8 мас.% воды. Целлюлозу обрабатывают в автоклаве с жидким аммиаком под давлением 20 бар при температуре 10°С в течение 60 с. После этого целлюлозу переносят через затвор во взрывной реактор. У отверстия затвора давление аммиака в целлюлозе быстро падает, вызывая в целлюлозе своего рода взрыв и разрушение целлюлозных волокон. Полученную целлюлозу диспергируют в растворе едкого натра в течение 1 ч при температуре 20-25°С. Модифицированную целлюлозу отжимают и промывают этанолом для удаления щелочи. Полученную активированную целлюлозу используют при получении бензилцеллюлозы, цианэтилцеллюлозы, бензоатцеллюлозы и т.д. (3). Прототип.
Недостатком способа активации целлюлозы является использование высокого давления и химических реагентов с получением сточных вод.
Задачей изобретения является разработка экологически чистой технологии получения активированной порошковой целлюлозы.
Задача решается обработкой исходной (макулатуры марки МС-1А, в дальнейшим будет называться - целлюлоза) целлюлозы 1,0-7,0% водным раствором углекислого натрия в течение 20-30 мин, при молярном соотношении реагентов: воды:углекислого натрия:целлюлозы 25,8-27,5:0,0471-0,330:0,02530,03179 соответственно, сушкой при температуре 100-105°С в течение 90 мин с последующим измельчением до размеров частиц 10-320 мкм, время помола составляет 4-6 мин, полученный сыпучий порошок целлюлозы имеет высокую реакционную способность.
При обработке измельченной макулатуры марки МС-1А водным раствором углекислого натрия макулатура набухает и реагенты, использованные при изготовлении бумаги (канифоль, окись титана, тальк и др.), как шлам растворяются в водном растворе углекислого натрия и отделяются вместе с раствором в виде осадка. После отделения шлама целлюлозосодержащую массу фильтруют и сушат, при этом содержание целлюлозы составляет 91,5 вес.%.
Полученный сыпучий порошок состоит из 4-х фракций: 5, 100, 200 и 320 мкм, выход активированной целлюлозы составляет 96,94 вес.%.
Предложенный способ активации целлюлозы по сравнению с прототипом заключается в том, что для придания максимальной хрупкости макромолекулярной структуре целлюлозы перед помолом ее обрабатывают водным раствором углекислого натрия 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 10-320 мкм составляет 96,94 вес.%. (В прототипе - активацию целлюлозы осуществляют обработкой жидким аммиаком под давлением с последующей нейтрализацией раствором едкого натрия и промывкой этиловым спиртом. Активация целлюлозы сопровождается получением сточных вод.) Предложенный способ активации целлюлозы является экологически чистым процессом.
Способ осуществляют следующим образом. Сначала приготовляют 1,0-7,0% водный раствор углекислого натрия. Затем измельчают целлюлозу с размерами 1x1 см и обрабатывают раствором углекислого натрия, при молярном соотношении реагентов: воды:углекислого натрия:целлюлозы 25,8-27,5:0,04710,330:0,0253-0,03179 соответственно. Обработку целлюлозы углекислым натрием осуществляют в течение 20-30 мин, а после сушат при температуре 100-105°С в течение 90 мин, углекислый натрий, проникая между макромолекулами волокнистой структуры целлюлозы, соответственно повышает кристалличность и хрупкость. В результате размола разрушаются макромолекулы и волокнистая структура, и соответственно приводит к разрушению водородных связей целлюлозы. Полученный сыпучий порошок целлюлозы обладает высокой реакционной способностью.
- 1 020360
Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приведены примеры.
Пример 1.
В литровой стакан загружают 495 г (27,5 моль) дистиллированной воды и 1,0 г (0,0471 моль) углекислого натрия. После включают мешалку со скоростью 60 об/мин, в раствор углекислого натрия подают 5,0 г (0,03086 моль) измельченной целлюлозы и в течение 30 мин перемешивают. Обработанную целлюлозу углекислым натрием отделяют и подают на сушку при температуре 100-05°С в течение 90 мин. Осушенная целлюлоза в течение 6 мин размола превращается в сыпучий порошок целлюлозы, который разделяется на отдельные фракции.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 27,5:0,0471:0,03086 соответственно.
Состав макулатуры определяют согласно ГОСТ 1700-97, состав целлюлозы ГОСТ 5982-82, ГОСТ 6940-78, фракционный состав активированного порошка целлюлозы ГОСТ 3584-73, вязкость водного раствора сополимера ГОСТ 1028-81, степень высыхание пленки сополимеров ГОСТ 19007-73, адгезия покрытия ГОСТ 15140-78, сухой остаток сополимеров определяется физико-химическим методом, водородное число растворов определяется рН-метром.
Пример 2.
Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 490 г (27,2 моль) деминерализованной воды, 10 г (0,0943 моль) углекислого натрия, время обработки 30 мин и время размола 4 мин.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 27,2:0,0943:0,0277 соответственно.
Пример 3.
Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 485 г (26,9 моль) деминерализованной воды, 15 г (0,1415 моль) углекислого натрия, время обработки 30 мин и время размола 6 мин.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 26,9:0,1415:0,0253 соответственно.
Пример 4.
Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 482,5 г (26,8 моль) деминерализованной воды, 20 г (0,1886 моль) углекислого натрия, время обработки 30 мин и время размола 6 мин.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 26,8:0,1886:0,0277 соответственно.
Пример 5.
Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 475 г (26,3 моль) деминерализованной воды, 25 г (0,2358 моль) углекислого натрия, время обработки 30 мин и время размола 6 мин.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 26,3:0,2358:0,03179 соответственно.
Пример 6.
Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 470 г (26,1 моль) деминерализованной воды и 30 г (0,2830 моль) углекислого натрия, время обработки 30 мин, время размола 6 мин.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 26,1:0,2830:2830 соответственно.
Пример 7.
Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что используют 465 г (25,8 моль) деминерализованной воды, 35 г (0,330 моль) углекислого натрия, время обработки 30 мин и время размола 6 мин.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 25,8:0,330:0,330 соответственно.
Пример 8.
Осуществляют по примеру 3, за исключением того, что используют 485 г (26,9 моль) деминерализованной воды, 15 г (0,1415 моль) углекислого натрия, время обработки 20 мин и время размола 4 мин.
Молярное соотношение воды:углекислого натрия:целлюлозы составляет 26,9:0,1415:0,0253 соответственно.
Как следует из представленных данных, обработка целлюлозы водным раствором углекислого натрия с последующей сушкой и размолом в мельнице приводит к разрушению макромолекулы и волокнистой структуры с разрывом водородных связей целлюлозы. Оптимальные условия процесса получения порошка целлюлозы - концентрация водного раствора углекислого натрия 3-5%, время обработки 30 мин, сушка при температуре 100-105°С и время размола 6 мин, приводят к получению сыпучего порошка целлюлозы с высокой реакционной способностью.
Ниже представлены результаты опытов (со)полимеризации активированного порошка целлюлозы с акриловыми мономерами.
Пример 9.
В трехгорловую колбу, снабженную мешалкой, контактным термометром и обратным холодильником, загружают 60 г (3,33 моль) деминерализованной воды, 0,7 г (0,00432 моль) порошка целлюлозы, полученные опытом 5 в примере 1, 0,8 г (0,00227 моль) натриевой соли алкилбензолсульфоната и вклю
- 2 020360 чают мешалку. Перемешивание проводят до образования стабильной эмульсии. После добавляют 6 г (0,0833 моль) акриловой кислоты и нагревают до температуры 70°С. При достижении указанной температуры в реактор подают инициатор персульфата аммония 0,300 г (0,00132 моль). В первую стадию (со)полимеризации подают 3/4 часть инициатора и процесс проводят при температуре 75°С. После на второй стадии (со)полимеризацию подают 8 г (0,1127 моль) акриламида и остальную 1/4 часть инициатора. В конце процесса для дополимеризации мономеров температуру поднимают до 80°С и выдерживают 40 мин, время (со)полимеризации 190 мин.
Молярное соотношение воды:целлюлозы:акриловой кислоты:акриламида:эмульгатора натриевой соли алкилбензольсульфоната:инициатора персульфата аммония составляет 3,33:0,00432:0,0833:0,1127:0,00227:0,00132 соответственно.
Пример 10.
Осуществляют по примеру 9, за исключением того, что используют 12 г (0,1690 моль) акриламида и 0,7 г (0,00432 моль) порошка целлюлозы, полученные опытом 6 в примере 1.
Молярное соотношение воды:целлюлозы:акриламида:эмульгатора натриевой соли алкилбензолсульфоната:инициатора персульфата аммония составляет 3,88:0,00432:0,1690:0,00227:0,00132 соответственно.
Пример 11.
Осуществляют по примеру 9, за исключением того, что используют 12 г (0,1666 моль) акриловой кислоты и 0,7 г (0,00432 моль) порошка целлюлозы, полученные опытом 7 в примере 1.
Молярное соотношение воды:целлюлозы:акриловой кислоты:эмульгатора натриевой соли алкилбензолсульфоната:инициатора персульфата аммония составляет 3,88:0,00432:0,1666:0,00227:0,00132 соответственно.
Проведенные опыты показывают что, при (со)полимеризации активированной целлюлозы, полученной в опытах 5-7 с акриловой кислотой и акриламидом, полученные сополимеры в примерах 9-11 имеют содержание сухого вещества 15,25-19,5 вес.%, вязкость 1% раствора сополимера 1,82-3,29 мм2/с, продолжительность высыхания пленки 3,5 ч, адгезию пленки 1 балл, конверсия мономеров составляет 98,9 вес.%.
Полученные сополимеры на основе порошка целлюлозы с акриловыми мономерами можно использовать в качестве пленкообразующих полимеров в лакокрасочной промышленности.
Литература
1. Патент РФ 2068419, МПК С08В 15/02 от 27.19.1996 г.
2. Патент РФ 2159302, МПК И21С 5/00, И01С 1/00 от 21.11.2000 г.
3. Патент РФ 2202558, МПК С08В 1/00, С08В 1/02, С08В 1/06 от 20.04.2003 г.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ получения активированной целлюлозы, включающий обработку жидким аммиаком под давлением, нейтрализацию и промывку волокнистой целлюлозы, отличающийся тем, что перед помолом для максимального повышения кристаллической структуры целлюлозы измельченную целлюлозу дополнительно обрабатывают 1,0-7,0% водным раствором углекислого натрия при молярном соотношении реагентов - воды:углекислого натрия:целлюлозы 26,8-27,6:0,0404-0,2831:0,0253-0,0320 соответственно, после обработки проводят сушку при температуре 100-105°С в течение 90 мин и помол целлюлозы в течение 4-6 мин, полученный сыпучий порошок целлюлозы имеет высокую реакционную способность.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201201008A EA020360B1 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Реакционноспособная целлюлоза и способ ее получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201201008A EA020360B1 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Реакционноспособная целлюлоза и способ ее получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201201008A1 EA201201008A1 (ru) | 2013-08-30 |
| EA020360B1 true EA020360B1 (ru) | 2014-10-30 |
Family
ID=49036129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201201008A EA020360B1 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Реакционноспособная целлюлоза и способ ее получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA020360B1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU51091A1 (ru) * | 1936-03-27 | 1936-11-30 | Н.Я. Брянцев | Способ комплексной переработки водорослей |
| US20090020246A1 (en) * | 2005-06-09 | 2009-01-22 | Hyeok HONG | Manufacturing method of mechanical pulp from cornstalk cellulose |
| CN101413227A (zh) * | 2008-12-03 | 2009-04-22 | 重庆引科化学助剂有限公司 | 一种棉浆粕蒸煮助剂 |
| CN101519852A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-09-02 | 中国科学技术大学 | 一种从秸秆中分离纤维素并获得纤维素水溶液的方法 |
| EP2280098A1 (de) * | 2009-07-31 | 2011-02-02 | Kelheim Fibres GmbH | Regenerierte Cellulosefaser |
-
2012
- 2012-01-19 EA EA201201008A patent/EA020360B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU51091A1 (ru) * | 1936-03-27 | 1936-11-30 | Н.Я. Брянцев | Способ комплексной переработки водорослей |
| US20090020246A1 (en) * | 2005-06-09 | 2009-01-22 | Hyeok HONG | Manufacturing method of mechanical pulp from cornstalk cellulose |
| CN101413227A (zh) * | 2008-12-03 | 2009-04-22 | 重庆引科化学助剂有限公司 | 一种棉浆粕蒸煮助剂 |
| CN101519852A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-09-02 | 中国科学技术大学 | 一种从秸秆中分离纤维素并获得纤维素水溶液的方法 |
| EP2280098A1 (de) * | 2009-07-31 | 2011-02-02 | Kelheim Fibres GmbH | Regenerierte Cellulosefaser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201201008A1 (ru) | 2013-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Preparing cationic cotton linter cellulose with high substitution degree by ultrasonic treatment | |
| Kihlman et al. | Cellulose dissolution in an alkali based solvent: influence of additives and pretreatments | |
| Zhang et al. | From biomass to nanomaterials: a green procedure for preparation of holistic bamboo multifunctional nanocomposites based on formic acid rapid fractionation | |
| CA2801986C (en) | Manufacturing of microcellulose | |
| WO2011120533A1 (en) | New high viscosity carboxymethyl cellulose and method of preparation | |
| BR112014024931B1 (pt) | Método para a preparação de éteres de celulose | |
| WO2011154600A2 (en) | A novel method to produce microcellulose | |
| JP6818985B2 (ja) | 新規な改変バイオベース材料を調製する方法 | |
| RU2710394C2 (ru) | Способ и установка для увеличения концентрации содержащей растворимые углеводы фракции, содержащая растворимые углеводы фракция и твердая фракция | |
| Padzil et al. | Effect of acid hydrolysis on regenerated kenaf core membrane produced using aqueous alkaline–urea systems | |
| Sabaghi et al. | Production and application of triblock hydrolysis lignin-based anionic copolymers in aqueous systems | |
| EA015856B1 (ru) | Способ активации целлюлозы | |
| EA020360B1 (ru) | Реакционноспособная целлюлоза и способ ее получения | |
| Yusoff et al. | Synthesis and characterization of carboxymethyl cellulose derived from office paper waste for methylene blue dye removal | |
| JP2015183020A (ja) | 粉末状セルロース | |
| JP2013177528A (ja) | 粉末状セルロース | |
| JP2015183018A (ja) | 粉末状セルロースの製造方法 | |
| Heydarifard et al. | Generation of new cationic xylan-based polymer in industrially relevant process | |
| EA020387B1 (ru) | Способ получения активированной целлюлозы | |
| US4221888A (en) | Method of hydrolyzing acrylamide and methacrylamide polymers | |
| EA020359B1 (ru) | Способ активации целлюлозы | |
| CN104610468A (zh) | 一种秸秆半纤维素的制备方法 | |
| EA020941B1 (ru) | Способ получения активированной целлюлозы | |
| EA024458B1 (ru) | Способ активации целлюлозы | |
| CN103161089B (zh) | 粉末状纤维素 |
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 AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |