JPH0469641B2 - - Google Patents

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JPH0469641B2
JPH0469641B2 JP27907284A JP27907284A JPH0469641B2 JP H0469641 B2 JPH0469641 B2 JP H0469641B2 JP 27907284 A JP27907284 A JP 27907284A JP 27907284 A JP27907284 A JP 27907284A JP H0469641 B2 JPH0469641 B2 JP H0469641B2
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JP
Japan
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alkali metal
cmc
raw material
alkali
reaction
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Application number
JP27907284A
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Japanese (ja)
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JPS61157501A (en
Inventor
Takeo Oomya
Koichi Mori
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(イ) 産業上の利用分野 この発明は、耐塩水性の優れた高置換度で高粘
度なカルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩
(以下CMCと略称する)の製造法に関するもので
あり、さらに詳しくはCMCを製造するに当りそ
の製造工程中にエプクロルヒドリンを作用させる
ことを特徴とする耐塩水性を優れた置換度(セル
ロースの構成単位である無水グルコース1個当り
のカルボキシメチル基による平均の置換基数であ
り以下DSと略称する)0.80以上の高粘度なカル
ボキシメチルセルロースアルカリ金属塩の製造に
関するものである。 CMCはセルロースにアルカリの存在下モノク
ロル酢酸等を作用させて製造されるセルロースエ
ーテルであり、水溶性高分子電解質として増粘
剤、分散例、保護コロイド剤、接着剤、石油ポー
リング用泥水添加剤等として広く一般に使用され
ている。 (ロ) 従来の技術 CMCの製造方法は、その反応媒体とじして水
媒体をする水媒法と有機溶媒体を採る溶媒法の二
方法に大別されるが、溶媒法は水媒法に比して少
量のアルカリ量でアルカリセルロースを得ること
ができ、エーテル化反応が比較的短時間で達成さ
れ、エーテル化剤の有効利用率が高く、少量のエ
ーテル化剤の使用ですみ、しかも高粘度のCMC
の製造し易いので工業的に非常に多く実用化され
ている。 現在一般に市販されているCMCはDS0.4〜1.70
であり、特に0.6〜0.80ものが大量に市販されて
いる。しかし、最近CMCに対する要求機能が高
密化しており、そのためDS0.8〜1.70のCMCの使
用量が増加する傾向にある。さらに、DS1.70〜
2.90.の超高DSKMCが市販されつつある。 これは、CMCのDSを高くすることによつて耐
塩水性、耐酸性、耐腐敗性及び流動性等が一般的
に向上するためである。 しかし、CMCのDSを高くすることによつて
CMC製造時のアルカリの使用量が増大し、その
ため反応中にCMCの重合度低下が顕著になり、
高粘度CMCを製造することが困難であつた。 このため、高DSで高粘度CMC際しては、セル
ロース原料として一般的に木材パルプに比し高重
合度なリンターを使用して製造される場合が多
い。 しかし、リンターを原料としてもまだ十分な高
粘度のCMCが得られないだけでなく、一般的に
木材パルプに比し反応性が悪くそのため生成
CMCは品質的に満足なものを得るのが困難なこ
ともある。また、リンターは木材パルプに比し高
価であり、経済的にも不利である。 さらに従来、高粘度CMCを製造する方法とし
てCMC製造工程中にエピクロルヒドリンを作用
させる方法が知られている(渡辺鋼市朗外、工業
化学雑誌、第68巻、1923頁、1965年)。 このエピクロルヒドリンによる作用機構は上記
文献によると、アルカリの存在下でセルロースの
水酸基とつぎのような反応をして架橋構造をつく
ることにより粘度が増大するものと考えられる。 この報告がなされた当時高粘度CMCの製造法
として注目され、その応用の試みが数多くなされ
た。しかし粘度は高いが、耐塩水性が著しく悪い
ためその工業的応用は殆どなされていない。これ
は、その当時(1965年)工業的に製造されていた
CMCは殆どがDS0.50〜0.70の低DSCMCであつた
ことからエピクロルヒドリンにより架橋した
CMCは食塩等の塩を含有する水中では、カルボ
キシル基の解離が極度に抑制され殆ど溶解しなか
つたことによると考えられる。 (ハ) 発明の目的 上記状況においてこの発明はなされたものであ
る、高DCかつ高粘度でしかも耐塩水性の良好な
カルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩を提
供することを目的とするものである。 (ニ) 発明の構成 この発明は、セルロース質原料に含水有機溶媒
中で (A) 無機アルカリ金属化合物を反応させ、次いで
エーテル化剤を反応させるか、または (B) エーテル化剤を添加してセルロース質原料に
含浸させ、次いで無機アルカリ金属化合物を添
加して反応を進行させ、 この(A)または(B)の工程中、無機アルカリ金属化
合物での反応が進行中もしくは完了した後に、エ
ピクロルヒドリンを反応させて、カルボキシメチ
ル置換度0.80以上でかつ耐塩水性に優れ、高粘度
のカルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩を
得ることを特徴とするカルボキシメチルセルロー
スアルカリ金属塩の製造法を提供するものであ
り、この製造法によれば特にDSが0.8以上のカル
ボキシメチルセルロースアルカリ金属塩が得られ
る。 この発明において使用されるセルロース質原料
とは、CMC製造に通常使用に用いられるもので、
木材パルプまたはリンターが挙げられる。 この発明において、反応媒体として使用する含
水有機溶媒としては、エチルアルコール、イソプ
ロピルアルコール(以下、IPMと略称する)n
−プロピルアルコール、tert−ブチルアルコー
ル、イソブチルアルコール、n−ブチルアルコー
ル、アセトン及びオキサン等の有機溶媒、さらに
エチルアルコール−ベンゼン、エチルアルコール
−トルエン、エチルアルコール−n−ヘキサン、
IPA−ベンゼン、IPA−トルエン及びIPA−n−
ヘキサン等の混合有機溶媒、と水との混合物が挙
げられる。また、含水有機溶媒の使用量はセルロ
ース質原料の重量に対して通常1〜30重量倍使用
される。 この発明における無機アルカリ金属化合物は、
アルカリセルロースを形成するものであればよ
い。その具体例としては、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウ
ム、水酸化セシウムなどが挙げられる。しかし、
これらに特に限定されるものではない。水酸化ナ
トリウムが安価であり最も有利である。なお、こ
の発明の方法により、製造したCMCは使用した
アルカリの塩となる。したがつて、水酸化ナトリ
ウムを使用すれば、CMCはナトリウム塩となる。 この発明のエーテル化剤とは、カルボキシメチ
ル基を導入しうる試剤である。その具体例として
はモノクロル酢酸、そのアルカリ金属塩、または
そのメチル、エチルもしくはイソプロピルエステ
ルなどのエステル誘導体が挙げられる。 この発明の方法において、エピクロルヒドリン
を反応させるに当り、少なくともアルカリセルロ
ースまたはCMCが1部でも生成した段階で行わ
れる。 アルカリセルロースまたはCMCを生成さすに
は、セルロース質原料に含水有機溶媒中で、 (A) 無機アルカリ金属化合物を反応させ、次いで
エーテル化剤を反応さすか、または (B) エーテル化剤を添加し、次いで無機アルカリ
金属化合物を添加し反応させるか、 の(A)と(B)と2つの方法が挙げられる。 (A)法は、本質的にはセルロース質原料に無機ア
ルカリ金属化合物(以下アルカリと称す)を反応
させ、アルカリセルロースを形成させ、このアル
カリセルロースをエーテル化剤でCMCに導くも
のである。 その際、セルロース質原料が全てアルカリセル
ロースに変換されない状態でエーテル化剤を反応
させ、さらに所要量のアルカリを添加して反応を
行つてもよい。 (B)法は、予め、セルロース質原料に全所要量の
エーテル化剤を含浸させておき、これにアルカリ
を添加して反応を進行させるものである。 アルカリの使用料は、セルロース質原料をアル
カリセルロースに導くに必要な量を用いられる。 一方、この発明において、エーテル化工程では
アルカリとエーテル化剤の使用モル比を調節する
ことが望まれる。アルカリは、エーテル化剤に対
し、1.00以上のモル比になるように添加される。
通常1.00〜1.30モルに保持するのが好ましい。 なお、ここで「アルカリ」と「エーテル化剤」
のモル比は、 (仕込みアルカリモル数)−(エーテル化剤で中和され
たアルカリのモル数)/(仕込みエーテル化剤のモル数
) で表わされる。 もし、反応系中に存在するアルカリ量が多い
と、次式のようなエーテル化剤であるモノクロル
酢酸ナトリウムの副反応を助長して高価なエーテ
ル化剤の有効利用率を低下させるだけでなく所望
のDSのCMCが得られない結果を招く。 ClCH2COONa+NaOH→CH2(OH)COONa+NaCl 一方、CMCの耐塩水性の向上等、高機能化を
目指してDSの高いCMCを製造しようとする場合
は、当然エーテル化剤の仕込量が多くなるが、そ
れに伴ない必然的にアルカリの使用量が増大す
る。 一方、エーテル化工程に初期には、エーテル化
剤が過剰に存在するのが好ましい。具体的にはア
ルカリをエーテル化剤に対し、0.10〜0.99モル比
になるように存在さすのが好ましい。そして、エ
ーテル化反応の進行に伴うアルカリの消費により
反応系が酸性にならないようにアルカリを更に添
加してエーテル化反応を行い、最終的に1.00以上
のモル比になるのが望まれる。これによつて、
DSの比較的高いCMCが得ることができる。この
アルカリの添加量を調節する方法は、この発明の
特徴の1つを構成するものである。 DSが低い場合は、アルカリをエーテル化剤に
対し、当初から過剰すなわち、1.0〜1.3モル比存
在さす方法で十分である。これは、操作が簡便
で、反応時間が短かい利点がある。 また、1回の反応操作で得られるDSは、使用
するアルカリが増大するため、当初からアルカリ
の所要量を加える場合約1.7が上限で、アルカリ
を当初少なくして、追加する場合は約2,2が上
限である。 DS1.50以上、特にDS1.80以上の高いDSを有す
るこの発明の目的物を得る場合には、高いDSの
CMCを予め製造しておき、これを単離するかせ
ずして、エピクロルヒドリンと反応さす方法を用
いるのがよい。このような場合も、この発明の方
法に含まれる。 なお、セルロース質原料にアルカリを作用させ
てアルカリセルロースを調製する工程及びエーテ
ル化剤であるモノクロル酢酸などを添加混合する
工程は10〜40℃で約10〜180分間撹拌混合を行な
う。一方、エーテル化反応は50〜80℃で30〜240
分間行なうのが適当である。 次に、この発明の方法では、セルロース質原料
からアルカリセルロースまたはCMCが少なくと
も生成した段階でエピクロルヒドリンが添加反応
させられる。 添加するエピクロルヒドリンは常温では液体で
あるからそのまま少量ずつ添加しても良いが、反
応溶媒として使用する有機溶媒等で希釈して添加
する方が好ましい。 また添加の時期は、前記の如く、エピクロルヒ
ドリンの作用機構がアルカリの存在下でセルロー
ス又はCMCの水酸基と反応して分子間又は分子
内で架橋すると考えられることから系がアルカリ
性であればいずれの段階でも可能であるが架橋の
均一性及びエピクロルヒドリンの有効利用率等を
考慮すると、系中のアルカリ量が多くて温度が低
く保たれているエーテル化反応前のアルカリセル
ロース調製工程又はアルカリ存在下にエーテル化
剤を添加混合する工程に先立ち又はその工程中に
添加し作用させることが好ましい。なあ、作用時
間は短時間で作用するようであるが、約10分以上
確保することが好ましい。 また、添加量は使用するセルロース質原料と種
類及び反応溶媒の種類とその使用量、製造する
CMCのDS添加の時期等によつて異なるが、セル
ロース質原料の重量に対して0.05〜4.0%程度、
好ましくは0.1〜2.0%添加する。即ち、0.05未満
の場合は殆ど増粘効果は認められず、4%をこえ
ると一部水不溶となり、耐塩水性が悪くなる。 以上のようなこの発明の製造法を採用すること
により、従来高価なリンターの原料として使用し
ていた高DSで高粘度なCMCを安価な木材パルプ
を原料として使用し製造することができ利点があ
るだけではなく、従来リンターを原料としても製
造できなかつた高DSで高粘度なCMCが製造可能
となる。また、エピクロルヒドリンの添加量を適
度に調節することにより、生成CMCの粘度を調
節することが可能であるだけではなく、その流動
挙動をも調節可能である。即ちエピクロルヒドリ
ンの添加量を比較的多くして、架橋度を高めるこ
とによりニユートニアン流動に近い流動挙動をし
ていた高DSCMC水溶液の流動性をチクソトロピ
ー性の大きい流動性に変えることが可能である。 以上のようなことから、この発明の方法で製造
したCMCは、海水又は塩水の存在下に使用する
石油ボーリング用泥水添加剤、土木ボーリング用
泥水添加剤等として有用であるだけではなく、食
塩等の塩を共存下で使用する用途等多くの用途に
有用である。 以下、この発明を具体的に説明する実施例及び
比較例を示すが、この発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。 なお、生成CMCの性状である(1)置換度(DS)、
(2)粘度、(3)耐塩水性、(4)エーテル化剤有効利用率
(AM)の測定方法及び評価方法は次の通りであ
る。 (1) 置換度(DS) CMC1.0gを精秤し、白金ルツボが磁性ルツ
ボに入れて600℃で灰化し、灰化によつて生成
した酸化ナトリウムをN/10H2SO4でフエノ
ールフタレインを指示薬として滴定し、その滴
定量Amlを次式に入れて計算し、DSを求めた。 DS=162×A×f/10000−80+A×f ここでfはN/10H2SO4の力価である。 (2) 粘度測定法 CMC2.5gを直径55mm、深さ125mmの円筒状
のガラス容器に仕込み純水又は4%食塩水を
CMCが1.0%(重量)濃度となるように仕込ん
で溶解する。次に、25℃に温度調節後BL型粘
度計(東京計器(株)製)を用いてローターを
60rpmで1分間回転を行なつた後数値を読みと
り所定の定数を乗じて粘度を求めた。単位は
CP(センチポイズ)で示した。 (3) 耐塩水性 耐塩水性は次式により求めた粘度比により評
価した。 粘度比=(4%食塩水中でのCMC1%粘度)/(純粋中
でのCMC1%粘度) この粘度比が大きい程耐塩水性が優れている
として評価した。 (4) エーテル化剤有効利用率(AM) 次式により求めた。 AM=生成CMCのDS/仕込みエーテル化剤のセルロースの
無水グルコース単位当りのモル数×100% なお、実施例及び比較例中の部とは重量部、
%は重量%を示す。 (ホ) 実施例 実施例 1 二軸の撹拌翼を有する5のウエルナー型ニー
ダーにイソプロピルアルコール(以下IPAと略
す)760部と水酸化ナトリウム(純分98.0%)
141.6部を純水140.0部を溶解して添加しジヤケツ
ト部に冷水を通水して10〜15℃に冷却し、さらに
窒素ガスを数回バージして空気を除去する。 次に、水分6%、重合度750の粉末状木材パル
プ200部を添加し、さらに窒素ガスを数回パージ
して空気を除去した12〜20℃で120分間撹拌混合
を行ないアルカリセルロースを調製する。このア
ルカリセルロース調製中(60分経過後)、エピク
ロルヒドリン1.0部をIPA100部に溶解して添加し
た。 次に、モノクロル酢酸162.4g(純分98.5%)
をIPA162.4gに溶解して少量ずつ添加し15〜25
℃で30分間撹拌嵌合を行ない、その後ジヤケツト
に温水を通水して70℃まで昇温し、70℃で120分
間エーテル化反応を行なう。次に過剰の水酸化ナ
トリウムを酢酸で中和し、ジヤケツトに冷水を通
水して室温まで冷却する。 次に、ニーダーより反応混合物を取り出し、遠
心分離してIPA水溶液を除去する。次に75%メチ
ルアルコール水溶液4で3回洗滌し副生物であ
る食塩等を除去した後、80〜110℃で4時間乾燥
してこの発明のCMCを得た。 その結果を第1表にまとめた。 実施例2〜5及び比較例1〜4 実施例1と使用する水酸化ナトリウム及びモノ
クロル酢酸の使用量及びエピクロルドリンの添加
量が異なる以外は全く同じ条件及び方法で行なつ
たものを実施例2と5及び比較例1〜4とした。 それらの結果を第1表にまとめた。 実施例 6 二軸の撹拌翼を有する5のウエルナー型ニー
ダーに、IPA675.1部を仕込み更に、水酸化ナト
リウム158.0部(純分98%)を純水158.0部に溶解
して仕込み12〜20℃に冷却後、水分6%、重合度
750の粉末状木材パルプ200部を添加し、さらに、
窒素ガスを数回パージして空気を除去し12〜20℃
で120分間撹拌混合を行ない、アルカリセルロー
スを調製する。このアルカリセルロース調製中
(60分経過後)エピクロルヒドリン1.0部を
IPA100部に溶解して添加した。次に、モノクロ
ム酢酸244.9部(純分98%)をIPA244.9部に溶解
して冷却しながら添加し12〜25℃で30分間撹拌混
合を行なう。その後、約10分で60℃に昇温して60
分間エーテル化反応を行なう。次に、水酸化ナト
リウム54.3部を純水36.2部に溶解して添加し60〜
70℃で15分間撹拌混合を行なつた後70℃として90
分間エーテル化反応を行なう。その後、僅かに残
ついる水酸化ナトリウムを酢酸で中和する。 その後の操作は実施例1と全く同じ条件及び方
法でこの発明CMCを得た。それらの結果を第1
表にまとめた。 実施例 7 実施例6の粉末状木材パルプの代りに、
DS1.54純水1%粘度340cp水分7%純度99%粉末
状CMC359.4部(セルロース換算188.0部)を使用
した以外は、実施例6と同じ条件及び方法でこの
発明のCMCを得た。それらの結果を第1表にま
とめた。 比較例5及び6 実施例6と同じ方法及び条件で行ない、エピク
ロルヒドリンを添加しなかつたものを比較例5と
し、実施例7と同じ条件及び方法で行ない、エピ
クロルヒドリンを添加しなかつたものを比較例6
とした。それらの結果を第1表にまとめた。 比較例 7 実施例6の粉末状木材パルプの代りに、リンタ
ー(水分6%、重合度2100)200部を使用して、
かつエピクロルヒドリンを添加せず、他は実施例
6と同じ条件及び方法で行なつたものを比較例7
とした。それらの結果を第1表にまとめた。
(a) Industrial Application Field The present invention relates to a method for producing carboxymethylcellulose alkali metal salt (hereinafter abbreviated as CMC) which has excellent salt water resistance, high degree of substitution, and high viscosity.More specifically, it relates to a method for producing CMC. The degree of substitution (the average number of substituents by carboxymethyl groups per anhydroglucose, which is a structural unit of cellulose) is This invention relates to the production of carboxymethylcellulose alkali metal salts with a high viscosity of 0.80 or higher (hereinafter abbreviated as DS). CMC is a cellulose ether produced by reacting monochloroacetic acid etc. with cellulose in the presence of an alkali, and is used as a water-soluble polymer electrolyte as a thickener, dispersion example, protective colloid agent, adhesive, muddy water additive for petroleum poling, etc. It is widely used as. (b) Conventional technology Methods for producing CMC are broadly divided into two methods: the aqueous method, which uses an aqueous medium as the reaction medium, and the solvent method, which uses an organic solvent. In comparison, alkali cellulose can be obtained with a small amount of alkali, the etherification reaction is achieved in a relatively short time, the effective utilization rate of the etherification agent is high, only a small amount of etherification agent can be used, and Viscosity CMC
Because it is easy to manufacture, it is widely used industrially. CMC currently on the market has a DS of 0.4 to 1.70.
In particular, those with a value of 0.6 to 0.80 are commercially available in large quantities. However, recently, the required functions for CMC have become more dense, and as a result, the amount of CMC used in DS0.8 to 1.70 tends to increase. Furthermore, DS1.70 ~
Ultra-high DSKMC of 2.90. is becoming commercially available. This is because by increasing the DS of CMC, salt water resistance, acid resistance, rot resistance, fluidity, etc. are generally improved. However, by increasing the DS of CMC
The amount of alkali used during CMC production increases, resulting in a significant decrease in the degree of polymerization of CMC during the reaction.
It was difficult to produce high viscosity CMC. For this reason, high DS and high viscosity CMC is often produced using linter, which generally has a higher degree of polymerization than wood pulp, as a cellulose raw material. However, not only is it still not possible to obtain CMC with a sufficiently high viscosity using linter as a raw material, but the reactivity is generally lower than that of wood pulp, so
It is sometimes difficult to obtain CMC that is satisfactory in terms of quality. Furthermore, linters are more expensive than wood pulp and are economically disadvantageous. Furthermore, conventionally, as a method for producing high-viscosity CMC, a method in which epichlorohydrin is applied during the CMC production process is known (Koichiro Watanabe, Industrial Chemistry Magazine, Vol. 68, p. 1923, 1965). According to the above-mentioned literature, the mechanism of action of epichlorohydrin is thought to be that in the presence of an alkali, it reacts with the hydroxyl groups of cellulose in the following manner to create a crosslinked structure, thereby increasing its viscosity. At the time this report was made, it attracted attention as a method for producing high-viscosity CMC, and many attempts were made to apply it. However, although it has a high viscosity, its resistance to salt water is extremely poor, so its industrial application has hardly been made. This was manufactured industrially at the time (1965)
Since most of the CMCs were low DSCMCs with a DS of 0.50 to 0.70, they were cross-linked with epichlorohydrin.
It is thought that this is because CMC hardly dissolves in water containing salt such as common salt because dissociation of carboxyl groups is extremely suppressed. (c) Purpose of the Invention The present invention was made under the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a carboxymethyl cellulose alkali metal salt having high DC, high viscosity, and good salt water resistance. (d) Structure of the Invention This invention provides a method for reacting a cellulosic raw material with (A) an inorganic alkali metal compound in a water-containing organic solvent, and then reacting with an etherification agent, or (B) adding an etherification agent. The cellulosic raw material is impregnated and then the inorganic alkali metal compound is added to allow the reaction to proceed, and during this step (A) or (B), epichlorohydrin is added during or after the reaction with the inorganic alkali metal compound is completed. Provided is a method for producing a carboxymethyl cellulose alkali metal salt, which is characterized by reacting to obtain a carboxymethyl cellulose alkali metal salt having a degree of carboxymethyl substitution of 0.80 or more, excellent salt water resistance, and high viscosity. According to the method, a carboxymethylcellulose alkali metal salt having a DS of 0.8 or more can be obtained. The cellulosic raw materials used in this invention are those commonly used in CMC production.
Wood pulp or linters may be mentioned. In this invention, the water-containing organic solvent used as the reaction medium includes ethyl alcohol, isopropyl alcohol (hereinafter abbreviated as IPM),
- Organic solvents such as propyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-butyl alcohol, acetone and oxane, as well as ethyl alcohol-benzene, ethyl alcohol-toluene, ethyl alcohol-n-hexane,
IPA-benzene, IPA-toluene and IPA-n-
Examples include a mixture of a mixed organic solvent such as hexane, and water. The amount of the water-containing organic solvent used is usually 1 to 30 times the weight of the cellulosic raw material. The inorganic alkali metal compound in this invention is
Any material that forms alkali cellulose may be used. Specific examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide. but,
It is not particularly limited to these. Sodium hydroxide is the most advantageous because it is inexpensive. Note that the CMC produced by the method of this invention becomes a salt of the alkali used. Therefore, if sodium hydroxide is used, CMC becomes the sodium salt. The etherification agent of this invention is a reagent capable of introducing a carboxymethyl group. Specific examples include monochloroacetic acid, its alkali metal salts, or its ester derivatives such as methyl, ethyl or isopropyl esters. In the method of this invention, the reaction with epichlorohydrin is carried out at a stage when at least a portion of alkali cellulose or CMC has been produced. To produce alkali cellulose or CMC, a cellulosic raw material is reacted with (A) an inorganic alkali metal compound and then an etherification agent in a water-containing organic solvent, or (B) an etherification agent is added. Then, an inorganic alkali metal compound is added and reacted, or (A) and (B) are mentioned. Method (A) essentially involves reacting a cellulosic raw material with an inorganic alkali metal compound (hereinafter referred to as alkali) to form alkali cellulose, and converting this alkali cellulose into CMC using an etherification agent. At that time, the etherification agent may be reacted in a state where all of the cellulosic raw material is not converted into alkali cellulose, and the reaction may be further carried out by adding a required amount of alkali. In method (B), a cellulosic raw material is impregnated in advance with the entire required amount of etherification agent, and an alkali is added thereto to allow the reaction to proceed. The alkaline charge is used in an amount necessary to convert the cellulosic raw material into alkali cellulose. On the other hand, in the present invention, it is desirable to control the molar ratio of alkali and etherification agent used in the etherification step. The alkali is added to the etherification agent in a molar ratio of 1.00 or more.
It is usually preferable to keep it at 1.00 to 1.30 mol. In addition, here, "alkali" and "etherification agent"
The molar ratio is expressed as (number of moles of alkali charged) - (number of moles of alkali neutralized by the etherification agent)/(number of moles of etherification agent charged). If the amount of alkali present in the reaction system is large, it will not only promote side reactions of sodium monochloroacetate, which is an etherification agent, as shown in the following formula, but also reduce the effective utilization rate of the expensive etherification agent. The result is that the CMC of the DS cannot be obtained. ClCH 2 COONa + NaOH → CH 2 (OH) COONa + NaCl On the other hand, when trying to produce CMC with a high DS with the aim of improving the salt water resistance of CMC, etc., the amount of etherification agent to be charged will naturally increase. As a result, the amount of alkali used inevitably increases. On the other hand, it is preferable that the etherification agent is present in excess at the beginning of the etherification step. Specifically, it is preferable that the alkali be present in a molar ratio of 0.10 to 0.99 to the etherifying agent. Then, in order to prevent the reaction system from becoming acidic due to the consumption of alkali as the etherification reaction progresses, it is desirable that the etherification reaction is carried out by further adding an alkali to achieve a final molar ratio of 1.00 or more. By this,
A relatively high CMC of DS can be obtained. This method of adjusting the amount of alkali added constitutes one of the features of the present invention. When the DS is low, a method in which the alkali is present in excess of the etherifying agent, that is, in a molar ratio of 1.0 to 1.3 from the beginning, is sufficient. This has the advantage of simple operation and short reaction time. In addition, since the amount of alkali used increases, the upper limit of the DS obtained in one reaction operation is approximately 1.7 if the required amount of alkali is added from the beginning, and approximately 2,000 DS if the required amount of alkali is initially added. 2 is the upper limit. When obtaining the object of this invention having a high DS of DS1.50 or more, especially DS1.80 or more, a high DS of
It is preferable to use a method in which CMC is produced in advance and reacted with epichlorohydrin without isolation. Such cases are also included in the method of the present invention. Note that the step of preparing alkali cellulose by applying an alkali to the cellulosic raw material and the step of adding and mixing an etherifying agent such as monochloroacetic acid are performed by stirring and mixing at 10 to 40° C. for about 10 to 180 minutes. On the other hand, the etherification reaction is 30-240 at 50-80℃.
It is appropriate to do this for a minute. Next, in the method of the present invention, epichlorohydrin is added and reacted at the stage when at least alkali cellulose or CMC is produced from the cellulosic raw material. Since the epichlorohydrin to be added is a liquid at room temperature, it may be added as is in small amounts, but it is preferable to dilute it with an organic solvent used as a reaction solvent and then add it. In addition, as mentioned above, the action mechanism of epichlorohydrin is thought to be that it reacts with the hydroxyl groups of cellulose or CMC in the presence of alkali and cross-links between or within molecules, so if the system is alkaline, it can be added at any stage. However, considering the uniformity of crosslinking and the effective utilization rate of epichlorohydrin, it is possible to use ether in the alkali cellulose preparation process before the etherification reaction, where the amount of alkali in the system is large and the temperature is kept low, or in the presence of an alkali. It is preferable to add the curing agent prior to or during the step of adding and mixing it. Although it seems to work for a short time, it is preferable to keep it for about 10 minutes or more. In addition, the amount added depends on the type and type of cellulosic raw material used, the type and amount of reaction solvent used, and the manufacturing process.
Although it varies depending on the timing of CMC DS addition, etc., it is about 0.05 to 4.0% based on the weight of cellulosic raw material.
Preferably it is added in an amount of 0.1 to 2.0%. That is, when it is less than 0.05, almost no thickening effect is observed, and when it exceeds 4%, it becomes partially water insoluble, resulting in poor salt water resistance. By adopting the manufacturing method of the present invention as described above, it is possible to manufacture high DS and high viscosity CMC, which was conventionally used as a raw material for expensive linters, by using inexpensive wood pulp as a raw material, which has the advantage Not only that, but it also makes it possible to produce CMC with high DS and high viscosity, which was previously impossible to produce using linter as a raw material. Furthermore, by appropriately adjusting the amount of epichlorohydrin added, it is possible to not only adjust the viscosity of the produced CMC but also its flow behavior. That is, by increasing the amount of epichlorohydrin added and increasing the degree of crosslinking, it is possible to change the fluidity of a high DSCMC aqueous solution, which had a flow behavior close to Newtonian flow, to a fluidity with high thixotropy. From the above, the CMC produced by the method of the present invention is not only useful as a mud water additive for petroleum drilling, a mud water additive for civil engineering boring, etc. used in the presence of seawater or salt water, but also as a salt, etc. It is useful in many applications, such as applications where it is used in the coexistence of salts of Examples and comparative examples specifically explaining the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the properties of the generated CMC are (1) degree of substitution (DS),
The measurement and evaluation methods for (2) viscosity, (3) salt water resistance, and (4) etherification agent effective utilization rate (AM) are as follows. (1) Degree of substitution (DS) Precisely weigh 1.0 g of CMC, put it in a magnetic platinum crucible and incinerate it at 600℃, and convert the sodium oxide produced by the ashing to phenolphthalein with N/10H 2 SO 4 . was titrated as an indicator, and the titration amount Aml was entered into the following formula to calculate the DS. DS=162×A×f/10000−80+A×f where f is the titer of N/10H 2 SO 4 . (2) Viscosity measurement method: Pour 2.5 g of CMC into a cylindrical glass container with a diameter of 55 mm and a depth of 125 mm and add pure water or 4% saline solution.
Charge and dissolve CMC to a concentration of 1.0% (by weight). Next, after adjusting the temperature to 25℃, the rotor was measured using a BL type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.).
After rotating at 60 rpm for 1 minute, the numerical value was read and multiplied by a predetermined constant to determine the viscosity. Units
Expressed in CP (centipoise). (3) Salt water resistance Salt water resistance was evaluated by the viscosity ratio calculated using the following formula. Viscosity ratio=(CMC1% viscosity in 4% saline solution)/(CMC1% viscosity in pure solution) It was evaluated that the larger this viscosity ratio was, the better the saltwater resistance was. (4) Etherification agent effective utilization rate (AM) Calculated using the following formula. AM = DS of produced CMC / number of moles per anhydroglucose unit of cellulose of charged etherification agent x 100% Note that parts in Examples and Comparative Examples refer to parts by weight,
% indicates weight %. (e) Examples Example 1 760 parts of isopropyl alcohol (hereinafter abbreviated as IPA) and sodium hydroxide (purity 98.0%) were placed in a No. 5 Werner-type kneader with two-shaft stirring blades.
Add 141.6 parts by dissolving 140.0 parts of pure water, cool the jacket to 10-15°C by passing cold water through the jacket, and remove air by purging with nitrogen gas several times. Next, 200 parts of powdered wood pulp with a moisture content of 6% and a degree of polymerization of 750 is added, and alkali cellulose is prepared by stirring and mixing at 12 to 20°C for 120 minutes after purging with nitrogen gas several times to remove air. . During the preparation of the alkali cellulose (after 60 minutes), 1.0 part of epichlorohydrin was dissolved in 100 parts of IPA and added. Next, 162.4g of monochloroacetic acid (98.5% purity)
Dissolve it in 162.4g of IPA and add it little by little.
Stirring and fitting are carried out at 70°C for 30 minutes, then warm water is passed through the jacket to raise the temperature to 70°C, and the etherification reaction is carried out at 70°C for 120 minutes. Excess sodium hydroxide is then neutralized with acetic acid and cooled to room temperature by passing cold water through the jacket. Next, the reaction mixture is taken out from the kneader and centrifuged to remove the IPA aqueous solution. Next, the product was washed three times with 75% methyl alcohol aqueous solution 4 to remove by-products such as salt, and then dried at 80 to 110°C for 4 hours to obtain the CMC of the present invention. The results are summarized in Table 1. Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 Examples were conducted under exactly the same conditions and method as in Example 1, except that the amounts of sodium hydroxide and monochloroacetic acid used and the amount of epichlordrin added were different. 2 and 5 and Comparative Examples 1 to 4. The results are summarized in Table 1. Example 6 675.1 parts of IPA was charged into a No. 5 Werner type kneader with two-shaft stirring blades, and 158.0 parts of sodium hydroxide (98% pure) was dissolved in 158.0 parts of pure water and heated at 12 to 20°C. After cooling to 6% moisture, degree of polymerization
Adding 200 parts of 750 powdered wood pulp;
Purge with nitrogen gas several times to remove air and heat to 12-20℃
Mix and stir for 120 minutes to prepare alkali cellulose. During this alkaline cellulose preparation (after 60 minutes) add 1.0 part of epichlorohydrin.
It was dissolved in 100 parts of IPA and added. Next, 244.9 parts of monochrome acetic acid (purity 98%) was dissolved in 244.9 parts of IPA, added while cooling, and stirred and mixed at 12 to 25°C for 30 minutes. After that, the temperature was raised to 60℃ in about 10 minutes and the temperature was increased to 60℃.
Perform the etherification reaction for minutes. Next, 54.3 parts of sodium hydroxide was dissolved in 36.2 parts of pure water and added.
After stirring and mixing at 70℃ for 15 minutes, the temperature at 70℃ was increased to 90℃.
Perform the etherification reaction for minutes. Thereafter, the slight remaining sodium hydroxide is neutralized with acetic acid. The subsequent operations were carried out under exactly the same conditions and method as in Example 1 to obtain the CMC of the present invention. those results first
It is summarized in the table. Example 7 Instead of the powdered wood pulp of Example 6,
CMC of the present invention was obtained under the same conditions and method as in Example 6, except that 359.4 parts of powdered CMC (188.0 parts in terms of cellulose) was used.DS1.54 Pure water 1% Viscosity 340cp Water 7% Purity 99%. The results are summarized in Table 1. Comparative Examples 5 and 6 Comparative Example 5 was carried out using the same method and conditions as Example 6 without adding epichlorohydrin, and Comparative Example 5 was carried out using the same conditions and method as Example 7 without adding epichlorohydrin. 6
And so. The results are summarized in Table 1. Comparative Example 7 Using 200 parts of linter (moisture 6%, degree of polymerization 2100) in place of the powdered wood pulp of Example 6,
Comparative Example 7 was carried out under the same conditions and method as in Example 6 without adding epichlorohydrin.
And so. The results are summarized in Table 1.

【表】 第1表から明らかの様にこの発明の製造法で製
造した実施例のCMCは従来の方法で製造した
CMCに比し、格段の高粘度でかつ耐塩水性が優
れている。 また、この発明の製造法のうちb法(実施例
6)はa法(実施例3)に比し、エーテル化剤の
仕込み量が同量であるにもかかわらず、DSが高
くて高粘度である。即ち、高DS品を製造すると
きは、b法のようにアルカリを分割して反応させ
る方が優れていることが分る。
[Table] As is clear from Table 1, the CMC of the example manufactured by the manufacturing method of this invention was manufactured by the conventional method.
Compared to CMC, it has a much higher viscosity and superior salt water resistance. In addition, among the production methods of this invention, method b (Example 6) has a higher DS and higher viscosity than method a (Example 3), even though the amount of etherification agent charged is the same. It is. In other words, when manufacturing high DS products, it is found that it is better to react by dividing the alkali as in method b.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 セルロース質原料に含水有機溶媒中で (A) 無機アルカリ金属化合物を反応させ、次いで
エーテル化剤を反応させるか、または (B) エーテル化剤を添加してセルロース質原料に
含浸させ、次いで無機アルカリ金属化合物を添
加して反応を進行させ、 この(A)または(B)の工程中、無機アルカリ金属化
合物での反応が進行中もしくは完了した後に、エ
ピクロルヒドリンを反応させて、カルボキシメチ
ル置換度0.80以上でかつ耐塩水性に優れ、高粘度
のカルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩を
得ることを特徴とするカルボキシメチルセルロー
スアルカリ金属塩の製造法。 2 無機アルカリ金属化合物が、当初エーテル化
剤に対し0.10〜0.99のモル比で添加され、その後
エーテル化剤に対し1.00以上のモル比になるよう
に添加し、反応を進行させることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の製造法。 3 セルロース質原料が、木材パルプまたはリン
ターである特許請求の範囲第1項または第2項記
載の製造法。 4 エーテル化剤がモノハロゲノ酢酸、またはそ
のアルカリ金属塩もしくは低級アルキルエステル
である特許請求の範囲第1〜3項の何れか1つに
記載の製造法。 5 無機アルカリ金属化合物が水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ル
ビジウムまたは水酸化セシウムである特許請求の
範囲第1項〜第4項の何れか1つに記載の製造
法。 6 含水有機溶媒がエタノール、n−プロパノー
ル、イソプロパノール、n−ブタノール、t−ブ
タノール、イソブタノール、アセトン、ジオキサ
ン、ベンゼン、トルエンあるいはn−ヘキサン、
またはこれらの混合物からなる有機溶媒と水との
混合物である特許請求の範囲第1〜5項の何れか
1つに記載の製造法。 7 エーテル化剤を反応させた後に生成する中間
生成物のカルボキシメチルセルロースアルカリ金
属塩が、カルボキシメチル基置換度1.00以上であ
る特許請求の範囲第1〜6項の何れかの1つに記
載の製造法。 8 目的物のカルボキシメチルセルロースアルカ
リ金属塩が、カルボキシメチル基置換度0.80〜
3.0を有するものである特許請求の範囲第1〜7
項の何れか1つに記載の製造法。
[Scope of Claims] 1 Cellulosic raw material is prepared by (A) reacting an inorganic alkali metal compound with a cellulosic raw material in a water-containing organic solvent and then reacting with an etherifying agent, or (B) adding an etherifying agent to produce a cellulosic raw material. Then, an inorganic alkali metal compound is added to allow the reaction to proceed, and during this step (A) or (B), epichlorohydrin is reacted while the reaction with the inorganic alkali metal compound is in progress or after completion. A process for producing a carboxymethyl cellulose alkali metal salt, which is characterized in that it has a carboxymethyl cellulose alkali metal salt having a degree of carboxymethyl substitution of 0.80 or more, excellent salt water resistance, and high viscosity. 2. The inorganic alkali metal compound is initially added to the etherification agent at a molar ratio of 0.10 to 0.99, and then added to the etherification agent at a molar ratio of 1.00 or more to allow the reaction to proceed. A manufacturing method according to claim 1. 3. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the cellulosic raw material is wood pulp or linter. 4. The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the etherification agent is monohalogenoacetic acid, or an alkali metal salt or lower alkyl ester thereof. 5. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic alkali metal compound is sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, or cesium hydroxide. 6 The water-containing organic solvent is ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, t-butanol, isobutanol, acetone, dioxane, benzene, toluene or n-hexane,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic solvent is a mixture of water and an organic solvent consisting of a mixture thereof. 7. The production according to any one of claims 1 to 6, wherein the intermediate carboxymethylcellulose alkali metal salt produced after reacting the etherification agent has a degree of carboxymethyl group substitution of 1.00 or more. Law. 8 The target carboxymethylcellulose alkali metal salt has a carboxymethyl group substitution degree of 0.80 to
3.0 Claims 1 to 7
The manufacturing method described in any one of paragraphs.
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US5801239A (en) * 1997-01-17 1998-09-01 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the preparation of alkali salt of carboxy alkyl cellulose
DE19746264A1 (en) * 1997-10-20 1999-04-29 Wolff Walsrode Ag Cellulose ether with low salt content
JP2001114801A (en) * 1999-10-19 2001-04-24 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd Production method for metal salt of carboxymethyl cellulose excellent in salt water resistance
US9771687B2 (en) * 2016-02-25 2017-09-26 International Paper Company Crosslinked cellulose as precursor in production of high-grade cellulose derivatives and related technology
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