JPH0772201B2 - Method for producing cationic hydroxyalkyl cellulose - Google Patents

Method for producing cationic hydroxyalkyl cellulose

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JPH0772201B2
JPH0772201B2 JP61217672A JP21767286A JPH0772201B2 JP H0772201 B2 JPH0772201 B2 JP H0772201B2 JP 61217672 A JP61217672 A JP 61217672A JP 21767286 A JP21767286 A JP 21767286A JP H0772201 B2 JPH0772201 B2 JP H0772201B2
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cellulose
hydroxyalkyl cellulose
reaction
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mol
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篤信 清瀬
昌宏 籠谷
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Daicel Chemical Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は凝析剤、製紙業における顔料、保存剤、繊維及
び織布等に対する帯電防止剤、或いは化粧品、シャンプ
ー、リンス、トリートメント等の配合剤として有用なカ
チオン性ヒドロキシアルキルセルロースの製造法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a coagulant, a pigment in the paper manufacturing industry, a preservative, an antistatic agent for fibers and woven fabrics, or a combination of cosmetics, shampoos, rinses, treatments and the like. The present invention relates to a method for producing a cationic hydroxyalkyl cellulose useful as an agent.

(従来の技術及び問題点) カチオン性ヒドロキシアルキルセルロースの製造法とし
ては、従来、特公昭45−20318号に記載された方法が一
般的なものとして知られている。この方法はセルロース
を反応出発物として、エーテル化剤とカチオン化剤を順
次或いは同時に添加し、連続的に反応を行うものである
が、エーテル化剤とカチオン化剤の利用率が低く経済的
でないばかりか、未反応物や副生した不純物などが多
く、その除去に多大の労力を要するという欠点がある。
(Prior Art and Problems) As a method for producing a cationic hydroxyalkyl cellulose, the method described in Japanese Patent Publication No. 45-20318 has been generally known. In this method, cellulose is used as a reaction starting material, and an etherifying agent and a cationizing agent are sequentially or simultaneously added to carry out the reaction continuously, but the utilization rate of the etherifying agent and the cationizing agent is low and it is not economical. In addition, there are many unreacted substances and by-produced impurities, and there is a drawback that a great deal of labor is required to remove them.

その後幾つかの製造法が提案されているが、カチオン化
剤の真の有効利用率を50%以上にするのはこれまでは困
難である。
Several production methods have been proposed since then, but it has been difficult to achieve a true effective utilization rate of the cationizing agent of 50% or more.

(問題点の解決手段) 本発明はヒドロキシアルキルセルロースの製造条件でヒ
ドロキシアルキルセルロースをカチオン化する際に使用
するヒドロキシアルキルセルロース内の無置換グルコー
ス量を選択することにより、カチオン化剤の真の有効利
用率が向上することを発見し本発明を完成するに至っ
た。
(Means for Solving Problems) In the present invention, the true effect of a cationizing agent is obtained by selecting the amount of unsubstituted glucose in the hydroxyalkyl cellulose used when cationizing the hydroxyalkyl cellulose under the production conditions of the hydroxyalkyl cellulose. The inventors have found that the utilization rate is improved and have completed the present invention.

(発明の目的) 本発明は、種々の用途に良好な性能を有するカチオン性
ヒドロキシアルキルセルロースを製造する方法におい
て、高価なカチオン化剤を最も効果的にヒドロキシエチ
ルセルロース骨格に導入する方法を提供するものであ
る。
(Object of the Invention) The present invention provides a method for producing a cationic hydroxyalkyl cellulose having good performance for various uses, in which an expensive cationizing agent is most effectively introduced into a hydroxyethyl cellulose skeleton. Is.

(発明の構成及び効果) カチオン性ヒドロキシアルキルセルロースの製造法につ
いては、特願昭60−274696号がセル ロースより連続的
に製造する方法として非常に優れているが、本発明者等
はカチオン性ヒドロキシアルキルセルロースの反応機構
を検討してカチオン化する際のヒドロキシアルキルセル
ロースへのカチオン化剤の反応が無置換グルコース内の
水酸基で起きやすいことを見い出した。
(Structure and Effect of the Invention) Regarding the method for producing a cationic hydroxyalkyl cellulose, Japanese Patent Application No. 60-274696 is very excellent as a method for producing it continuously from cellulose. By examining the reaction mechanism of hydroxyalkyl cellulose, it was found that the reaction of the cationizing agent with hydroxyalkyl cellulose during cationization is likely to occur at the hydroxyl group in unsubstituted glucose.

即ち、本発明者はカチオン性ヒドロキシアルキルセルロ
ースの製造法において、ヒドロキシアルキルセルロース
をカチオン化する際に使用するヒドロキシアルキルセル
ロース内の無置換グルコース量が20モル%以上であるこ
とを特徴とするカチオン性ヒドロキシアルキルセルロー
スの製造法である。
That is, in the method for producing a cationic hydroxyalkyl cellulose, the present inventor is characterized in that the amount of unsubstituted glucose in the hydroxyalkyl cellulose used when cationizing the hydroxyalkyl cellulose is 20 mol% or more. It is a method for producing hydroxyalkyl cellulose.

本発明はセルロースを反応出発物としてアルセル化後エ
ーテル化してヒドロキシアルキルセルロースを得て、こ
れをカチオン化する場合、または直接ヒドロキシアルキ
ルセルロースをカチオン化する場合のいずれにおいても
カチオン化する際のヒドロキシアルキルセルロースの無
置換グルコース量が20モル%以上であればカチオン化剤
の有効利用率が格段に向上する。また特願昭60−274696
号の製法によって本発明を実施することにより、反応
性、経済性の点で有利である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, hydroxyalkyl cellulose is used as a reaction starting material and then alkylated to obtain a hydroxyalkyl cellulose, which is cationized or hydroxyalkyl cellulose is cationized directly. When the amount of unsubstituted glucose in cellulose is 20 mol% or more, the effective utilization rate of the cationizing agent is remarkably improved. In addition, Japanese Patent Application Sho 60-274696
By carrying out the present invention according to the production method of No. 1, it is advantageous in terms of reactivity and economy.

例えば、セルロースに対し8〜15重量倍の低級脂肪族ア
ルコール具体的にはイソプロパノール、n−プロパノー
ル、n−ブタノール、イソブタノール、第3級ブタノー
ルなどと水の混合媒体とセルロースのグルコース残基あ
たり1.0〜1.5モル倍の水酸化アルカリ金属例えば苛性ソ
ーダ、苛性カリウムを使用し、低級脂肪族アルコールと
水の合計に対する低級脂肪族アルコールの割合が85〜90
重量%なる組成の混合媒体中でセルロースをアルセル化
処理してアルカリセルロースにした後、これにアルキレ
ンオキシドを反応してヒドロキシアルキルセルロースを
得る。
For example, 8 to 15 times the weight of the lower aliphatic alcohol relative to the cellulose, specifically isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, tertiary butanol, etc., a mixed medium of water and 1.0 per glucose residue of cellulose. ~ 1.5 mol times alkali metal hydroxide such as caustic soda and caustic potassium are used, and the ratio of the lower aliphatic alcohol to the total of the lower aliphatic alcohol and water is 85 to 90.
The cellulose is subjected to an alcerization treatment in a mixed medium having a composition of wt% to give an alkali cellulose, which is then reacted with an alkylene oxide to obtain a hydroxyalkyl cellulose.

この時ヒドロキシアルキル化の条件を選択し無置換グル
コース量が20モル%以上になる様に調整する必要があ
る。
At this time, it is necessary to select the conditions for hydroxyalkylation so that the amount of unsubstituted glucose becomes 20 mol% or more.

この様にして得たヒドロキシアルキルセルロースを引続
いて反応系内の水酸化アルカリ金属例えば苛性ソーダ、
苛性カリウムをカチオン化剤を添加し終了時の苛性ソー
ダ量がセルロースのグルコース残基当り0.4〜0.8モル倍
になる様に調整した後、反応系内の低級脂肪族アルコー
ルと水の合計に対する低級脂肪族アルコールの割合が50
〜100重量%なる組成の混合媒体中でカチオン化剤を反
応させてカチオン性ヒドロキシアルキルセルロースを得
る。この方法によりカチオン化剤の有効利用率は格段に
向上し、種々の用途例えば化粧品、凝析剤、製紙業にお
ける顔料、サイジング剤、繊維及び織布の帯電防止剤な
どに適用しうる性能を有するカチオン性ヒドロキシアル
キルセルロースを容易に得ることが出来る。
The hydroxyalkyl cellulose obtained in this way is subsequently fed into an alkali metal hydroxide in the reaction system, such as caustic soda,
Caustic potassium was added with a cationizing agent to adjust the amount of caustic soda at the end to 0.4 to 0.8 mol times per glucose residue of cellulose, and then lower aliphatic alcohol relative to the total amount of lower aliphatic alcohol and water in the reaction system. 50% alcohol
The cationic hydroxyalkyl cellulose is obtained by reacting with a cationizing agent in a mixed medium having a composition of about 100% by weight. By this method, the effective utilization rate of the cationizing agent is remarkably improved, and it has a performance applicable to various applications such as cosmetics, coagulants, pigments in the paper manufacturing industry, sizing agents, antistatic agents for fibers and fabrics. A cationic hydroxyalkyl cellulose can be easily obtained.

本発明において、セルロースより反応を開始する場合、
エーテル化に先だち1.0〜1.5モル倍の水酸化アルカリ金
属でアルセル化するのだが、水酸化アルカリ金属が1.0
より少ない場合、アルセル化が充分になされないため、
エーテル化剤の有効利用率が低くなる。また1.5モル倍
より多いと反応終了後中和により大量の塩が生成し、そ
の除去に多大の労力を要するばかりか反応性が向上し、
無置換グルコース量を20モル%以上にするのが難しくな
る。アルセル化の後引き続きエーテル化するが、この時
反応温度及び反応時間を注意して選択する必要がある。
すなわち、エーテル化時の反応温度を低くし長時間反応
するのは均一なヒドロキシアルキルセルロースを得るに
は有効だが、カチオン化用のヒドロキシアルキルセルロ
ースを得るには不適当である。この場合、40〜80℃好ま
しくは50〜70℃で4時間以内でヒドロキシアルキル化を
終了する必要がある。この処方により得られるヒドロキ
シアルキルセルロースは無置換グルコース量が20モル%
以上であり、且つヒドロキシアルキル化剤の有効利用率
も低下したい。
In the present invention, when starting the reaction from cellulose,
Prior to etherification, alcerization is performed with 1.0 to 1.5 mol times the alkali metal hydroxide, but the alkali metal hydroxide is 1.0
If it is less than the above, the amount of alcelization will not be sufficient,
The effective utilization rate of the etherifying agent becomes low. Further, if it is more than 1.5 mol times, a large amount of salt is generated by neutralization after the reaction is completed, not only a great deal of labor is required for its removal, but also the reactivity is improved,
It becomes difficult to raise the amount of unsubstituted glucose to 20 mol% or more. The etherification is followed by etherification, but the reaction temperature and reaction time must be carefully selected at this time.
That is, lowering the reaction temperature during etherification and reacting for a long time is effective for obtaining a uniform hydroxyalkyl cellulose, but is not suitable for obtaining a hydroxyalkyl cellulose for cationization. In this case, it is necessary to complete the hydroxyalkylation at 40 to 80 ° C, preferably 50 to 70 ° C, within 4 hours. Hydroxyalkyl cellulose obtained by this formulation contains 20 mol% of unsubstituted glucose.
As described above, the effective utilization rate of the hydroxyalkylating agent should be reduced.

前記の方法により得られたヒドロキシアルキルセルロー
スまたは市販のヒドロキシアルキルセルロースの内無置
換グルコース量が20モル%以上であるものを用いてカチ
オン化反応を行なえばよいが、どちらの場合において
も、カチオン化剤を添加終了時の系内のアルカリ量が0.
4〜0.8モル倍になるように調整する必要がある。この時
カチオン化剤の種類によって、処理が異なる。即ち、エ
ポキシド型のものに関しては、セルロースよりエーテル
化、カチオン化と連続的に反応する場合、カチオン化前
に系内のアルカリ量を0.4〜0.8モル倍になるよう適当な
酸で中和する必要があり、またヒドロキシアルキルセル
ロースよりカチオン化する時は0.4〜0.8モル倍の水酸化
アルカリ金属で処理したのち、カチオン化反応を行な
う。二次にハロヒドリン型のものを用いる場合はそれ自
体が中和剤として作用するためセルロースより反応を開
始した場合カチオン化前の部分中和を行なう際の中和剤
の量は、添加するカチオン化剤の量を考慮して添加する
必要がある。ヒドロキシアルカリセルロースより反応を
開始する場合も同様である。
The cationization reaction may be performed using a hydroxyalkyl cellulose obtained by the above method or a commercially available hydroxyalkyl cellulose having an unsubstituted glucose amount of 20 mol% or more, but in both cases, cationization is performed. The amount of alkali in the system at the end of addition of the agent is 0.
It is necessary to adjust it so that it is 4 to 0.8 mol times. At this time, the treatment differs depending on the type of the cationizing agent. That is, regarding the epoxide type, in the case of continuously reacting with etherification and cationization from cellulose, it is necessary to neutralize with an appropriate acid so that the amount of alkali in the system becomes 0.4 to 0.8 mol times before cationization. In the case of cationization from hydroxyalkyl cellulose, the cationization reaction is carried out after treatment with 0.4 to 0.8 molar amount of alkali metal hydroxide. When a secondary halohydrin type is used, it itself acts as a neutralizing agent, so when the reaction is initiated from cellulose, the amount of neutralizing agent used for partial neutralization before cationization is It is necessary to add it in consideration of the amount of the agent. The same applies when starting the reaction from hydroxyalkali cellulose.

本発明を実施するにあたって、セルロースより反応を始
める場合セルロースに対し8〜15重量倍、好ましくは10
〜14重量倍の炭素数1〜5の低級脂肪族アルコールと水
の混合媒体を使用するが、ヒドロキシアルキル化する
際、低級脂肪族アルコールと水の合計に対する低級脂肪
族アルコールの割合が85〜90重量%、好ましくは86〜90
重量%でなければ、アルキレンオキシドの利用率が低く
なるばかりか、ヒドロキシアルキルセルロースの無置換
グルコース量が変化し、のちのカチオン化反応に重大な
悪影響を与える。
In carrying out the present invention, when the reaction is started from cellulose, the amount is 8 to 15 times by weight, preferably 10 times as much as that of cellulose.
A mixed medium containing 14 to 14 times by weight of a lower aliphatic alcohol having 1 to 5 carbon atoms and water is used. When hydroxyalkylating, the ratio of the lower aliphatic alcohol to the total of the lower aliphatic alcohol and water is 85 to 90. % By weight, preferably 86-90
If it is not in weight%, not only the utilization rate of alkylene oxide will be low, but also the amount of unsubstituted glucose in the hydroxyalkyl cellulose will be changed, which will have a serious adverse effect on the subsequent cationization reaction.

このようにして得られた無置換グルコース量20モル%以
上のヒドロキシアルキルセルロースを引き続き同じ系で
あるいは別個の系でカチオン化を行なうが、この時カチ
オン化反応時の低級脂肪族アルコールと水の合計に対す
る低級脂肪族アルコールの割合が78〜89重量%、好まし
くは80〜89重量%なる組成になる様調整する必要があ
る。この範囲外の組成でカチオン化反応を行なうと、カ
チオン化剤の利用率が低くなるだけでなく、良好な性能
を有するカチオン性ヒドロキシアルキルセルロースが得
られないのである。
The hydroxyalkyl cellulose having an unsubstituted glucose content of 20 mol% or more thus obtained is then cationized in the same system or in a separate system. At this time, the lower aliphatic alcohol and water in the cationization reaction are added together. It is necessary to adjust the composition such that the ratio of the lower aliphatic alcohol to 78 to 89% by weight, preferably 80 to 89% by weight. When the cationization reaction is carried out with a composition outside this range, not only the utilization rate of the cationizing agent is lowered, but also a cationic hydroxyalkyl cellulose having good performance cannot be obtained.

本発明に使用するセルロースとしては、ケミカルコット
ン、リンター、木材、パルプなど、慣用のいずれのセル
ロース質物質でもよい。但し、通常の槽型の反応器で液
倍率8〜15重量倍で撹拌するためには、セルロース繊維
をカッティングミル等で短くしたものを使用することが
望ましい。
The cellulose used in the present invention may be any conventional cellulosic material such as chemical cotton, linter, wood, and pulp. However, in order to stir at a liquid ratio of 8 to 15 times by weight in a normal tank type reactor, it is desirable to use a cellulose fiber shortened by a cutting mill or the like.

本発明に使用するアルキレンオキシドとしては、エチレ
ンオキシド、プロピレンオキシド並びに各種ブテンオキ
シドが使用できる。また、このアルキレンオキシドの添
加量を変えることによって種々の置換度を持ったヒドロ
キシアルキルセルロースと得ることができるが、この時
反応温度、時間等の条件を選択し、無置換グルコース量
が20モル%以上になるようにしなければならない。
As the alkylene oxide used in the present invention, ethylene oxide, propylene oxide and various butene oxides can be used. Also, by changing the addition amount of this alkylene oxide, it is possible to obtain hydroxyalkyl cellulose having various degrees of substitution. At this time, conditions such as reaction temperature and time are selected, and the amount of unsubstituted glucose is 20 mol%. You have to make it above.

本発明に使用するカチオン化剤としては、グリシジルト
リアルキルアンモニウムハライドあるいはそのハロヒド
リン型のものが使用できる。例えばグリシジルトリメチ
ルアンモニウムクロリド、グリシジルトリエチルアンモ
ニウムクロリド、グリシジルトリメチルアンモニウムブ
ロミド、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリドなどである。
As the cationizing agent used in the present invention, glycidyl trialkylammonium halide or its halohydrin type can be used. For example, glycidyl trimethyl ammonium chloride, glycidyl triethyl ammonium chloride, glycidyl trimethyl ammonium bromide, 3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride, and the like.

反応終了後、残存した苛性ソーダを鉱酸或いは有機酸に
より中和した後、常法により洗浄、精製、乾燥して目的
とするカチオン性ヒドロキシアルキルセルロースを得る
ことができる。又中和の際、過剰の酸を加えてpHを5以
下とした後グリオキザールを加えて架橋することによ
り、いわゆるままこ防止を行うこともできる。
After completion of the reaction, the remaining caustic soda is neutralized with a mineral acid or an organic acid, and then washed, purified and dried by a conventional method to obtain the desired cationic hydroxyalkyl cellulose. Further, at the time of neutralization, it is also possible to prevent so-called litter by adding an excess acid to adjust the pH to 5 or less and then adding glyoxal to crosslink.

(実施例) 次に本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。
(Examples) Next, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例 1 カッティングミルで粉砕したパルプ(水分6.1重量%を
含む)42.6gをセパラブルフラスコにとり、水32.8gと第
3級ブタノール427.2gを加え、スラリーとした後、苛性
ソーダ13.0gを水20gに溶解した苛性ソーダ水溶液を加
え、撹拌しながら15℃で1時間アルセル化した。この場
合、セルロースに対する第3級ブタノールと水の合計の
比は12倍であり、第3級ブタノールと水の合計に対する
第3級ブタノールの割合は88.5%重量である。苛性ソー
ダはセルロースの無水グルコース単位あたり1.32モルで
ある。アルセル化後エチレンオキシドをセルロースの無
水グルコース単位あたり2.0モル添加し、55℃で1時間3
0分、更に67℃で1時間30分反応を行った。冷却後3−
クロロ−2ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム
クロリドの60重量%水溶液を69.7g加え55℃で3時間反
応した。反応後冷却し、塩酸で残った苛性ソーダを中和
した後脱液し、アセトン/水比が80/20のアセトン水溶
液600gで3回洗浄を行い60℃で一晩乾燥した。これを透
析により精製し、完全に脱塩処理を行ったカチオン性ヒ
ドロキシエチルセルロースのエチレンオキシドの置換後
及び利用率はそれぞれ1.43、71.5%であり、無置換グル
コース量は3.06モル%、又窒素含有量は2.61%で、カチ
オン化剤の置換度は0.58でカチオン化後の無置換グルコ
ース量は11.1モル%3−クロロ−2ヒドロキシプロピル
トリメチルアンモニウムクロリドの有効利用率は64%
で、2重量%水溶液の透明度は560mm以上であった。
Example 1 42.6 g of pulp (containing 6.1% by weight of water) crushed with a cutting mill was placed in a separable flask, 32.8 g of water and 427.2 g of tertiary butanol were added to form a slurry, and 13.0 g of caustic soda was added to 20 g of water. The dissolved caustic soda aqueous solution was added, and the mixture was subjected to alcelization at 15 ° C for 1 hour while stirring. In this case, the ratio of the total tertiary butanol and water to cellulose is 12 times, and the ratio of the tertiary butanol to the total tertiary butanol and water is 88.5% by weight. Caustic soda is 1.32 moles per anhydroglucose unit of cellulose. After the alcelization, add 2.0 mol of ethylene oxide per anhydroglucose unit of cellulose and stir for 1 hour at 55 ℃.
The reaction was carried out for 0 minutes and further at 67 ° C. for 1 hour and 30 minutes. After cooling 3-
69.7 g of a 60% by weight aqueous solution of chloro-2hydroxypropyltrimethylammonium chloride was added, and the mixture was reacted at 55 ° C for 3 hours. After the reaction, the mixture was cooled, and the remaining caustic soda was neutralized with hydrochloric acid, and then dewatered, washed with 600 g of an acetone aqueous solution having an acetone / water ratio of 80/20 three times, and dried overnight at 60 ° C. This was purified by dialysis, and the completely desalted cationic hydroxyethyl cellulose after substitution with ethylene oxide had utilization rates of 1.43 and 71.5%, respectively, and an unsubstituted glucose amount of 3.06 mol% and a nitrogen content of 2.61%, the degree of cationizing agent substitution is 0.58, and the amount of unsubstituted glucose after cationization is 11.1 mol% 3-chloro-2hydroxypropyltrimethylammonium chloride effective utilization rate is 64%
The transparency of the 2 wt% aqueous solution was 560 mm or more.

実施例 2 実施例1と同様にしてアルカリセルロースを得た後、エ
チレンオキシドをセルロースの無水グルコース残基あた
り3.0モルになるよう添加し、55℃で1時間30分、69℃
で1時間30分反応してヒドロキシエチルセルロースを得
る。
Example 2 After obtaining an alkali cellulose in the same manner as in Example 1, ethylene oxide was added so that the amount of 3.0 mol per anhydroglucose residue of cellulose was added, and the mixture was heated at 55 ° C. for 1 hour 30 minutes at 69 ° C.
The reaction is carried out for 1 hour and 30 minutes to obtain hydroxyethyl cellulose.

引続き3−クロロ−2ヒドロキシプロピルトリメチルア
ンモニウムクロリドをセルロースの無水グルコース単位
当り0.9モルになるよう添加し55℃で3時間反応した。
得られたカチオン性ヒドロキシアルキルセルロースの、
エチレンオキシドの置換度は2.0、利用率は66.7%、無
置換グルコース量は20.8モル%であり、又窒素含有量は
2.27%、カチオン化剤の置換度は0.53カチオン化後の無
置換グルコース量は8.1モル%であり、カチオン化剤の
有効利用率は58.9%、2重量%水溶液の透明度は560mm
以上であった。
Subsequently, 3-chloro-2hydroxypropyltrimethylammonium chloride was added to the cellulose in an amount of 0.9 mol per anhydrous glucose unit, and the mixture was reacted at 55 ° C. for 3 hours.
Of the obtained cationic hydroxyalkyl cellulose,
The degree of substitution of ethylene oxide is 2.0, the utilization rate is 66.7%, the amount of unsubstituted glucose is 20.8 mol%, and the nitrogen content is
2.27%, degree of cationizing agent substitution is 0.53, the amount of unsubstituted glucose after cationization is 8.1 mol%, effective utilization rate of cationizing agent is 58.9%, transparency of 2% by weight aqueous solution is 560 mm
That was all.

比較例 1 パルプ42.6gを実施例1と同様にスラリーとした後、苛
性ソーダをセルロースの無水グルコース単位当り1.4モ
ル倍になるよう添加し15℃で2時間アルセル化したの
ち、エチレンオキシドを32.6g加え、45℃で2時間30
分、65℃で1時間20分反応した。冷却後3−クロロ−2
ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドを
セルロースの無水グルコース単位有り0.98モル添加し55
℃で3時間反応してカチオン性ヒドロキシエチルセルロ
ースを得た。得られたカチオン性ヒドロキシエチルセル
ロースの、エチレンオキシドの置換度及び利用率は2.03
及び67.7%で、無置換グルコース量は19.5モル%、3−
クロロ−2ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム
の置換度、窒素含有量及び無置換グルコース量は夫々0.
40%、1.80%及び9モル%であり、その有効利用率は4
0.8%であり、2重量%水溶液の透明度は560mm以上であ
った。
Comparative Example 1 42.6 g of pulp was slurried in the same manner as in Example 1, caustic soda was added so as to be 1.4 mole times per anhydrous glucose unit of cellulose, and the mixture was alcelized at 15 ° C. for 2 hours, and then 32.6 g of ethylene oxide was added, 2 hours 30 at 45 ℃
And reacted at 65 ° C. for 1 hour and 20 minutes. After cooling 3-chloro-2
Hydroxypropyltrimethylammonium chloride with 0.98 mole of anhydrous glucose unit in cellulose was added 55
Reaction was carried out at 0 ° C. for 3 hours to obtain cationic hydroxyethyl cellulose. The degree of substitution and utilization of ethylene oxide of the obtained cationic hydroxyethyl cellulose was 2.03.
And 67.7%, the amount of unsubstituted glucose is 19.5 mol%, 3-
Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium has a degree of substitution, a nitrogen content and an unsubstituted glucose content of 0.
40%, 1.80% and 9 mol%, the effective utilization rate is 4
0.8%, and the transparency of the 2 wt% aqueous solution was 560 mm or more.

実施例 3 無置換グルコースを25モル%のヒドロキシエチルセルロ
ース(置換度=2.3)40gを95.5重量%の第3級ブタノー
ル182.2g中に分散し7.8gの苛性ソーダを14gの水で溶解
した苛性ソーダ水溶液を添加し室温で1時間撹拌した。
そののち、3−クロロ−2ヒドロキシプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリドの60重量%水溶液42.8gを添加
し、55℃で3時間カチオン化した。得られたカチオン化
ヒドロキシエチルセルロースを80重量%アセトンで4回
洗浄し、透析により完全に脱塩したものについてカチオ
ン化度、窒素含有量を測定したところ夫々0.53%、2.16
%でありカチオン化剤の有効利用率は58.9%であり、2
重量%水溶液の透明度は560mm以上であった。
Example 3 40 g of 25 mol% hydroxyethyl cellulose (degree of substitution = 2.3) of unsubstituted glucose was dispersed in 182.2 g of 95.5 wt% tertiary butanol, and 7.8 g of caustic soda was dissolved in 14 g of water to which an aqueous solution of caustic soda was added. Then, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour.
After that, 42.8 g of a 60% by weight aqueous solution of 3-chloro-2hydroxypropyltrimethylammonium chloride was added, and cationization was carried out at 55 ° C. for 3 hours. The cationized hydroxyethyl cellulose thus obtained was washed 4 times with 80% by weight acetone and completely desalted by dialysis. The degree of cationization and nitrogen content were measured to be 0.53% and 2.16, respectively.
%, The effective utilization rate of the cationizing agent is 58.9%, and 2
The transparency of the weight% aqueous solution was 560 mm or more.

比較例 2 無置換グルコース量14モル%であるヒドロキシエチルセ
ルロース(置換度=2.3)40gを実施例3と同じ処方で反
応したところ、得られたカチオン化ヒドロキシエチルセ
ルロースの、カチオン化度及び窒素含有量は夫々0.44
%、1.88%であり、カチオン化剤の有効利用率は49%で
あり、2重量%水溶液の透明度は560mm以上であった。
Comparative Example 2 When 40 g of hydroxyethyl cellulose (substitution degree = 2.3) having an unsubstituted glucose amount of 14 mol% was reacted with the same formulation as in Example 3, the cationization degree and the nitrogen content of the obtained cationized hydroxyethyl cellulose were 0.44 each
%, 1.88%, the effective utilization rate of the cationizing agent was 49%, and the transparency of the 2 wt% aqueous solution was 560 mm or more.

以下各分析法を説明する。Each analysis method will be described below.

1. 窒素分析 三菱化成株社製ディジタル全窒素分析計を用いてテルミ
ュレン法を採用した。
1. Nitrogen analysis The Termulene method was adopted using a digital total nitrogen analyzer manufactured by Mitsubishi Kasei.

反応管中に水素を流し、そこにN含有物を入れると気
化分解され、NH3に接触還元される。
When hydrogen is flowed in the reaction tube and N-containing material is put therein, it is vaporized and decomposed and catalytically reduced to NH 3 .

その他の生成物は除去され、NH3が電量三角定部に送
られる。
Other products are removed and NH 3 is sent to the coulometric triangulation.

電量適定部では NH3+H2O→NH4 +OH となり このOH をH で滴定して窒素含有量を求める。NH in the appropriate amount section3+ H2O → NHFour + OH Next to this OH To H To determine the nitrogen content.

2. カチオン性ヒドロキシエチルセルロースのエチレン
オキシドの置換度の測定以下のモルガン法を採用した。
2. Measurement of degree of substitution of ethylene oxide on cationic hydroxyethyl cellulose The following Morgan method was adopted.

ヒドロキシアルキルセルロース(RCell−O−CH2CH2O
H)にヨウ化水素(HI)を(1)式の如く反応させる。
Hydroxyalkyl cellulose (RCell-O-CH 2 CH 2 O
H) is reacted with hydrogen iodide (HI) as shown in formula (1).

R Cell−O−CH2CH2OH+3HI→R CellI +ICH2CH2I+2H2O ……(1) ICH2CH2I→CH2=CH2+I2 ……(2) ICH2CH2I+HI→CH3CH2I+I2 ……(3) CH2=CH2+HI→CH3CH2I ……(4) (1)式が主反応として起こるが(1)式で生成したヨ
ードエチレン(I CH2CH2 I)は(2)式、(3)式の如
く脱ヨウ素(I2)及びヨウ化水素酸(HI)と定量的に反
応しヨウ素(I2)を生成する。ヨードエチル(CH3CH
2I)は(4)式の如く最終産物であるが、これは硝酸銀
(AgNO3)、臭素水(Br2)水溶液にも吸収されずに系外
に出る。
R Cell-O-CH 2 CH 2 OH + 3HI → R CellI + ICH 2 CH 2 I + 2H 2 O …… (1) ICH 2 CH 2 I → CH 2 = CH 2 + I 2 …… (2) ICH 2 CH 2 I + HI → CH 3 CH 2 I + I 2 (3) CH 2 = CH 2 + HI → CH 3 CH 2 I (4) Although the formula (1) occurs as the main reaction, the iodoethylene (I CH 2 CH 2 I) quantitatively reacts with deiodine (I 2 ) and hydroiodic acid (HI) as in formulas (2) and (3) to produce iodine (I 2 ). Iodoethyl (CH 3 CH
2 I) is the final product as shown in formula (4), but it goes out of the system without being absorbed by silver nitrate (AgNO 3 ) and bromine water (Br 2 ) aqueous solutions.

ヨウ素(I2)の捕集と定量…側鎖−CH2CH2OH 1モルよ
りI2が1モルできるI2をAgNO3のエタノール液に捕集
し、残留するAgNO3をNH4CHSで滴定する。この場合の化
学反応を次に示す。
Collection and quantification of iodine (I 2 ) ... Side chain -CH 2 CH 2 OH 1 mole of I 2 can be collected from 1 mole of I 2 in AgNO 3 ethanol solution, and residual AgNO 3 is removed with NH 4 CHS. Titrate. The chemical reaction in this case is shown below.

I-+AgNO3→AgI(沈澱)+NO3 - AgNO3+NH4CNS→AgCNS+NH4NO3 エチレンの捕集と定量 CH2=CH2をBr2水溶液と酢酸で捕集しMa2S2O3で残留Br2
を滴定する。この場合の化学反応を次に示す。
I - In AgNO 3 + NH 4 CNS → AgCNS + NH 4 NO 3 the collection of ethylene and quantification CH 2 = CH 2 was collected with Br 2 solution and acetic Ma 2 S 2 O 3 - + AgNO 3 → AgI ( precipitate) + NO 3 Residual Br 2
Titrate. The chemical reaction in this case is shown below.

CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br Na2S2O3+4Br2+5H2O→Na2SO4+8HBr+H2SO4 3. ヒドロキシエチルセルロース置換度とカチオン化剤
置換度の算出法 ヒドロキシエチルセルロース置換度をX、カチオン化剤
置換度をYとし、ヒドロキシエチルセルロース含有量を
A(%)〔前記の2カチオン性ヒドロキシエチルセルロ
ースのエチレンオキシドの置換度から求まる〕 カチオン基含有量をB(%)とすると Bを窒素含有量C(%)〔前記の1.窒素分析法から求ま
る〕に代えると前記(2)式の両辺に14/151.5を掛けて
式(3)を得る。
CH 2 = CH 2 + Br 2 → BrCH 2 CH 2 Br Na 2 S 2 O 3 + 4Br 2 + 5H 2 O → Na 2 SO 4 + 8HBr + H 2 SO 4 3. hydroxyethylcellulose substitution degree and calculation method hydroxyethylcellulose cationizing agent substitution degree When the degree of substitution is X, the degree of cationizing agent substitution is Y, and the content of hydroxyethyl cellulose is A (%) [determined from the degree of substitution of ethylene oxide of the above-mentioned two-cationic hydroxyethyl cellulose] and the content of cation group is B (%) If B is replaced by nitrogen content C (%) [1. Obtained from the nitrogen analysis method described above], 14 / 151.5 is multiplied to both sides of the equation (2) to obtain the equation (3).

前記(1)式、(3)式からX、Yを算出する。 X and Y are calculated from the equations (1) and (3).

4. 利用率 前記3に基づいて算出する。 4. Utilization rate Calculated based on the above 3.

(発明の効果) 本発明は高価なカチオン化剤の使用率を大巾に低下する
ことが出来る工業的に大変有利なカチオン性ヒドロキシ
アルキルセルロースの製造法であり、本法から得られる
カチオン性ヒドロキシアルキルセルロースは透明性も良
好で且つ帯電防止性に優れていることから化粧品、凝析
剤、製紙業における顔料、サイジング剤、繊維及び織布
の帯電防止剤などに有用である。
(Effect of the invention) The present invention is a method for industrially very advantageous production of cationic hydroxyalkyl cellulose capable of significantly reducing the usage rate of expensive cationizing agents, and the cationic hydroxyalkyl cellulose obtained by this method is used. Alkyl cellulose is useful as a cosmetic, a coagulant, a pigment in the papermaking industry, a sizing agent, an antistatic agent for fibers and woven fabrics, etc. because it has good transparency and excellent antistatic properties.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】カチオン性ヒドロキシアルキルセルロース
の製造法においてヒドロキシアルキルセルロースをカチ
オン化する際に使用するヒドロキシアルキルセルロース
内の無置換グルコース量が20モル%以上であることを特
徴とするカチオン性ヒドロキシアルキルセルロースの製
造法。
1. A cationic hydroxyalkyl wherein the amount of unsubstituted glucose in the hydroxyalkyl cellulose used when cationizing the hydroxyalkyl cellulose in the method for producing a cationic hydroxyalkyl cellulose is 20 mol% or more. Method for producing cellulose.
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