JPS609521B2 - ヒドロキシプロピルセルロ−スの製造方法 - Google Patents

ヒドロキシプロピルセルロ−スの製造方法

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JPS609521B2
JPS609521B2 JP15692577A JP15692577A JPS609521B2 JP S609521 B2 JPS609521 B2 JP S609521B2 JP 15692577 A JP15692577 A JP 15692577A JP 15692577 A JP15692577 A JP 15692577A JP S609521 B2 JPS609521 B2 JP S609521B2
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JP
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cellulose
propylene oxide
reaction
aqueous solution
alkali
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吉朗 恩田
宏始 鈴木
直志 徳谷
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 本発明はヒドロキシプロピルセルロースの製造方法に関
するものである。
従釆、ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法として
は、セルロースをアルカリ水溶液またはアルカリを含む
水−不活性有機溶剤溶液に浸潰しついで圧さくし必要に
応じてニーダー等で粉砕することによりアルカリセルロ
ースを製造し、つぎにこのアルカリセルロースとエーテ
ル化剤である酸化プロピレンとを反応させる方法が公知
とされている(特公昭45一93班号公報、同51一3
2676号公報参照)が、この方法にはアルカリセルロ
ースの製造工程において氏さくの工程が必要とされるほ
か、ついで行われるエーテル化反応が別工程であるため
全体として製造工程がはん雑であるという欠点がある。
一方、樽公昭42一1064ぴ号公報には、希釈剤とし
ての液状プロピレンオキサィドの存在下にセルロース、
アルカリおよび水を混合してアルカリセルロースを生成
させ、このアルカリセルロースをプロピレンオキサィド
と反応させることによって、ヒドロキシプロピルセルロ
ースを製造する方法が開示されているが、この方法には
前記した従来技術と同様にアルカリセルロースの生成反
応が終了した時点およびエーテル化反応終了後に希釈剤
として使用したプ.ロピレンオキサィドの過剰分を圧さ
く除去する工程が必要とされるという欠点がある。この
ような欠点を改良する方法として特公昭45一47私号
公報には、ヘプタン、ヘキサン、ベンゼン、トルェンな
どの非親水性溶剤の1種とェタ/ール、プロパノール、
ジエチルケトン、テトラヒドロフランなどの親水性溶剤
の1種との混合溶剤にセルロースを分散させ、これにア
ルカリ水溶液およびプロピレンオキサイドを加えてエー
テル化反応させる方法が開示されているが、この方法に
は人体に対して比較的有毒な上記非親水性溶剤が使用さ
れるほか、反応工程(反応操作)がはん雑であり、また
反応終了後該溶剤の回収が必要とされるという欠点があ
る。
本発明はこのような従釆の欠点を改良した、ヒドロキシ
プロピルセルロースの製造方法を提供しようとするもの
で、これは平均粒子隆0.2豚以下の粉末セルロース1
0の重量部と親水性有機溶剤20〜30の重量部との混
合物にアルカリ金属水酸化物の水溶液を添加して得られ
るアルカリセルロースと酸化プロピレンとを反応させる
ことを特徴とするものであり、この方法によればアルカ
リ金属水酸化物の水溶液を過剰に使用する必要がなく、
必要量使用するのみで均質なアルカリセルロースを得る
ことができるので圧さく工程などは必要とされず、つぎ
にこの反応系に酸化プロピレンを加え(またはこの反応
系に必要量の酸化プロピレンをあらかじめ存在させてお
くことにより)、エーテル化反応させると反応が良好に
進行して目的物が高収率で得られるという利点が与えら
れる。
以下本発明を詳細に説明する。本発明の方法に使用され
る原料セルロースは、ウッドパルプ、リンターパルプな
どいずれの種類のものでもよいが、エーテル化剤との反
応が均一に行われるためには、これが0.2肋以下の平
均粒子径を有する粉末状のものであることが必要とされ
、このような粉末状セルロースを原料とすることにより
水あるいはエタノールなどの有機溶剤に対する溶解性に
すぐれたヒドロキシプロピルセルロースが得られる。
このような粉末状のパルプは前記ウッドパルプあるいは
リンターパルプなどを公知の方法により粉砕することに
より容易に得られるが、要すれば80メッシュ特には1
00メッシュふるいを用いて比較的大きな粒子径のもの
を除去することが望ましい。上記粉末状パルプと混合使
用される親水性有機溶剤としては、炭素原子数2〜4の
脂肪族アルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、ジ
オキサンなどが例示されるが、これらのうちでもイソプ
ロピレンアルコール、およびターシヤリブチルアルコー
ルが好ましい。
このような親水性有機溶剤を前記粉末状パルプにあらか
じめ混合すると、これにアルカリ金属水酸化物の水溶液
を添加してアルカリセルロースを製造する操作がきわめ
て容易となる。すなわち、より均一なアルカリセルロー
スを製造する場合には、一般にセルロースに過剰のアル
カリ水溶液を添加してアルカリセルロースを生成させた
後、過剰のアルカリを圧さく除去する操作がとられるが
、上記親水性有機溶剤があらかじめ混合されているとき
はほぼ理論量のアルカリを含む水溶液を使用することで
均一なアルカリセルロースを得ることができ、この場合
には圧さくの工程は不要である。このような効果が十分
に発揮されるためには、原料粉末セルロース10の重量
部あたり親水性有機溶剤を2の重量部以上使用すること
が必要とされるが、しかしこれが多すぎると後にこの有
機溶剤を除去するための圧さく工程が必要となる。
すなわちこの多量の有機溶剤を使用したままでアルカリ
を反応させエーテル化反応させると、得られる反応混合
物を熱水で洗浄する操作が困難となり、純粋な生成物を
得ることができなくなるほか、エーテル化剤である酸化
プロピレンの有効利用率が低下するという不利が生じる
。本発明の方法は上記したように、まず原料である粉末
セルロースに所定量の親水性有機溶剤を混合し、つぎに
これにアルカリ金属水酸化物の水溶液を添加し反応させ
てアルカリセルロースを得るが、このアルカリ金属水酸
化物としては一般には水酸化ナトリウムあるいは水酸化
カリウムを使用することが有利であり、またこの水溶液
濃度については特に制限はないが、通常は5〜30%程
度とすればよい。
このアルカリ水溶液の添加方法としては、前記混合物を
ニーダー等の混合器中で混合しながら、これに該水溶液
の所定量を20分〜2時間で贋霧するという方法による
のが有利であり、これによれば均一なアルカリセルロー
スを容易に得ることができる。
このアルカリセルロースを得る際の反応温度は望ましく
は20qo以下とすることがよく、この温度が高すぎる
とセルロースの分子量低下が大となるほか着色するなど
の不利が生じるので注意を要する。なお、アルカリの使
用量はセルロースのグルコース単位1個あたりおおむね
0.2〜1.0モルの割合となるようにすればよい。こ
のようにしてアルカリセルロースが生成したり「つぎに
これと酸化プロピレンとを反応(エーテル化)させ、目
的物であるヒドロキシプロピルセルロースを生成させる
が、このェ−テル化反応の温度は80%以上になると酸
化プロピレンの重合反応が起こるようになり、一方50
qo以下ではエーテル化の反応速度が遅くなり工業的生
産に支障をきたすようになるので、55〜75qoとす
ることが望ましく、また反応時間はおおむね5〜1畑時
間とすればよい。
アルカリセルロースと反応させる酸化プロピレンは、そ
の全量または一部を前記した親水性有機溶剤とともにあ
らかじめ原料粉末セルロースに混合しておいてもよい。
この場合には親水性有機溶剤の使用量を減少させること
ができるという利点が与えられる。このように酸化プロ
ピレンをあらかじめ混合しておく方法によるときは、ア
ルカリセルロースの製造反応終了後、その得られる混合
物の温度を前記した55〜75℃前後に上昇させるとア
ルカリセルロースと酸化プロピレンとの反応が進行し、
ヒドロキシプロピルセルロースが得られる。もちろん、
生成したアルカリセルロースに酸化プロピレンを加え所
定温度に加熱して反応させてもよいことはいうまでもな
い。エーテル化反応終了後は、その得られる反応混合物
を860以上の温度の熱水中に投入し、中和、ゲル化精
製を行うことにより、高純度のヒドロキシプロピルセル
ロースが得られ、このものはフィルム、カプセル等の製
造原料、コート剤、乳化剤、増粘剤、粘結剤など広い分
野に応用される。
つぎに、本発明方法の実施例をあげるが、単に部とある
のはすべて重量部を示したものである。実施例 1都砕
したウッドパルプ(100メッシュパス品)10の都、
酸化プロピレン28碇部およびインプロピルアルコール
5庇部をニーダ−にて窒素ガスふん囲気下20qo以下
の条件で3び分間混合した。
ついでこの混合系にかくはんを続けながら、水酸化ナト
リウム1$部と水4礎部の混合水溶液をスプレーノズル
を用いて1時間で贋霧し、その後さらに20分間かくは
んを続けた。その間温度を20℃以下に維持した。つぎ
に、温度を6000に昇溢し同温度で5時間反応(エー
テル化)させた後、これを70こ0に昇温し同温度で1
時間熟成を行った。こうして得た反応混合物を約90q
oの熱水中に投入し、中和、ゲル化精製を行った後、6
0午0の送風乾燥機中で十分に乾燥したところ、グルコ
ース単位1個あたりのヒドロキシプロポキシル基のモル
数(M.S.)が3.6である下記物性のヒドロキシプ
ロピルセルロースが得られ、酸化プロピレンの有効利用
率は46.0%であった。
‘1} 2%水溶液粘度・・…・ 800セン
チポイズ(2尊○)■ 2%水溶液pH・・・・・・
7.1‘3’ 2%水溶液光透過率
・…・・ 96.5%‘4’ 2%エタノール
溶液光透過率・・・・・・ 95.8%{51 灰
分・・・・・・ 0.3%以下館P
: 上記脚および【州こおける光透過率の測定は光電光
度計フィルター43仇h仏を用い、溶剤の光透過率を1
00として計ったものである。
実施例 2粉砕したウッドパルプ(100メッシュパス
品)10庇部、酸化プロピレン15の部およびインプロ
ピルアルコール10庇都をニーダーにて窒素ガスふん囲
気下2000以下の条件で30分間混合した。
ついでこの混合系にかくはんを続けながら、水酸化ナト
リウム13部と水4碇部の混合水溶液をスプレーノズル
を用いて1時間で頃霧し、その後さらに2粉ご間かくは
んを続けた。その間温度を20CO以下に維持した。つ
ぎにこの混合系に酸化プロピレンを130部加え、温度
を60qoに昇温し同温度で5時間反応(エーテル化)
させた後、これを70qCに昇温し同温度で1時間熟成
を行った。こうして得た反応混合物を約90qoの熱水
中に投入し、中和、ゲル化精製を行った後、6000の
送風乾燥機中で十分に乾燥したところ、グルコース単位
1個あたりのヒドロキシブロポキシル基のモル数が3.
6である下記物性のヒドロキシプロピルセルロースが得
られ、酸化プロピレンの有効利用率は46.0%であっ
た。
‘1’ 2%水溶液粘度・・・・・・ 830
センチポイズ(260)■ 2%水溶液光透過率・・・
・・・ 96.1%‘3} 2%エタノール溶
液光透過率・・・・・・ 94.8%実施例 3粉砕し
たウッドパルプ(100メッシュパス品)10$部およ
びインプロピルアルコール22礎部をニーダーにて窒素
ガスふん囲気下20こC以下の条件で30分間混合した
ついでこの混合系にかくはんを続けながら、水酸化ナト
リウム13部と水4坊部の混合水溶液をスプレーノズル
を用いて1時間で贋露し、その後さらに20分間かくは
んを続けた。その間温度を20qo以下に維持した。つ
ぎに、この混合系に酸化プロピレンを290部加え温度
を6000に昇温し同温度で5時間反応(ェ−テル化)
させた後、これを70こ0に昇温し同温度で1時間熟成
を行つた。こうして得た反応混合物を約90qoの熱水
中に投入し、中和、ゲル化精製を行った後、60ooの
送風乾燥機中で十分に乾燥したところ、グルコース単位
1個あたりのヒドロキシプロポキシル基のモル数が3.
5である下記物性のヒドロキシプロピルセルロースが得
られ、酸化プロピレンの有効利用率は43.2%であっ
た。
〔1} 2%水溶液粘度・・・・・・ 745
センチポイズ(26q0)■ 2%水溶液光透過率・・
・・・・ 95.8%【3} 2%エタノール
溶液光透過率・・・・・・ 94.7%比較例 1実施
例3において、インプロピルアルコール22の部を40
の都1こ、および酸化プロピレン29礎都を32戊部‘
こそれぞれ増量したほかは同様にして反応させ、ゲル化
精製、乾燥したところ、グルコ−ス単位1個あたりのヒ
ドロキシプロポキシル基のモル数が3.0である下記物
性のヒドロキシプロピルセルロースが得られ、酸化プロ
ピレンの有効利用率は33.6%であった。
‘11 2%水溶液粘度・・・・・・ 740セ
ンチポイズ(25℃)【2)2%水溶液光透過率・・・
・・・ 95.1%【3’2%エタノール溶液
光透過率・・・・・・ 78.0%上記結果から判るよ
うに、この場合には酸化プロピレンの有効利用率が低く
、またエタノールに対する溶解性に劣るという欠点があ
る。
比較例 2 実施例1において、100メッシュパスのウッドパルプ
の代りに50〆ツシュパス(100メッシュ不通)のウ
ッドパルプを100部使用したほかは同様にして反応さ
せ、ゲル化精製、乾燥したところ、グルコース単位1個
あたりのヒドロキシプロポキシル基のモル数が3.6で
ある下記物性のヒドロキシプロピルセルロースが得られ
、酸化プロピレンの有効利用率は46.0%であった。
‘11 2%水溶液粘度・・・・・・ 890
センチポイズ(2500)‘21 2%水溶液光透過率
・・・… 95.8%{3} 2%エタノー
ル溶液光透過率・…・・ 88.5%上記結果から判る
ように、この場合にはエタノールに対する溶解性に劣る
という欠点がある。
比較例 3粉砕したウッドパルプ(100メッシュパス
品)10の部をニーダーにて窒素ガスふん囲気下20q
o以下の条件でかくはんしながら、これに水酸化ナトリ
ウム1$邦と水4碇都の混合水溶液をスプレーノズルを
用いて1時間で噴露し、その後さらに2船ご間かくはん
を続けた。
つぎに、これに酸化プロピレン28庇部を加え、温度を
60℃に昇温し同温度で5時間反応(エーテル化)させ
た後、これを70ooに昇温し同温度で1時間熟成を行
った。こうして得た反応混合物を約90qoの熱水中に
投入し、中和、ゲル化精製を行った後、60qoの送風
乾燥機中で十分に乾燥したところ、グルコース単位1個
あたりのヒドロキシプロポキシル基のモル数が3.7で
ある下記物性のヒドロキシプロピルセルロースが得られ
、酸化プ。
ピレンの有効利用率は47.3%であった。{1} 2
%水溶液粘度・・・・・・ 840センチポイ
ズ(2500){2’ 2%水溶液光透過率・・・・・
・ 96.2%‘3’ 2%エタノール溶液光
透過率・・・・・・ 86.5%上記結果から判るよう
に、この場合にはエタノールに対する溶解性に劣るとい
う欠点がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 平均粒子径0.2mm以下の粉末セルロース100
    重量部と親水性有機溶剤20〜300重量部との混合物
    にアルカリ金属水酸化物の水溶液を添加して得られるア
    ルカリセルロースと酸化プロピレンとを反応させること
    を特徴とするヒドロキシプロピルセルロースの製造方法
JP15692577A 1977-12-26 1977-12-26 ヒドロキシプロピルセルロ−スの製造方法 Expired JPS609521B2 (ja)

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JP4044689B2 (ja) * 1998-12-07 2008-02-06 信越化学工業株式会社 低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法
JP2001302701A (ja) * 2000-02-15 2001-10-31 Shin Etsu Chem Co Ltd アルカリセルロース及びセルロースエーテルの製造方法
US9487594B2 (en) * 2013-06-26 2016-11-08 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for producing water-soluble nonionic cellulose ether excellent in storage stability

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