KR100555401B1 - 생산성 향상된 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잘게 분쇄한 셀룰로오스를 수평 교반형 고압반응기에서 최적으로 조절된 이소프로필알콜 공비혼합물 존재하에 알카리화제로 활성화시킨 다음 알킬렌옥시드를 반응시킴으로써, 백색도가 높은 히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 얻을 수 있으며, 알킬렌옥시드의 반응효율을 향상시켜 합성시간을 단축하고, 반응용매의 사용량을 최소화하여 상업적 생산성 향상이 가능하고 경제적으로도 저렴하여 대량생산에 유리한 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법에 관한 것이다.

셀룰로오스에테르, 수평 교반형

Description

생산성 향상된 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법{Method for preparation of Hydroxyalkylcellulose ethers}

본 발명은 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잘게 분쇄한 셀룰로오스를 수평 교반형 고압반응기에서 최적으로 조절된 이소프로필알콜 공비혼합물 존재하에 알카리화제로 활성화시킨 다음 알킬렌옥시드를 반응시킴으로써, 백색도가 높은 히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 얻을 수 있으며, 알킬렌옥시드의 반응효율을 향상시켜 합성시간을 단축하고, 반응용매의 사용량을 최소화하여 상업적 생산성 향상이 가능하고 경제적으로도 저렴하여 대량생산에 유리한 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법에 관한 것이다.

히드록시알킬셀룰로오스에테르류 중에서도 특히, 히드록시에틸셀룰로오스는 잘 알려진 바와 같이 좋은 수용성 성질과 증점력으로 인해 라텍스페인트나, 조인트시멘트, 다양한 용도의 몰탈 제조 및 에멀젼 중합용, 석유시추 산업 등에 널리 사용되고 있는 천연물질로부터 제조된 산업적으로 매우 유용한 수용성 셀룰로오스에테르이다.

일반적으로 알려진 셀룰로오스에테르의 제조방법은 다음과 같다.

미국특허 제4,298,728호에는 수직교반형 고압반응기에 코튼 린터펄프와 용매로 TBA를 투입한 후 밀폐시키고 질소를 사용하여 탈기하고 보락스를 함유한 가성소다용액을 투입한다. 이후 60 분간 교반하고 에틸렌옥시드를 투입한 다음 45 ℃에서 1 시간 반응하고 60 ∼ 65 ℃에서 2시간 반응시킨 후 냉각하고 중화한 다음 아세톤 수용액을 사용하여 여과 후 건조하여 제조하는 방법을 제공하고 있다.

상기한 방법은 에틸렌옥시드 수율이 70% 이상인 효과를 나타내고 있다, 그러나, 매우 고가인 TBA를 용매로 사용하기 때문에 거의 100%에 가까운 높은 용매 회수율이 요구되며 이에 따라 생산비용이 막대하게 높아진다는 치명적인 단점을 가지고 있어 실제 상업적으로 적용이 불가능한 방법이라 할 수 있다.

또한, 보락스를 반드시 사용하여야 하며, 그 사용량이 셀룰로오스 무게 대비 20 배까지 사용하기 때문에 제조비용도 상승하며, 상기 보락스의 확실한 제거가 필수적이므로 부대 비용까지 소요되는 비경제적인 방법일 뿐만 아니라, 용매로 이소프로필알콜(IPA)를 사용하는 경우 에틸렌옥시드 수율은 50 % 수준으로 매우 낮으며, 더구나 결정적으로는 반응시 사용되는 유기용매 사용량이 원료인 셀룰로오스 무게 대비 15 배 이상으로서, 단위 생산성이 매우 낮은 비경제적인 방법이라 할 수 있다.

미국특허 제4,009,329호는 분쇄한 펄프와 펄프 무게 대비 15 배의 희석용매를 투입하고 질소로 퍼지한 다음 소듐히드록사이드와 리튬히드록사이드를 투입하고 45 분간 교반한 후 에틸렌옥사이드를 투입하여 75 ℃까지 1시간 ∼ 2시간 동안 승 온시킨 후 1 시간 동안 반응시키며, 합성 완료 후 초산을 알카리에 대하여 1.1 당량으로 처리하여 중화 및 여과한 다음 아세톤을 사용하여 여과하여 제품을 얻는 방법을 개시하고 있다. 이때 에틸렌옥시드 수율은 45 % 수준으로 낮고 알카리화제로 고가의 리튬히드록사이드를 사용함으로써 상업적 측면에서 비경제적인 단점이 있는 방법이다.

상기한 바와 같이, 기존의 선행기술에서는 미세입자의 히드록시알킬셀룰로오스를 제조하는데 있어 반응용매를 다량으로 사용함으로써, 이의 정제, 회수에 많은 에너지 비용이 소모되고, 이에 따른 설비의 용량 증가에 따른 투자비의 상승이 불가피하여 상업적으로 단위생산성이 매우 낮은 단점이 치명적이라 할 수 있다.

또한 반응시 사용되는 원재료 원가의 50 % 이상을 소요시키는 에틸렌옥사이드의 수율이 50 % 이하로 낮기 때문에, 원가부담이 크고, 미반응물과 부반응물이 처리되지 않은 채로 전량 폐수로 유입되기 때문에 폐수로 인한 환경부하가 증가되어 환경부담 비용이 증가하는 등 환경측면에서도 불리한 공정이다.

즉, 기존의 히드록시알킬셀룰로오스 제조방법은 공통적으로 사용하는 필수적인 반응용매가 상업적으로 다루기 어렵거나 고가인 용매로서, 이들의 사용에 의하여 제조공정 및 후처리 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 상업적인 대량 생산에 적용하기에는 부적합한 문제점이 많이 지적되고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 제조하 는 방법에 대하여 반응 용매량 과다로 인한 설비용량의 거대화 및 생산성 감소를 방지하고 원료인 알킬렌옥시드의 합성 수율을 증가시켜 경제성을 향상시킬 수 있는 방법을 찾기 위하여 연구 노력한 결과, 히드록시알킬셀룰로오스 에테르 제조시 반응용매로서 이소프로필알콜 공비혼합물을 사용하고, 반응 수행시 교반 조건을 수평으로 채택함으로써, 사용용매량을 최소화 할 수 있는 반응조건의 최적화가 가능하며, 유기용매의 사용비율과 최종 목적물의 수득율의 관계를 개선할 수 있음을 알게되어 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 산업적으로 효율적이며 경제적인 생상성이 향상된 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 진공 및 질소퍼지 처리한 고압반응기에 분쇄한 셀룰로오스와 반응용매를 투입하여 셀룰로오스를 분산시키고, 알칼리화제를 투입한 후 알킬렌옥시드를 가하여 히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 제조하는 방법에 있어서, 상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 반응용매로서 이소프로필알콜 공비혼합물 0.6 ∼ 1.6 중량부를 분사하여 수평으로 교반하면서 셀룰로오스를 습윤화시키는 단계, 상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 0.4 ∼ 0.6 중량부의 알카리화제를 투입하여 셀룰로오스를 활성화 시키는 단계, 상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 상기 이소프로필알콜 공비혼합물 1.8 ∼ 3.4 중량부를 분사하여 수평으로 교반하면서 팽윤시키는 단계, 상기 팽윤된 셀룰로오스에 알킬렌옥시드를 투입하고 40 ∼ 100 ℃까지 60 ∼ 180 분 동안 천천히 승온한 다음, 승온된 온도를 유지하면서 30 ∼ 180 분간 반응시키는 단계, 및 상기 반응 완료 후 이소프로필알콜 공비혼합물을 추가투입하여 슬러리의 농도를 15 ∼ 25 %로 조절한 후 중화, 여과 및 세척한 후 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법을 특징으로 한다.

본 발명은 잘게 분쇄한 셀룰로오스를 수평 교반형 고압반응기에서 최적으로 조절된 이소프로필알콜 공비혼합물 존재하에 알카리화제로 활성화시킨 다음 알킬렌옥시드를 반응시킴으로써, 백색도가 높은 히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 얻을 수 있으며, 알킬렌옥시드의 반응효율을 향상시켜 합성시간을 단축하고, 반응용매의 사용량을 최소화하여 상업적 생산성 향상이 가능하고 경제적으로도 저렴하여 대량생산에 유리하도록 개선된 생산성이 향상된 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명을 상세하게 설명한다.

히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 제조하기 위해서는 셀룰로오스를 분쇄한 후 반응용매를 가하고, 알칼리화제를 투입하여 셀룰로오스 결정을 느슨하게 한 후 알킬렌옥시드를 가하는 방법이 일반적이다. 일단, 알카리화제로 처리된 활성 알카리 셀룰로오스는 상온상태에서 일정시간 동안 교반하며 혼합시켜야 균일하게 결정성 구조가 약화된다. 이를 위하여 균일한 교반이 필수적이다. 이렇게 상온에서 알카리처리된 셀룰로오스는 일정하게 반응물과 결합할 수 있는 상태로 셀룰로오스의 히드록시기가 활성화되고, 여기에 알킬렌옥시드를 투입하여 이들을 셀룰로오스와 결합시키는 것이다.

이때 중요한 것은 투입한 알킬렌옥시드의 반응효율을 높이기 위하여 반응원료의 비율과 합성 온도의 조절하는 것인데, 본 발명에서는 반응효율에 영향을 주지 않으면서 반응용매량을 최소화한 원료비율을 확보하였고, 그 효율을 최대화 하도록 반응온도를 조절한 것으로서 이는 제조비용과 관련될 뿐만 아니라 부반응물의 폐수 유입으로 환경부하가 증가와도 관련이 있는 것으로 생산측면에서 반드시 고려해야 할 문제이다.

본 발명은 히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 수평으로 교반되도록 설계된 고압반응기를 사용하며, 이러한 수평교반형 고압반응기는 질소와 진공을 위한 배관이 연결되어 있고 원료인 셀룰로오스를 위쪽에서 투입하도록 투입구가 장착되어 있으며, 가성소다 등 원료물질을 투입하도록 상부 돔에 분사노즐이 장착되어 있는 구조를 가지고 있는 것이면 보다 바람직한 결과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 방법을 적용한 실시예에서 사용한 수평교반형 고압반응기는 중심축에 3 ∼ 7개의 교반용 구조체가 연결되어 있어 셀룰로오스 같은 분말형 고체를 혼합해주는데 매우 효과적이며, 교반 보조장치로 반응기 크기에 따라 초퍼가 1∼ 9 개까지 장착될 수 있는 것으로, 이는 이러한 분말형 셀룰로오스를 액체 및 기체원료가 효율적으로 반응할 수 있게 하는 중요한 구성요소이다. 본 발명의 실시예에서 사용한 수평교반형 고압반응기는 독일의 뢰디게社에서 제작한 것을 사용하였으나, 이와 유사한 구조를 갖는 수평교반형 반응기를 사용할 수도 있다.

따라서, 기존의 수직교반형 고압반응기는 본 발명에서 효율성이 낮음을 다시 한 번 밝힘과 동시에 수평교반형 고압반응기를 적용할 경우 본 발명의 우수성이 보 다 효과적으로 발현됨을 밝히도록 한다.

먼저, 고압 반응기를 진공 및 질소퍼지 처리하여 반응기내 산소를 제거하고, 마지막으로 진공처리한 다음 서서히 수평교반(10 ∼ 30RPM 범위)되는 상태에서 분쇄된 셀룰로오스를 가하며, 상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 반응용매로서 이소프로필알콜 공비혼합물 0.6 ∼ 1.6 중량부를 분사하여 수평으로 교반하면서 셀룰로오스를 습윤화시킨다.

본 발명에서는 상기 반응용매로서 이소프로필알콜 공비혼합물을 사용하며, 상기 이소프로필알콜 공비혼합물은 이소프로필알콜과 물의 혼합물을 의미하며 또는 여기에 아세톤, 터셔리부틸알콜과 물의 혼합물을 포함시킬 수 있다. 상기 이소프로필알콜 공비혼합물은 이소프로필알콜과 물이 70 ∼ 90 : 30 ∼ 10 비율로 들어간 것을 사용한다.

본 발명에서는 이러한 이소프로필알콜 공비혼합물을 2회에 나누어 분리 첨가하는데, 먼저, 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 0.6 ∼ 1.6 중량부, 바람직하게는 0.8 ∼ 1.2 중량부를 분사시키고, 수평으로 교반하면서 셀룰로오스를 습윤화시킴으로서, 반응용매가 셀룰로오스에 충분히 흡착되게 하여 반응용매 사용량을 감소시킴에 기여한다. 이소프로필알콜 공비혼합물의 분사량이 상기 범위를 벗어나면 반응계 내 수분 함량이 낮아져 알카리화가 잘되지 않기 때문에 준수하는 것이 좋다.

두 번째로, 상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 0.4 ∼ 0.6 중량부의 알카리화제를 투입하여 셀룰로오스에 흡착시킨다.

셀룰로오스가 에테르화제와 반응하기 위해서는 단단한 셀룰로오스의 결정성 구조를 연화시켜 주어야 하고, 이에 알칼리화제를 투입한다. 이들은 에테르화제와 셀룰로오스의 반응에 촉매 역할을 할 뿐만 아니라 셀룰로오스와 결합하여 결정구조를 팽창시킴으로써 각종 화학물질들이 결합 또는 반응하도록 도와주는 역할을 한다. 이러한 알칼리화제로는 소듐히드록시드, 포타슘히드록시드 및 리튬히드록시드 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 15 ∼ 50 % 농도의 수용액으로 제조하여 사용하며, 알칼리화제가 셀룰로오스에 골고루 잘 분산되도록 분사시켜서 사용하는 것이 중요하다. 상기 알칼리화제는 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 0.4 ∼ 0.6 중량부, 바람직하게는 0.45 ∼ 0.55 중량부 사용한다.

세 번째로, 상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 상기 이소프로필알콜 공비혼합물 1.8 ∼ 3.4 중량부, 바람직하게는 2.0 ∼ 2.4 중량부를 분사하여 수평으로 교반하면서 활성화시킨다.

즉, 알칼리화제의 사용으로 결정구조가 팽창된 알칼리화 셀룰로오스에 이소프로필알콜 공비혼합물을 분사하는데, 이처럼 2단계로 나누어 분사되는 이소프로필알콜 공비혼합물의 총 사용량은 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 최대 4.0 중량부가 넘지 않도록 한다. 상기 교반은 60 ∼ 90 RPM, 수평으로 수행되도록 하며, 교반시간은 10 ∼ 120 분이다.

네 번째로, 상기 활성화된 셀룰로오스에 알킬렌옥시드를 투입하고 40 ∼ 100 ℃까지 60 ∼ 180 분 동안 천천히 승온한 다음, 승온된 온도를 유지하면서 30 ∼ 180 분간 반응시킨다.

상기 알킬렌옥시드로 에틸렌옥시드를 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 0.5 ∼ 3 중량부를 투입하여 목적하는 치환도를 얻을 수 있도록 하고, 반응기 온도를 20 ℃로 기준하여 40 ∼ 100 ℃까지 60 ∼ 180 분 동안 천천히 승온하고, 상기 온도에서 30 ∼ 180분 유지하여 반응을 완결하여 히드록시에틸셀룰로스를 얻는다.

여기까지 반응이 진행되는 동안 소요되는 시간은 최대 210 분이 넘지 않도록 조절하는 것이 제품의 색도, 생산성 향상과 에너지의 효율적 사용측면에서 좋다.

마지막으로, 반응 완료 후 이소프로필알콜 공비혼합물을 추가투입하여 슬러리의 농도를 15 ∼ 25 %로 조절한 후 중화, 여과 및 세척한 후 건조시킨다.

반응 완료 후 30 ℃까지 냉각하고 미반응 가스를 배기시킨 다음 원활한 제품 이송을 위하여 이소프로필알콜 공비혼합물을 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 3 ∼ 6 중량부 추가 투입하여 교반시키면서 슬러리를 여과기로 이송한다. 여과기로 이송시 슬러리의 농도는 15 ∼ 25 %로 조절되도록 용매량을 조절한다. 이렇게 제조된 히드록시알킬셀룰로오스에테르를 함유한 반응생성 혼합물은 히드록시에틸셀룰로스 10 ∼ 30%, 물 5 ∼ 30%, NaOH 2 ∼ 5.0%, 글리콜류 3 ∼ 10%, 이소프로필알콜 40 ∼ 60% 구성으로 이루어진다.

상기 슬러리에는 합성된 히드록시알킬셀룰로오스와 반응용매, 알칼리화제, 알킬렌옥시드 등의 원료물질과 부반응물인 에틸렌글리콜류, 물이 포함되어 있다. 이중에서 가성소다는 산을 사용하여 중화하고 여과용매롤 여과하면 제거되며, 에틸렌글리콜류도 함께 제거된다.

여과기로 이송된 히드록시알킬셀룰로오스는 반응용매를 분리 회수하는 1차 여과단계, 여과용매에 분산 중화하여 염성분을 제거하는 단계, 여과용매로 최종 세 척하는 단계를 거쳐 유동형 건조기에서 50 ∼ 60 ℃ 조건으로 30분 ∼ 1시간 건조하여 정제된 히드록시알킬셀룰로오스를 얻는다.

이때 얻어진 히드록시알킬셀룰로오스는 에틸렌옥시드의 MS(Molar Sustitution)은 1.8 ∼ 4.0 범위이고 회분함량은 소듐설페이트 회분으로 1% 이하이며, 물에 녹인 용액의 탁도는 NTU값으로 5이하로서 매우 깨끗하였으며, 제품의 외관은 순백색이다.

투입된 알킬렌옥시드가 치환에 사용된 효율(수율)은 분석결과 얻어진 MS값을 투입한 알킬렌옥시드와 펄프(셀룰로오스)의 몰비로 나누어 계산할 수 있으며, 이때 수율은 65 ∼ 70% 까지 얻을 수 있었다. 또한, 분쇄된 제품의 분말은 겉보기비중(벌크덴시티)이 0.55 이상으로 겉보기비중을 높이기 위한 냉수처리 등 별도의 공정이 필요없는 특징적인 효과도 나타내었다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

용량 150 ℓ의 원료인 펄프를 투입할 수 있는 직경 20 인치의 상부 도어가 있고, 이 상부 도어 측면을 통해 액체 및 가스상태의 원료를 투입할 수 있도록 배관이 구성되어 있는 독일 뢰디게社가 제작한 수평 교반형 고압반응기에 잘게 분쇄한 코튼린터 펄프 6 ㎏을 투입하였다.

질소가스를 이용하여 상기 반응기 내부를 3회 치환하고, 진공펌프를 사용하 여 반응기내 잔류 공기를 -0.8Bar ∼ -1.0Bar조건에서 완전히 제거하였으며, 반응기는 10 RPM 정도로 천천히 수평교반 하였다.

최종적으로 반응기에 진공을 걸어준 후 반응용매인 이소프로필알콜 공비혼합물을 펄프 1 중량부에 대하여 0.8 중량부로 투입하고 다시 진공을 처리한 다음 농도 50 %의 가성소다 용액 2.80 kg 을 60 RPM 상태에서 상부도어 측면 배관을 이용하여 반응기 내부로 투입하였다. 여기에, 다시 펄프 1 중량부에 대하여 2.4 중량부의 이소프로필알콜 공비혼합물을 투입한 다음 질소가스를 투입하여 반응기 압력을 2.0 kg/㎠ ± 0.5 kg/㎠ 범위로 조정한 후 90 RPM에서 30 분간 혼합하였다.

상부 도어 측면의 다른 배관을 사용하여 질소 가압하에서 에틸렌옥시드를 펄프 1 중량부에 대하여 1.2 중량부 투입하고, 펄프 대비 0.8 중량부의 이소프로필알콜 공비혼합물을 사용하여 배관내 잔류 에틸렌옥시드를 반응기내로 씻어 준 후 질소가스를 사용하여 반응기 압력을 4.0 kg/㎠ ± 0.5 kg/㎠ 범위로 조절하여 반응을 시작하였다.

상기 반응은 20 ∼ 25 ℃ 에서부터 시작하여, 90 분에 걸쳐서 65 ∼ 75 ℃까지 승온하고, 승온된 온도인 65 ∼ 75 ℃에서 90 분간 유지하여 반응을 완료시켰다.

이때, 펄프 투입부터 시작하여 상기 반응 완료시까지 소요된 시간은 200 ∼ 210 분 이었다.

반응완료 후 반응물의 온도를 10 분 동안 30 ℃까지 냉각시키고, 질소와 반응 가스를 배기시킨 다음 추가로 이소프로필알콜 공비혼합물을 펄프 1 중량부에 대 하여 4 중량부 투입하였다. 이를 5 분간 교반한 다음 여과기로 이송한 후 1차 여과하여 반응용매인 이소프로필알콜 공비혼합물을 분리하고, 여과용매인 아세톤 80 % 수용액에 여과제품을 분산하고 질산으로 pH 3 ∼ 7 까지 중화한 후 다시 아세톤 80 % 수용액에 분산하여 최종 여과한 후 유동층 건조기에서 60 ∼ 70 ℃ 조건으로 30 ∼ 60 분간 건조시켰다. 건조 후 최종 제품은 분쇄기(ACM Type)를 사용하여 분쇄한 다음 80 메쉬 스크린으로 걸러 80 메쉬 통과된 제품 9.3 kg을 얻었다.

이때, 에틸렌옥사이드의 합성 수율은 68.5 %였으며, 얻어진 히드록시에틸셀룰로오스의 MS 값은 3.2 이며, 용액의 투명도는 탁도측정기를 사용하여 측정한 결과 3 NTU 였고, 소듐설페이트로 환산한 회분(Ash) 함량은 1.15 %이었으며, 1 % 용액의 점도는 5,600 cps였다(표 1 참조).

실시예 2 ∼ 9 및 비교예

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 반응용매 사용량과 반응온도 조절을 달리하여 수행하였고, 비교예는 일반 수직 교반형 반응기를 사용하여 수행한 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

	반응용매1)		NaOH 수용액		반응온도		MS	EO수율(%)	탁도 (NTU)	Ash (%)	점도2) (cps)
	1차	2차	농도 (%)	사용량 (kg)	온도 (℃)	시간 (분)
실시예1	0.8	2.4	50	0.45	70	90	3.2	68.5	3	1.15	5600
실시예2	1.0	2.0	50	0.45	65	90	3.2	66.6	3	1	5700
실시예3	1.2	2.0	30	0.47	60	80	3.1	65.3	5	0.92	5350
실시예4	1.0	2.2	40	0.45	70	50	3.1	65.2	4	1.01	5850
실시예5	1.2	2.2	50	0.5	65	90	3.4	67.5	3	0.95	6020
실시예6	1.0	2.4	30	0.5	65	80	3.5	68.3	5	1.05	5900
실시예7	1.2	2.4	50	0.52	70	40	3.4	67.5	4	1.03	5620
실시예8	0.8	2.0	30	0.45	60	90	3.1	65.2	3	0.94	5710
실시예9	0.8	2.2	50	0.5	65	80	3.3	66.3	3	1.00	5820
비교예	15	-	50	0.7	90	120	2.1	42	62	6.7	2030
1) 펄프 1 중량부에대한 사용량. 단위: 중량부 2) 20℃, 20rpm, 1 % 용액 점도 참고, 실시예 1 ∼ 9 : 수평교반형, 비교예 : 수직교반형(대한민국 파인텍 제조)

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 반응용매 사용량이 70% 이상 감소되고, 특히 중요한 것은 주 원료인 알킬렌옥시드의 수율이 20 % 이상 향상되며, 반응용매의 과다한 사용으로 설비의 거대화 및 경제성 저하문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하여 얻어진 히드록시알킬셀룰로오스 에테르류 특히, 히드록시에틸셀룰로오스는 잘 알려진 바와 같이 좋은 수용성 성질과 증점력으로 인해 라텍스페인트나, 조인트시멘트, 다양한 용도의 몰탈 제조 및 에멀젼 중합용, 석유시추 산업 등에 널리 사용될 수 있어, 산업적으로 매우 유용하다.

Claims (6)

1. 진공 및 질소퍼지 처리한 고압반응기에 분쇄한 셀룰로오스와 반응용매를 투입하여 셀룰로오스를 분산시키고, 알칼리화제를 투입한 후 알킬렌옥시드를 가하여 히드록시알킬셀룰로오스 에테르를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 반응용매로서 이소프로필알콜 공비혼합물 0.6 ∼ 1.6 중량부를 분사하여 수평으로 교반하면서 셀룰로오스를 습윤화시키는 단계,

   상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 0.4 ∼ 0.6 중량부의 알카리화제를 투입하여 셀룰로오스를 활성화시키는 단계,

   상기 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 상기 이소프로필알콜 공비혼합물 1.8 ∼ 3.4 중량부를 분사하여 수평으로 교반하면서 팽윤시키는 단계,

   상기 팽윤된 셀룰로오스에 알킬렌옥시드를 투입하고 40 ∼ 100 ℃까지 60 ∼ 180 분 동안 천천히 승온한 다음, 승온된 온도를 유지하면서 30 ∼ 180 분간 반응시키는 단계, 및

   상기 반응 완료 후 이소프로필알콜 공비혼합물을 추가투입하여 슬러리의 농도를 15 ∼ 25 %로 조절한 후 중화, 여과 및 세척한 후 건조시키는 단계

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이소프로필알콜 공비혼합물 총사용량은 셀룰로스 1 중량부에 대하여 최대 4 중량부를 사용하는 것을 특징으로 하는 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 이소프로필알콜 공비혼합물은 셀룰로오스 1 중량부에 대하여 습윤화 단계에서 0.8 ∼ 1.2 중량부 사용하고, 팽윤 단계에서 2.0 ∼ 2.4 중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 이소프로필알콜 공비혼합물은 이소프로필알콜과 물이 70 ∼ 90 : 30 ∼ 10 중량비로 혼합된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 알카리화제는 셀룰로스 1 중량부에 대하여 0.45 ∼ 0.55 중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 알카리화제는 20 ∼ 50 % 농도인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 히드록시알킬셀룰로오스 에테르의 제조방법.