KR20070058739A - Method for preparing cellulose ethers - Google Patents

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KR20070058739A
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이성우
박정호
이창재
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주식회사 코오롱
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Abstract

Provided is a method for preparing cellulose ether, which reduces the production of byproducts including salts to shorten the time required for purification, and is eco-friendly by virtue of a decreased amount of waste water. The method for preparing cellulose ether comprises the steps of: softening cellulose and reacting the resultant cellulose with an etherifying agent. In the method, the softening treatment is carried out by using an amidine derivative represented by a formula 1. In the formula 1, A is -(CH2)n-, wherein n is an integer of 2-4; B is -(CH2)m-, wherein m is an integer of 2-5; and X is CH2, O, NH or NR', wherein R' is a C1-C4 alkyl or acyl.

Description

셀룰로스 에테르의 제조 방법{Method for preparing Cellulose ethers}Method for preparing cellulose ether {Method for preparing Cellulose ethers}

본 발명은 셀룰로오스 에테르의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아미딘 유도체를 이용하여 셀룰로오스 에테르를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing cellulose ether, and more particularly, to a method for producing cellulose ether using an amidine derivative.

셀룰로스 에테르는 메틸 셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 프로필 셀룰로스와 같은 알킬 셀룰로스류; 히드록시메틸 셀룰로스, 히드록시에틸 셀룰로스, 히드록시프로필 셀룰로스와 같은 히드록시알킬 셀룰로스류; 히드록시에틸 메틸 셀룰로스와 같은 히드록시알킬 알킬 셀룰로스류 등 다양한 종류가 있다. Cellulose ethers include alkyl celluloses such as methyl cellulose, ethyl cellulose, propyl cellulose; Hydroxyalkyl celluloses such as hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose; Hydroxyalkyl alkyl celluloses such as hydroxyethyl methyl cellulose.

이러한 셀룰로스 에테르는 그 탁월한 특성 및 생리적 안전성으로 인해, 의약, 건축, 도료 등의 증점제, 접착제, 결합제, 분산제, 보습제, 보호 콜로이드 및 안정화제로서 뿐만 아니라 현탁제, 유화제 및 필름-형성제 등 수많은 용도를 갖는다. Due to their excellent properties and physiological safety, these cellulose ethers are not only used as thickeners, adhesives, binders, dispersants, humectants, protective colloids and stabilizers in medicine, construction, paints, etc., but also in numerous applications such as suspensions, emulsifiers and film-forming agents. Has

특히, 2-히드록시프로필 트리알킬 염화암모늄기를 포함하는 양이온계 셀룰로스 유도체는 헤어 케어 및 스킨 케어 제품에서 컨디셔닝제로서 널리 사용되며, 다수의 문헌에서 이에 관하여 언급되어 있다. [Bernard Ldson, Cosme. Sci. Technol. Ser. (1999), 21, 251-279; 한국 특허 공개공보 2003-0086252]In particular, cationic cellulose derivatives comprising 2-hydroxypropyl trialkyl ammonium chloride groups are widely used as conditioning agents in hair care and skin care products and are mentioned in this regard in a number of documents. Bernard Ldson, Cosme. Sci. Technol. Ser. (1999), 21, 251-279; Korean Patent Publication No. 2003-0086252]

일반적으로, 셀룰로스 에테르에 대한 제조 방법(미합중국특허 제4,477,657호)은 셀룰로스에 가성소다를 처리한 후 에테르화제를 투입하여 반응시킨 다음, 여과하고 분쇄기로 분쇄한 다음, 잔존하는 수분을 제거하기 위하여 건조 공정을 거쳐 셀룰로스 에테르를 얻는다. In general, a method for preparing cellulose ether (US Pat. No. 4,477,657) is treated with caustic soda and then added with an etherification agent, followed by filtration and pulverization with a pulverizer, followed by drying to remove residual water. The process gives a cellulose ether.

상기와 같이 셀룰로스를 가성소다로 처리하는 이유는 가성소다가 셀룰로스와 결합하여 결정구조를 팽창, 약화시킴으로써 히드록시기의 접근성을 증가시키고, 다른 한편으로는 에테르화제에 있는 할로겐의 친핵성 치환 반응이나 에폭사이드의 경우 개환 후에 첨가 반응이 가능해지도록 히드록시기를 분극화시키기 위함이다.The reason for treating cellulose with caustic soda is that caustic soda combines with cellulose to expand and weaken the crystal structure, thereby increasing the accessibility of the hydroxyl group, and on the other hand, nucleophilic substitution reaction or epoxide of halogen in etherification agent. In order to polarize the hydroxyl group so that the addition reaction is possible after ring opening.

결과적으로, 에테르화 반응이 끝난 셀룰로스 에테르 슬러리에는 다량의 부반응물, 예를 들면, 염화나트륨과 같은 염들이 존재한다. 반응에 사용하는 가성소다의 양 또는 에테르화제의 사용량이 많을수록 생성되는 염의 절대양이 많아지고 동일한 방법으로 정제할 경우 염이 더 많이 잔류할 수밖에 없다.As a result, a large amount of side reactants, such as sodium chloride, are present in the etherified cellulose ether slurry. The greater the amount of caustic soda or the amount of etherification agent used in the reaction, the greater the absolute amount of salt that is produced, and the greater the amount of salt remaining when purified by the same method.

이러한 염들이 최종제품에 다량 포함될 경우 그 고유 물성에 큰 영향을 미치게 되므로 제조된 셀룰로스 에테르의 정제, 여과과정에서 부반응물인 염을 제거하는 과정이 매우 중요하다. When these salts are contained in a large amount in the final product has a great effect on the intrinsic physical properties, it is very important to remove the salt of the side reactions during the purification, filtration of the prepared cellulose ether.

따라서, 셀룰로스 에테르 제조시 발생된 부반응물인 염을 제거하기 위한 종래의 탈염 기술로는 다량의 뜨거운 물이나 이소프로필 알코올 수용액을 여과기에 첨가하여 교반하면서 상기 셀룰로스 에테르 슬러리에 함유된 염을 세척하는 방법이 있으나, 세척을 수차례 반복해야 함에도 불구하고 염의 제거효율이 매우 낮을 뿐만 아니라 공정 시간이 많이 소모되는 단점 및 방대한 폐수량 또한 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 생성되는 염의 양을 줄이는 방법이 더욱 중요하다.Therefore, a conventional desalting technique for removing salts, which are side reactions generated in the preparation of cellulose ether, is a method of washing the salts contained in the cellulose ether slurry while stirring by adding a large amount of hot water or an isopropyl alcohol aqueous solution to the filter. However, despite repeated washing several times, not only the removal efficiency of the salt is very low, but also the drawback of the wasteful process time and the large amount of waste water has been pointed out as a problem. Therefore, how to reduce the amount of salt produced is more important.

이에 본 발명자들은 종래 셀룰로스 에테르를 가성소다를 이용하여 제조시 부산물의 발생과 이러한 부산물의 제거시 필요한 공정에 있어서의 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 셀룰로스 에테르를 제조할 수 있는 방법을 모색하던 중, PCT 국제 특허 WO 2003/000652호에 의하면 항우울제 벤라팍신(venlafaxine)의 중간체를 제조하기 위해서 종래의 유기금속 염기를 대체하기 위한 촉매량의 아미딘과 구아니딘 염기의 예가 예시되어 있어, 이에 본 발명자들은 셀룰로스 에테르 제조 방법에도 촉매량의 아미딘 유도체가 종래의 금속수산화물을 대체할 수 있는지를 확인한 결과, 그 가능성이 입증되어 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have been searching for a method for preparing a new cellulose ether that can solve the problems in the generation of by-products when manufacturing cellulose ethers using caustic soda and the processes required for removing such by-products. Patent WO 2003/000652 discloses examples of catalytic amounts of amidine and guanidine bases to replace conventional organometallic bases for the production of intermediates of the antidepressant venlafaxine. As a result of confirming that the catalytic amount of the amidine derivative can replace the conventional metal hydroxide, the possibility was proved and completed the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 셀룰로스를 아미딘(amidine) 유도체로 처리하여 에테르화제와 반응시킴으로서 부반응물인 염의 절대 생성량을 감소시킨 셀룰로스 에테르의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing cellulose ethers by reducing the absolute amount of salts which are reactants by treating cellulose with an amidine derivative and reacting with an etherifying agent.

상기와 같은 본 발명의 셀룰로스 에테르의 제조방법은 셀룰로스 에테르를 제조하는 방법에 있어서, 다음 화학식 1로 표시되는 아미딘 유도체를 사용하는 것을 그 특징으로 한다.The manufacturing method of the cellulose ether of the present invention as described above is characterized by using an amidine derivative represented by the following formula (1) in the method for producing a cellulose ether.

Figure 112005070749242-PAT00002
Figure 112005070749242-PAT00002

상기 식에서, A는 - (CH2)n- 로서, 여기서 n은 2내지 4의 정수이고; B는 -(CH2)m- 로서, 여기서 m은 2 내지 5의 정수이며; X는 CH2, O, NH, NR' 로서, 여기서 R'은 C1 ~ C4 알킬기 또는 아실기이다. Wherein A is-(CH 2 ) n -wherein n is an integer from 2 to 4; B is-(CH 2 ) m- , where m is an integer from 2 to 5; X is CH 2, O, NH, NR 'wherein R' is a C 1 -C 4 alkyl group or an acyl group.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명은 셀룰로스를 촉매량의 아미딘(amidine) 유도체로 처리하여 에테르화제와 반응시킴으로서 부반응물인 염의 절대 생성량을 감소시킬 수 있는 셀룰로스 에테르의 제조방법에 관한다. The present invention relates to a process for the preparation of cellulose ethers which can reduce the absolute amount of salt produced as side reactants by reacting cellulose with a catalytic amount of amidine derivatives and reacting with etherification agents.

본 발명에 의한 셀룰로스 에테르의 제조방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.Referring to the step of preparing the cellulose ether according to the present invention step by step.

1단계는 기재 셀룰로스를 연화시키는 단계이다. 본 발명이 종래 기술과 차별화 되는 단계로 촉매량의 아미딘(amidine) 유도체로 셀룰로스를 처리하는 단계이다. 즉, 아미딘 유도체가 셀룰로스에 결합하여 결정구조를 팽창, 약화시킴으로써 각종 화학물질들이 결합 또는 반응하도록 도와주는 단계이다.The first step is to soften the base cellulose. The present invention is a step of treating cellulose with a catalytic amount of amidine (amidine) derivative in a step different from the prior art. That is, the amidine derivative is bound to cellulose to expand and weaken the crystal structure to help various chemicals bind or react.

전술한 바와 같이 가성소다의 사용량이 많을수록 또는 에테르화제의 사용량 이 많을수록 결과적으로 염의 양도 많을 수밖에 없다. 그러나, 종래와 같이 가성소다를 사용하여 셀룰로스 에테르를 제조할 경우 필요한 최소의 가성소다의 함량은 상기 셀룰로스 당량 대비 0.4 내지 0.5 이었다. 이러한 당량 이하에서는 반응이 일어나지 않기 때문에, 적어도 0.4 당량 이상은 첨가해야 된다. As described above, the higher the amount of caustic soda or the higher amount of etherification agent, the more the amount of salt is consequently higher. However, when preparing cellulose ether using caustic soda as in the prior art, the minimum amount of caustic soda needed was 0.4 to 0.5 compared to the cellulose equivalent. Since no reaction takes place below this equivalent, at least 0.4 equivalent or more must be added.

그러나, 본 발명에서는 촉매량의 아미딘 유도체를 사용하므로 염의 생성량을 최소로 할 수 있다는 장점이 있는 바, 본 발명의 아미딘 유도체의 함량은 상기 셀룰로스 대비 0.01 내지 0.5 당량비인 것이 바람직하다.However, in the present invention, since the catalyst amount of the amidine derivative is used, there is an advantage of minimizing the amount of salt produced. The content of the amidine derivative of the present invention is preferably 0.01 to 0.5 equivalent ratio relative to the cellulose.

상기 화학식 1로 표시되는 아미딘 유도체의 구체적인 예를 들면, 1,8-디아자바이사이클로[5,4,0]운데크-7-엔(1,8-diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene, DBU) 및 1,5-디아자비시클로[4,3,0]논-5-엔(1,5-diazabicyclo[4,3,0]non-5-ene(DBN) 등이 있다.Specific examples of the amidine derivative represented by Formula 1 include 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene (1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec- 7-ene, DBU) and 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene (1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene (DBN)). .

2단계는 상기 연화된 활성 알카리 셀룰로스에 에테르화제를 첨가하여 셀룰로스 에테르 슬러리를 제조하는 단계이다. 에테르화제는 알킬렌옥사이드와 알킬할라이드류 등이 사용되는데, 예를 들면, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 메틸클로라이드, 에틸클로라이드 중에서 선택된 것으로 특별히 한정되는 것은 아니다. Step 2 is a step of preparing a cellulose ether slurry by adding an etherifying agent to the softened activated alkaline cellulose. As the etherification agent, alkylene oxide, alkyl halides, and the like are used, for example, ethylene oxide, propylene oxide, methyl chloride, ethyl chloride is not particularly limited.

상기 아미딘 유도체로 처리된 활성 알카리 셀룰로스를 에테르화제 존재하에서 격렬하게 교반하면서 반응시켜 셀룰로스 에테르를 제조한 후, 염산을 사용하여 반응액을 중화하고 여과기를 사용하여 여과시킨다. The activated alkaline cellulose treated with the amidine derivative is reacted with vigorous stirring in the presence of an etherification agent to prepare cellulose ether, followed by neutralization of the reaction solution with hydrochloric acid and filtration using a filter.

또한, 본 발명의 셀룰로스 에테르는 필요에 따라 상기 셀룰로스 에테르를 제조하고, 여기에 글리시딜 트리메틸 염화암모늄과 같은 양이온 에폭사이드; 또는 3- 클로로-2-히드록시프로필트리메틸 염화암모늄과 같은 할로히드린으로부터 선택된 1종 이상의 4차 암모늄 화합물을 더 첨가시켜 4차 암모늄 셀롤로스 에테르를 제조할 수 있다. In addition, the cellulose ethers of the present invention may be prepared as necessary to prepare the cellulose ethers, including cation epoxides such as glycidyl trimethyl ammonium chloride; Or quaternary ammonium cellulose ethers can be prepared by further addition of at least one quaternary ammonium compound selected from halohydrins such as 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethyl ammonium chloride.

3단계는 상기 제조된 슬러리를 세척하여 염을 제거하고 분쇄 및 건조시키는 단계이다. 이소프로필 알코올 수용액을 제조된 슬러리가 있는 여과기에 첨가하여 교반하면서 상기 셀룰로스 에테르 슬러리에 함유된 염을 세척한 다음, 분쇄 및 건조하는 단계이다. Step 3 is a step of washing the prepared slurry to remove salt, pulverization and drying. The aqueous solution of isopropyl alcohol is added to the prepared slurry with a filter to wash the salts contained in the cellulose ether slurry with stirring, followed by grinding and drying.

본 발명과 같은 방법으로 제조된 셀룰로스 에테르의 염의 함량은 건조 제품 중량대비 1.0% 이하이며, 종래의 가성소다를 이용한 방식으로도 염의 함량이 1% 이하로 제거하기가 불가능했던 점을 비교하면 변화에 비해 탁월한 효과를 나타낸 것이라 할 수 있다. The salt content of the cellulose ether prepared by the same method as the present invention is 1.0% or less with respect to the dry product weight, and even when using a conventional caustic soda, it is impossible to remove the salt content by 1% or less. Compared to the excellent effect can be said.

다음 실시예에서 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예들로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. The present invention is explained in more detail in the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

실시예 1: 아미딘을 이용한 히드록시에틸셀룰로스 에테르의 제조Example 1: Preparation of hydroxyethylcellulose ether using amidine

2L 압력 반응기에 분쇄된 코튼 린터(셀룰로스) 90g을 충전시키고, 반응기 내의 공기를 질소로 치환하였다. 배기 후 1,8-디아자비시클로[5,4,0]운데크-7-엔(DBU) 35.8g(0.42당량)을 셀룰로스에 분무하였다. 반응기 온도를 85℃로 가열시켜 1시간 동안 반응시킨 후 에틸렌옥사이드 90g을 1시간동안 적가하였다. 그 온도에서 1시간 동안 교반 후, 반응기를 냉각시키고, 통기하였다. 중화 후 조생성물을 뜨거 운 물로 세척하여 잔류염을 제거하고, 65℃에서 건조하였다. 90 g of ground cotton linter (cellulose) was charged to a 2 L pressure reactor and the air in the reactor was replaced with nitrogen. After exhaust, 35.8 g (0.42 eq) of 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene (DBU) was sprayed onto cellulose. After the reactor was heated to 85 ° C. for 1 hour, 90 g of ethylene oxide was added dropwise for 1 hour. After stirring for 1 hour at that temperature, the reactor was cooled and vented. After neutralization, the crude product was washed with hot water to remove residual salt and dried at 65 ℃.

생성된 히록시에틸셀룰로스 에테르의 수율은 87%였고, 얻어진 결과물에서 유기물을 연소시키고 남은 염의 함량(강열잔분)을 계산한 결과, 2.4%였다. The yield of the resulting hydroxyethyl cellulose ether was 87%, and the resultant product was 2.4% when the organic matter was burned and the remaining salt content (ignition residue) was calculated.

실시예 2: 촉매량의 아미딘을 이용한 히드록시에틸셀룰로스 에테르의 제조Example 2: Preparation of hydroxyethylcellulose ether using catalytic amount of amidine

2L 압력 반응기에 분쇄된 코튼 린터(셀룰로스) 90g을 충전시키고, 반응기 내의 공기를 질소로 치환하였다 배기 후 1,8-디아자비시클로[5,4,0]운데크-7-엔(DBU) 4.3g(0.05당량)을 셀룰로스에 분무하였다. 반응기 온도를 85℃로 가열시켜 1시간 동안 반응시킨 후 에틸렌옥사이드 90g을 1시간동안 적가하였다. 그 온도에서 1시간 동안 교반 후, 반응기를 냉각시키고, 통기하였다. 중화 후 조생성물을 뜨거운 물로 세척하여 잔류염을 제거하고, 65℃에서 건조하였다. 90 g of ground cotton linter (cellulose) was charged to a 2 L pressure reactor, and the air in the reactor was replaced with nitrogen. 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene (DBU) after exhaust 4.3 g (0.05 equiv) was sprayed onto cellulose. After the reactor was heated to 85 ° C. for 1 hour, 90 g of ethylene oxide was added dropwise for 1 hour. After stirring for 1 hour at that temperature, the reactor was cooled and vented. After neutralization the crude product was washed with hot water to remove residual salts and dried at 65 ° C.

생성된 히록시에틸셀룰로스 에테르의 수율은 87%였고, 얻어진 결과물에서 유기물을 연소시키고 남은 염의 함량(강열잔분)을 계산한 결과, 0.8%였다. The yield of the produced hydroxyethyl cellulose ether was 87%, and the resultant product was burned with organic matter and the remaining salt content (ignition residue) was calculated to be 0.8%.

실시예 3: 아미딘을 이용한 4차 암모늄 셀룰로스 에테르의 제조Example 3: Preparation of Quaternary Ammonium Cellulose Ether Using Amidine

3-구-1L 둥근바닥 플라스크 반응기에 히드록시에틸 셀룰로스 60.0g와 IPA 320.0g을 투입시켜 실온에서 교반하였다. 사용한 히드록시에틸 셀룰로스는 평균 MSEO가 2.0 이었다(MW당류=250) 1,8-디아자비시클로[5,4,0]운데크-7-엔(DBU) 15.3g(0.42당량)을 물 58.0g에 녹여서 투입한 후 1시간 동안 교반시켰다. 60.0 g of hydroxyethyl cellulose and 320.0 g of IPA were added to a 3-neck-1L round bottom flask reactor, and the mixture was stirred at room temperature. The used hydroxyethyl cellulose had an average MS EO of 2.0 (MW saccharide = 250). 15.3 g (0.42 eq) of 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene (DBU) After dissolving in g, the mixture was stirred for 1 hour.

상기 반응물에 65% 2,3-에폭시프로필트리메틸 염화암모늄 32.4g을 1시간 동안 적가한 후 실온에서 4시간 동안 더 교반하였다. 진한 염산 8.6ml를 투입한 후 반응액의 pH가 1.0~2.0으로 변하는 것을 확인한 후 여과하였다. 여과물을 2L 비이커에 넣고 80% 이소프로필알콜 500ml을 첨가하여 슬러리를 만든 다음, 교반하면서 세척하였다. 2회 세척 후 여과물을 진공건조기에서 감압 건조하였다.(50℃) 생성된 4차 암모늄 셀룰로스 에테르의 점도를 브룩필드(Brookfield) 점도계(2% 수용액, 25℃, SP2)를 이용하여 측정하였으며, 105℃의 진공오븐에서 2시간 강열 건조 후 건조 감량을 측정하였다. 상기 최종 생성물 내의 유기물을 연소시킨 후 남은 염의 함량(강열 잔분)과 N의 함량을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 32.4 g of 65% 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride was added dropwise to the reaction for 1 hour, followed by further stirring at room temperature for 4 hours. 8.6 ml of concentrated hydrochloric acid was added, and the reaction solution was filtered to confirm that the pH was changed to 1.0 to 2.0. The filtrate was placed in a 2 L beaker and 500 ml of 80% isopropyl alcohol was added to make a slurry, which was then washed with stirring. After washing twice, the filtrate was dried under reduced pressure in a vacuum dryer (50 ° C). The viscosity of the resulting quaternary ammonium cellulose ether was measured using a Brookfield viscometer (2% aqueous solution, 25 ° C, SP2), The drying loss was measured after intensive drying for 2 hours in a vacuum oven at 105 ℃. After burning the organic material in the final product was measured the content of salt content (ignition residue) and the content of N and the results are shown in Table 1 below.

수율 (%)Yield (%) 8686 건조감량(%)Loss on Drying (%) 2.42.4 점도 (cps)Viscosity (cps) 500 500 강열잔분 (%)Ignition residue (%) 2.52.5 N 함량 (%)N content (%) 1.61.6

실시예 4 : 촉매량의 아미딘을 이용한 4차 암모늄 셀룰로스 에테르의 제조Example 4 Preparation of Quaternary Ammonium Cellulose Ethers Using Catalytic Amidine

3-구-1L 둥근바닥 플라스크 반응기에 히드록시에틸 셀룰로스 60.0g와 IPA 320.0g을 넣고 실온에서 교반하였다. 사용한 히드록시에틸 셀룰로스는 평균 MSEO가 2.0이었다(MW당류 = 250) 1,8-디아자비시클로[5,4,0]운데크-7-엔(DBU) 1.82g(0.05당량)을 물 58.0g에 녹여서 투입한 후 1시간 동안 교반하였다. 60.0 g of hydroxyethyl cellulose and 320.0 g of IPA were added to a 3-neck-1L round bottom flask reactor, and the mixture was stirred at room temperature. The hydroxyethyl cellulose used had an average MS EO of 2.0 (MW saccharides = 250). 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene (DBU) 1.82 g (0.05 equiv) of water 58.0 After dissolving in g, the mixture was stirred for 1 hour.

상기 반응물에 65% 2,3-에폭시프로필트리메틸 염화암모늄 32.4g을 1시간 동안 적가한 후 실온에서 4시간 더 교반하였다. 여기에 진한 염산 8.6 ml을 투입한 후 반응액의 pH가 1.0~2.0으로 변하는 것을 확인 한 후 여과시켰다. 상기 여과물을 2L 비이커에 넣고 80% 이소프로필알콜 500ml을 첨가하여 슬러리를 만든 다음, 교반하면서 세척하였다. 2회 세척 후 여과물을 진공건조기에서 감압 건조하였다.(50℃) 생성된 4차 암모늄 셀룰로스 에테르의 분석은 상기 실시예 3에서와 동일하게 수행하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다. 32.4 g of 65% 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride was added dropwise to the reaction for 1 hour, followed by further stirring at room temperature for 4 hours. After adding 8.6 ml of concentrated hydrochloric acid, the pH of the reaction solution was changed to 1.0-2.0, and then filtered. The filtrate was placed in a 2 L beaker and 500 ml of 80% isopropyl alcohol was added to make a slurry, followed by washing with stirring. After washing twice, the filtrate was dried under reduced pressure in a vacuum dryer (50 ° C.). The analysis of the resulting quaternary ammonium cellulose ether was performed in the same manner as in Example 3 , and the results are shown in Table 2 below.

수율 (%)Yield (%) 8787 건조감량(%)Loss on Drying (%) 2.52.5 점도 (cps)Viscosity (cps) 496496 강열잔분 (%)Ignition residue (%) 0.70.7 N 함량 (%)N content (%) 1.51.5

비교예 1: NaOH를 이용한 히드록시에틸셀룰로스 에테르의 제조Comparative Example 1: Preparation of hydroxyethylcellulose ether using NaOH

2L 압력 반응기에 분쇄된 코튼 린터(셀룰로스) 90g을 충전시키고, 반응기 내의 공기를 질소로 치환하였다. 배기 후 50% 가성 소다 수용액 35.8g을 셀룰로스에 분무하였다. 반응기 온도를 85℃로 가열시켜 1시간 동안 반응시킨 후 에틸렌옥사이드 90g을 1시간동안 적가하였다. 그 온도에서 1시간 동안 교반 후, 반응기를 냉각시키고, 통기하였다. 중화 후 조생성물을 뜨거운 물로 세척하여 잔류염을 제거하고, 65℃에서 건조하였다. 90 g of ground cotton linter (cellulose) was charged to a 2 L pressure reactor and the air in the reactor was replaced with nitrogen. After evacuation, 35.8 g of a 50% caustic soda aqueous solution was sprayed onto the cellulose. After the reactor was heated to 85 ° C. for 1 hour, 90 g of ethylene oxide was added dropwise for 1 hour. After stirring for 1 hour at that temperature, the reactor was cooled and vented. After neutralization the crude product was washed with hot water to remove residual salts and dried at 65 ° C.

생성된 히록시에틸셀룰로스 에테르의 수율은 87%였고, 얻어진 결과물에서 유기물을 연소시키고 남은 염의 함량(강열잔분)을 계산한 결과, 2.7%였다. The yield of the resulting hydroxyethyl cellulose ether was 87%, and the resultant product was 2.7% when the organic matter was burned and the remaining salt content (ignition residue) was calculated.

비교예 2 : NaOH를 이용한 4차 암모늄 셀룰로스 에테르의 제조Comparative Example 2: Preparation of Quaternary Ammonium Cellulose Ether Using NaOH

3-구-1L 둥근바닥 플라스크 반응기에 히드록시에틸 셀룰로스 60.0g을 투입하고 IPA 320.0g을 넣고 실온에서 교반하였다. 사용한 히드록시에틸 셀룰로스는 평균 MSEO가 2.0이었다(MW당류 = 250) 50% NaOH 8.1g(0.42 당량)을 물 52.6g에 녹여서 투입한 후 1시간 동안 교반하였다. 60.0 g of hydroxyethyl cellulose was added to a 3-neck-1L round bottom flask reactor, and 320.0 g of IPA was added thereto and stirred at room temperature. The used hydroxyethyl cellulose had an average MS EO of 2.0 (MW saccharide = 250), and 50 g of NaOH (0.42 equiv) was dissolved in 52.6 g of water, and then stirred for 1 hour.

상기 반응물에 65% 2,3-에폭시프로필트리메틸 염화암모늄 32.4g을 1시간 동안 적가한 후 실온에서 4시간 더 교반하였다. 진한 염산 8.6 ml을 투입한 후 반응액의 pH가 1.0~2.0으로 변하는 것을 확인한 후 여과하였다. 상기 여과물을 2L 비이커에 넣고 80% 이소프로필알콜 500ml을 첨가하여 슬러리를 만든 다음, 교반하면서 세척하였다. 2회 세척 후 여과물을 진공건조기에서 감압 건조하였다.(50℃) 생성된 4차 암모늄 셀룰로스 에테르 분석은 상기 실시예 3에서와 동일하게 수행하였으며, 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다. 32.4 g of 65% 2,3-epoxypropyltrimethyl ammonium chloride was added dropwise to the reaction for 1 hour, followed by further stirring at room temperature for 4 hours. After adding 8.6 ml of concentrated hydrochloric acid, it was confirmed that the pH of the reaction solution was changed to 1.0 to 2.0 and filtered. The filtrate was placed in a 2 L beaker and 500 ml of 80% isopropyl alcohol was added to make a slurry, followed by washing with stirring. After washing twice, the filtrate was dried under reduced pressure in a vacuum dryer (50 ° C.). The resulting quaternary ammonium cellulose ether analysis was performed in the same manner as in Example 3 , and the results are shown in Table 3 below.

수율 (%)Yield (%) 8686 건조감량(%)Loss on Drying (%) 2.32.3 점도 (cps)Viscosity (cps) 503 503 강열잔분 (%)Ignition residue (%) 2.82.8 N 함량 (%)N content (%) 1.61.6

상기 실시예 및 비교예의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명과 같이 셀룰로스 에테르의 제조시 아미딘 유도체를 사용시에는 종래 NaOH를 사용시보다 부반응물의 생성이 현저하게 줄어든 것을 확인할 수 있다. As can be seen from the results of the examples and comparative examples, it can be seen that the use of amidine derivatives in the preparation of cellulose ethers as in the present invention significantly reduced the production of side reactions compared to the use of conventional NaOH.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 셀룰로스 에테르의 제조시 촉매량의 아미딘(amidine) 유도체로 처리하여 에테르화제와 반응시킴으로서 결과적으로 부반응물인 염의 생성량을 감소시킬 수 있기 때문에 정제 시간을 단축할 수 있으며, 폐수량을 감소시켜 친환경적인 공정으로 셀룰로스 에테르를 제조할 수 있다. As described in detail above, the preparation time of the cellulose ether can be reduced by the treatment with a catalyst amount of amidine (amidine) derivative to react with the etherifying agent, thereby reducing the amount of salt produced as a side reactant, thereby reducing the purification time, and the waste water amount. By reducing the cellulose ether can be produced in an environmentally friendly process.

Claims (3)

셀룰로스를 연화 처리시키고 에테르화제와 반응시켜 셀룰로스 에테르를 제조하는 방법에 있어서, In a method of softening cellulose and reacting with an etherifying agent to produce cellulose ether, 상기 셀룰로스의 연화 처리는 다음 화학식 1로 표시되는 아미딘 유도체를 사용하는 것을 특징으로 하는 셀룰로스 에테르의 제조 방법.The softening treatment of the cellulose is a method for producing a cellulose ether, characterized in that using the amidine derivative represented by the following formula (1). 화학식 1Formula 1
Figure 112005070749242-PAT00003
Figure 112005070749242-PAT00003
상기 식에서, A는 -(CH2)n- 로서, 여기서 n은 2내지 4의 정수이고; B는 -(CH2)m- 로서, 여기서 m은 2 내지 5의 정수이며; X는 CH2, O, NH, NR' 로서, 여기서 R'은 C1 ~ C4 알킬기 또는 아실기이다. Wherein A is-(CH 2 ) n- , where n is an integer from 2 to 4; B is- (CH 2 ) m- , where m is an integer from 2 to 5; X is CH 2, O, NH, NR 'wherein R' is a C 1 -C 4 alkyl group or an acyl group.
제 1항에 있어서, 상기 아미딘 유도체는 상기 셀룰로스 대비 0.01 내지 0.5 당량으로 사용되는 것을 특징으로 하는 셀룰로스 에테르의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the amidine derivative is used in an amount of 0.01 to 0.5 equivalents based on the cellulose. 제 1항에 있어서, 상기 아미딘 유도체는 1,8-디아자비시클로[5,4,0]운데크 - 7-엔(DBU) 및 1,5-디아자비시클로[4,3,0]논-5-엔(DBN) 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 셀룰로스 에테르의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the amidine derivatives are 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene (DBU) and 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non A process for producing cellulose ethers, characterized in that selected from -5-ene (DBN).
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CN113853401A (en) * 2019-05-23 2021-12-28 格雷纳尔纳公司 Method for plasticizing and densifying hydrophilic polymeric biomaterials and hydrophilic polymeric biomaterials

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113853401A (en) * 2019-05-23 2021-12-28 格雷纳尔纳公司 Method for plasticizing and densifying hydrophilic polymeric biomaterials and hydrophilic polymeric biomaterials

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