RU2135517C1

RU2135517C1 - Method of carboxymethylation of lignocarbohydrate materials

Info

Publication number: RU2135517C1
Application number: RU98104137A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Базарнова; И.В. Токарева; А.И. Галочкин; В.И. Маркин
Original assignee: Алтайский государственный университет
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: woodworking industry. SUBSTANCE: method consists in that air-dry sample of lignocarbohydrate materials (20 g) are treated with monochloroacetic acid sodium salt (7.2-29.0 g) and sodium hydroxide (2.8-10.6 g) by intensive disintegration for 5-30 min at 10 C with no water added. Products are soluble in water and form viscous solutions. EFFECT: optimized process parameters. 1 tbl, 9 ex

Description

Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для получения натриевых солей карбоксиметиловых эфиров лигноуглеводных материалов (ЛУМ), которые могут быть использованы в качестве химических добавок для регулирования свойств промывочных жидкостей при бурении, для стабилизации растворов в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в горнодобывающей промышленности. The invention relates to the field of chemical technology and is intended to produce sodium salts of carboxymethyl esters of ligno-carbohydrate materials (LUM), which can be used as chemical additives to control the properties of drilling fluids during drilling, to stabilize solutions in the construction industry, as chemical reagents during flotation, in the mining industry.

Известны способы карбоксиметилирования, в которых целлюлозу предварительно активируют щелочью, растворенной в изопропиловом спирте или воде, с последующим отжимом или без него, смешивают с МХУК или Na-МХУК, в результате чего получают продукты (Петропавловский Г.А. Гидрофильные частично замещенные эфиры целлюлозы и их модификация путем химического сшивания. -Л.: Наука, 1988, 296 с. [1]). Known carboxymethylation methods in which cellulose is preactivated with an alkali dissolved in isopropyl alcohol or water, followed by extraction or without it, are mixed with MCA or Na-MCA, resulting in products (Petropavlovsky G.A. Hydrophilic partially substituted cellulose ethers and their modification by chemical crosslinking. -L .: Nauka, 1988, 296 pp. [1]).

Недостатками этих способов является то, что обязательно необходима предварительная активация целлюлозы, а также то, что растворы щелочи в воде или в изопропаноле необходимо в дальнейшем регенерировать, что приводит к значительному увеличению продолжительности карбоксиметилирования и ухудшает экологическую ситуацию. The disadvantages of these methods are that the preliminary activation of cellulose is necessary, as well as the fact that alkali solutions in water or in isopropanol need to be regenerated in the future, which leads to a significant increase in the duration of carboxymethylation and worsens the environmental situation.

Наиболее близким по назначению и технической сущности заявляемому изобретению является способ карброксиметилирования целлюлозы, в результате которого получается водорастворимая карбоксиметилированная целлюлоза (прототип) (Практические работы по химии древесины и целлюлозы, под ред. Никитина В.М. -М. : Лесная промышленность, 1965, 412 с. [2]). Воздушно-сухую целлюлозу перемешивают в изопропиловом спирте. Добавляют водный раствор NaOH при 20^oC. Затем смесь перемешивают еще один час при этой же температуре, после добавляют Na-МХУК и реакционную смесь выдерживают 3,5 часа при 55^oC. Полученный продукт - натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-МХУК) - промывают и сушат при 60^oC. Продукты, полученные таким образом, растворимы в воде и образуют вязкие водные растворы.The closest in purpose and technical essence of the claimed invention is a method of carboxymethylation of cellulose, which results in a water-soluble carboxymethylated cellulose (prototype) (Practical work on the chemistry of wood and cellulose, under the editorship of Nikitin V.M.-M.: Forest industry, 1965, 412 p. [2]). Air-dry cellulose is mixed in isopropyl alcohol. An aqueous NaOH solution was added at 20 ^° C. Then the mixture was stirred for another hour at the same temperature, then Na-MHUK was added and the reaction mixture was kept for 3.5 hours at 55 ^° C. The resulting product was sodium carboxymethyl cellulose (Na-MHUK) - washed and dried at 60 ^o C. The products thus obtained are soluble in water and form viscous aqueous solutions.

Недостатками прототипа является то, что в качестве гидроксилсодержащего сырья используется только целлюлоза, которую предварительно активируют, а затем еще в течение 3,5 часов карбоксиметилируют, для проведения процесса используют воду и изопропанол. В предлагаемом нами изобретении указанные недостатки устраняются следующим образом: вместо целлюлозы используют любой целлюлозосодержащий материал (древесина различных пород и ее отходы, однолетние растения, тростник, камыш и т.д.), который предварительно не подвергают активации, а длительность процесса составляет 5-30 минут, растворители не используются вообще, т.е. реакция проводится в твердой фазе. The disadvantages of the prototype is that as the hydroxyl-containing raw materials, only cellulose is used, which is pre-activated, and then carboxymethylated for another 3.5 hours, water and isopropanol are used to carry out the process. In our invention, these drawbacks are eliminated as follows: instead of cellulose, any cellulose-containing material is used (wood of various species and its waste, annual plants, cane, reeds, etc.), which are not previously subjected to activation, and the duration of the process is 5-30 minutes, solvents are not used at all, i.e. the reaction is carried out in a solid phase.

Сущность предлагаемого нами изобретения заключается в том, что лигноуглеводный материал в виде воздушно-сухих опилок (влажность 3-6%) смешивают с твердым Na-МХУК, NaOH и подвергают интенсивному механическому измельчению, в результате чего образуются водорастворимые карбоксиметилированные продукты. Растворимость в воде 61,0-99,0%, относительная вязкость 1,03-1,07. The essence of our invention lies in the fact that ligno-carbohydrate material in the form of air-dry sawdust (humidity 3-6%) is mixed with solid Na-MHUK, NaOH and subjected to intensive mechanical grinding, as a result of which water-soluble carboxymethylated products are formed. Solubility in water 61.0-99.0%, relative viscosity 1.03-1.07.

Осуществление изобретения достигается следующим образом: навеску нефракционированных воздушно-сухих опилок ЛУМ (20 г) смешивают с твердыми NaOH марки ч. или х.ч. (2,8-10,6 г), Na-МХУК марки ч. или х.ч. (7,2-29,0 г). Реакционную массу помещают в вибрационную мельницу и подвергают интенсивному измельчению в течение 5-30 минут без добавления воды. Температура воздуха в помещении 10^oC.The implementation of the invention is achieved as follows: a sample of unfractionated air-dry sawdust LUM (20 g) is mixed with solid NaOH grade h or h. (2.8-10.6 g), Na-MHUK brand h or h.h. (7.2-29.0 g). The reaction mass is placed in a vibration mill and subjected to intensive grinding for 5-30 minutes without adding water. The temperature of the room is 10 ^o C.

Структуру полученных продуктов идентифицируют методом ИК-спектроскопии, после того как его отмывают от NaOH и Na-МХУК подкисленным раствором этанола до отрицательной реакции на Cl^- ионы и нейтральной среды по фенолфталеину.The structure of the obtained products is identified by IR spectroscopy, after it is washed from NaOH and Na-MCC using an acidified solution of ethanol until a negative reaction to Cl ^- ions and a neutral medium with phenolphthalein is obtained.

Пример 1. Example 1

Навеску воздушно-сухих опилок древесины осины (20 г), NaOH (10,6 г), Na-МХУК (29,0 г) интенсивно измельчают в течение 8 минут. Растворимость продукта в воде 84%, относительная вязкость 1,03. Содержание карбоксиметильных групп 17,4%. A portion of air-dry sawdust of aspen wood (20 g), NaOH (10.6 g), Na-MHUK (29.0 g) is intensively crushed for 8 minutes. The solubility of the product in water is 84%, the relative viscosity is 1.03. The content of carboxymethyl groups is 17.4%.

Примеры 2-9 проведены в условиях аналогичных примеру 1, но при различных соотношениях реагентов и продолжительности реакции (см. таблицу). Examples 2-9 were carried out under conditions similar to example 1, but with different ratios of reagents and duration of the reaction (see table).

Claims

The method of carboxymethylation of ligno-carbohydrate materials (LUM), which consists in the fact that air-dried samples of ligno-carbohydrate materials are treated with sodium salt of monochloracetic acid (Na-MHUK), sodium hydroxide (NaOH), characterized in that the components of the reaction mixture with a weight ratio of 20 g LUM: 2.8 - 10.6 g of NaOH: 7.2 - 29.0 g of Na-MHUK are subjected to intensive grinding for 5 to 30 minutes at 10 ^o without adding water.