RU2519257C2 - Способ получения наноцеллюлозы, включающий модификациюцеллюлозных волокон - Google Patents
Способ получения наноцеллюлозы, включающий модификациюцеллюлозных волокон Download PDFInfo
- Publication number
- RU2519257C2 RU2519257C2 RU2010145477/04A RU2010145477A RU2519257C2 RU 2519257 C2 RU2519257 C2 RU 2519257C2 RU 2010145477/04 A RU2010145477/04 A RU 2010145477/04A RU 2010145477 A RU2010145477 A RU 2010145477A RU 2519257 C2 RU2519257 C2 RU 2519257C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cmc
- pulp
- electrolyte
- range
- amphoteric
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 20
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 title claims abstract description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims abstract description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 96
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 94
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 26
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 14
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 61
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 52
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 52
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 24
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 18
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 18
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 14
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 13
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 13
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 13
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 238000000402 conductometric titration Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000875 Dissolving pulp Polymers 0.000 description 3
- -1 Na 2 SO 4 ) Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 3
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 2
- 102100031260 Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Human genes 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 101000638510 Homo sapiens Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Proteins 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940106681 chloroacetic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0095—Manufacture or treatments or nanostructures not provided for in groups B82B3/0009 - B82B3/009
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
- D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
- D21H11/20—Chemically or biochemically modified fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/001—Modification of pulp properties
- D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
- D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
- D21H11/18—Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/001—Modification of pulp properties
- D21C9/007—Modification of pulp properties by mechanical or physical means
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H15/00—Pulp or paper, comprising fibres or web-forming material characterised by features other than their chemical constitution
- D21H15/02—Pulp or paper, comprising fibres or web-forming material characterised by features other than their chemical constitution characterised by configuration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Paper (AREA)
- Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к способу получения наноцеллюлозы, включающему модификацию целлюлозных волокон. При этом способ содержит следующие стадии: i) обработка целлюлозных волокон в течение, по меньшей мере, пяти минут водным содержащим электролит раствором амфотерной или анионной карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), где температура в процессе обработки составляет по меньшей мере 50°C, и выполняется по меньшей мере одно из следующих условий: A) значение pH водного раствора в процессе обработки лежит в интервале около 1.5-4.5; или B) значение pH водного раствора в процессе обработки выше чем около 11; или C) концентрация электролита в водном растворе лежит в интервале около 0.0001-0.5 М, если электролит имеет моновалентные катионы, или в интервале около 0.0001-0.1 М, если электролит имеет двухвалентные катионы, ii) установление pH, путем применения основной и/или кислотной жидкости, в интервале значений pH от около 5 до около 13 и iii) обработка указанного материала в механическом измельчительном приборе, с получением, таким образом, наноцеллюлозы. Причем при применении амфотерной КМЦ добавляется по меньшей мере 23,6 мг/г КМЦ, и при применении анионной КМЦ добавляется по меньшей мере 61.6 мг/г КМЦ. При применении способа производства наноцеллюлозы по настоящему изобретению предотвращается засорение механических устройств. 12 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр., 1 табл.
Description
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к технической области обработки материала, содержащего целлюлозу, для производства наноцеллюлозы (микрофибриллированной целлюлозы). Также раскрывается наноцеллюлоза, произведенная в соответствии с указанным способом, и применения указанной целлюлозы.
Уровень техники
В WO 20C5080678 раскрывается способ модификации лигноцеллюлозных материалов. Целлюлозные волокна обрабатывают водным содержащим электролит раствором амфотерной целлюлозной производной в течение, по меньшей мере, пяти минут, при температуре, по меньшей мере, около 50°С. Значение рН в процессе обработки составляет около 1.5-4.5 или выше 11; или концентрация электролита составляла около 0.0001-0.05 М, если электролит имеет моновалентные катионы, или около 0.0002-0.1 М, если электролит содержит двухвалентные катионы. Кроме того, указанный документ относится к продуктам, полученным с помощью вышеупомянутого способа, и применениям указанных продуктов для производства бумаги с высокой прочностью в мокром состоянии.
Однако ни в одном из вышеупомянутых документов не упоминается ничего о производстве наноцеллюлозы или подобного.
В Wagberg et al (2008) описывается реакция между хлоруксусной кислотой и волокнами лигноцеллюлозы, в качестве предварительной обработки для облегчения деламинации в гомогенизаторе, с целью получения наноцеллюлозы или микрофибриллированной целлюлозы. Однако присоединение карбоксиметилцеллюлозных полимеров к лигноцеллюлозным волокнам не описывается.
В US 4,341,807 раскрывается следующий способ производства микрофибриллированной целлюлозы или наноцеллюлозы с применением гомогенизации. Проблема производства наноцеллюлозы из пульпы состоит, однако, в засорении гомогенизатора, когда пульпа прокачивается через флюидизаторы/гомогенизаторы высокого давления. Другой проблемой является чрезмерное потребление энергии в процесс гомогенизации, если пульпа перед очисткой не подвергалась какому-либо виду предварительной физико-химической обработки. Таким образом, существует необходимость в процессе, которым возможно облегчить проблему засорения или чрезмерного потребления энергии облегчена и/или избежать указанную проблему.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение решает вышеуказанную проблему путем обеспечения, согласно первому объекту, способа получения наноцеллюлозы, включающего модификацию целлюлозных волокон, где способ содержит следующие стадии:
i) обработка целлюлозных волокон в течение, по меньшей мере, пяти минут водным содержащим электролит раствором амфотерной карбоксиметилцеллюлозы (амфотерной КМЦ) или ее производной, предпочтительно низкомолекулярной амфотерной КМЦ или ее производной, где температура в процессе обработки составляет, по меньшей мере, 50°С, и выполняется, по меньшей мере, одно из следующих условий:
A) значение рН водного раствора в процессе обработки лежит в интервале около 1.5-4.5, предпочтительно в интервале 2-4; или
B) значение рН водного раствора в процессе обработки выше чем около 11; или
C) концентрация электролита в водном растворе лежит в интервале около 0.0001-0.5 М, предпочтительно в интервале 0.001-0.4 М, если электролит имеет моновалентные катионы (такие как Na2SO4), или в интервале около 0.0001-0.1 М, предпочтительно около 0.0005-0.05 М, если электролит имеет двухвалентные катионы (такие как CaCl2),
ii) установление рН, путем применения основной и/или кислотной жидкости, в интервале значений рН от около 5 до около 13, предпочтительно рН устанавливают в интервале значений рН от около 6 до около 12, и
iii) обработка указанного материала в механическом измельчительном приборе, с получением, таким образом, наноцеллюлозы.
Настоящее изобретение, таким образом, включает присоединение амфотерных КМЦ полимеров к лигноцеллюлозным волокнам, в качестве предварительной обработки перед гомогенизацией, с целью производства наноцеллюлозы. Присоединение амфотерных КМЦ полимеров, как доказано, имеет некоторые преимущества, как изложено ниже.
Присоединение амфотерных КМЦ полимеров значительно уменьшает потребление энергии и позволяет избежать проблемы засорения. Кроме того, указанное присоединение увеличивает плотность анионного заряда волокон, что способствует деламинации, и, кроме того, делает возможной деламинацию при намного более низких плотностях заряда, чем если бы заряды были введены с помощью, например, реакции карбоксиметилирования. Более того, процесс присоединения КМЦ является водоосновным, что является преимуществом, так как нет необходимости ни в каких других растворителях, кроме воды.
При применении амфотерных КМЦ полимеров присоединение происходит более легко, и степень присоединения увеличивается по сравнению с анионными КМЦ.
Условие С предпочтительно комбинировать либо с условием А, либо с условием В на стадии i), в случае применения. После стадии i) обработанные целлюлозные волокна можно промыть сначала кислотной жидкостью и затем по существу нейтральной жидкостью, предпочтительно водой.
В соответствии со вторым объектом настоящее изобретение обеспечивает модифицированный лигноцеллюлозный материал (наноцеллюлоза), полученный с помощью способа согласно первому объекту настоящего изобретения. Количество присоединенной амфотерной КМЦ к лигноцеллюлозным волокнам находится в интервале от 5 до 250 миллиграмм амфотерной КМЦ на грамм сухого волокна, предпочтительно от 7 до 200 миллиграмм амфотерной КМЦ на грамм сухого волокна и более предпочтительно от 10 до 150 миллиграмм амфотерной КМЦ на грамм сухого волокна. Присоединение амфотерной КМЦ, как описано в настоящем изобретении, преимущественно дает возможность проводить процесс водной предварительной обработки для производства наноцеллюлозы с меньшим потреблением энергии и без риска засорения. Этот эффект достигается посредством присоединения относительно маленьких количеств амфотерной КМЦ, что приводит к более низким плотностям зарядов, чем если бы применялась реакция карбоксиметилирования. Естественно, плотность анионного заряда амфотерной КМЦ, применяемой в способе, влияет на необходимое количество КМЦ. КМЦ высокой плотности анионного заряда снижает необходимое количество КМЦ.
В соответствии с третьим объектом настоящее изобретение обеспечивает применение лигноцеллюлозного материала (наноцеллюлозы) по второму объекту в косметических продуктах, фармацевтических продуктах, продуктах питания, бумажных изделиях, композитных материалах, покрытиях, гигиенических/абсорбирующих продуктах, пленках, эмульсионных/диспергирующих средствах, буровых растворах, и для усиления реакционной способности целлюлозы при производстве регенерированной целлюлозы или целлюлозных производных, или в реологических модификаторах.
Подробное описание изобретения
Подразумевается, что в описании настоящего изобретения выражение "амфотерная целлюлозная производная" охватывает любую целлюлозную производную, содержащую одновременно как катионную, так и анионную составляющую. Кроме того, указанная амфотерная целлюлозная производная предпочтительно представляет собой амфотерную целлюлозную производную, которая все еще является ненаполненной, отрицательно заряженной, но содержит меньшее количество катионно активных групп. Следующая предпочтительная целлюлозная производная представляет собой амфотерную КМЦ (КМЦ = карбоксиметилцеллюлоза) производную, особенно предпочтительно амфотерную КМЦ производную с предпочтительной степенью анионного молярного замещения от 0.3 до 1.2, то есть степень замещения (D.S)=0.3-1.2, и вязкость может составлять около 25-8,000 мПа при концентрации 4%.
Эта производная КМЦ производная может далее быть катионизирована хорошо известным специалисту в данной области техники способом, с достижением степени замещения от 0.00001 до 1.0, предпочтительно от 0.00001 до 0.4. Катионизацию предпочтительно осуществляют посредством введения в производную, по меньшей мере, одной аммонийной функциональной группы; наиболее предпочтительно вторичной, третичной или четвертичной аммонийной функциональной группы (или их смесей).
Подразумевается, что в описании настоящего изобретения выражение "механический измельчительный прибор" означает любой прибор, который может подходить для получения наноцеллюлозы (микрофибриллированной целлюлозы), как изложено выше, и указанным прибором может, например, быть рафинер, флюидизатор, гомогенизатор или микрофлюидизатор.
Согласно предпочтительному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения обеспечивается способ, где указанные целлюлозные волокна (целлюлозный материал) присутствуют в форме пульпы, которая может представлять собой химическую пульпу, механическую пульпу, термомеханическую пульпу или хеми(термо)механическую пульпу (СМР или СТМР). Указанная химическая пульпа предпочтительно представляет собой сульфитную пульпу или крафт-пульпу.
Пульпа может состоять из пульпы из твердой древесины, мягкой древесины или обоих видов. Пульпа может, например, содержать смесь сосны и ели или смесь березы и ели. Химические пульпы, которые могут применяться в настоящем изобретении, включают все виды химических пульп на основе древесины, такие как отбеленные, полуотбеленные или неотбеленные сульфитные пульпы, крафт-пульпы и щелочные пульпы и их смеси. Консистенция пульпы в процессе производства наноцеллюлозы может быть любой, от низкой консистенции через среднюю консистенцию и до высокой консистенции.
Предпочтительная концентрация амфотерной целлюлозной производной составляет около 0.02-4% мас./мас., вычислено на основе сухого веса волокнистого материла. Более предпочтительная концентрация составляет около 0.04-2% мас./мас., и наиболее предпочтительная концентрация добавки составляет около 0.08-1% мас./мас.
Согласно предпочтительному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения обеспечивается способ, где целлюлозные волокна обрабатываются около 5-180 минут; предпочтительно время обработки (адсорбции) составляет около 10-120 минут.
Согласно предпочтительному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения обеспечивается способ, где температура в процессе обработки составляет более чем около 50°С, предпочтительно, по меньшей мере, около 100°С, и наиболее предпочтительно вплоть до около 120°С. Способ, согласно настоящему изобретению, можно, таким образом, выполнять при давлении выше атмосферного. Подходящее оборудование и рабочие условия будут очевидны специалистам в данной области техники.
Согласно предпочтительному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения обеспечивается способ, где условие С выполняется вместе либо с условием А либо с условием В на стадии i).
Согласно предпочтительному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения обеспечивается способ, где указанные целлюлозные волокна содержатся в пульпе, предпочтительно сульфитной пульпе или крафт-пульпе.
Предпочтительная концентрация пульпы составляет около 0.5-50%, более предпочтительный интервал концентрации составляет около 5-50%, и наиболее предпочтительный интервал концентрации составляет около 10-30%. Смеси с такой высокой концентрацией, как известно специалисту в данной области, характерны для данной технической области и подходят для применения в соответствии с настоящим изобретением.
Предпочтительные признаки каждого объекта изобретения относятся к каждому другому объекту с соответствующими изменениями. Документы уровня техники, упомянутые в настоящем изобретении, включены в полной степени, дозволенной законом. Далее настоящее изобретение описывается с помощью следующих примеров вместе с приложенными фигурами, которые никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения. Варианты выполнения настоящего изобретения описываются более подробно с помощью примеров вариантов выполнения настоящего изобретения и фигур, единственной целью которых является иллюстрация изобретения, а не его ограничение каким-либо образом.
Фигуры
На приложенных фиг.1-7 показаны продукты, полученные после гомогенизации, как изложено в примерах, приведенных ниже.
На Фиг.1 показан Случай С, результатом которого является получение MFC геля.
На Фиг.2 показан Случай D, результатом которого является получение MFC геля.
На Фиг.3 показан Случай Е, результатом которого является получение MFC геля.
На Фиг.4 показан Случай F, результатом которого является получение MFC геля.
На Фиг.5 показан Случай Н, результатом которого является получение MFC геля.
На Фиг.6 показан Случай К, в результате которого не получают MFC гель.
На Фиг.7 показан Случай L, результатом которого является получение MFC геля.
Примеры
Случаи A-F
Пульпа: Коммерческая, невысушенная, отбеленная, сульфитная, пульпа (Domsjö ЕСО Bright, Domsjö Fabriker)
Методика:
1. Невысушенную пульпу сначала диспергируют в деионизированной воде. Два литра деионизированной воды добавляют к 30 граммам пульпы и затем диспергируют при 10000 оборотах в минуту в лабораторном дезинтеграторе, в соответствии с (ISO 5263-1:2004).
2. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами водорода. Сначала к пульпе добавили HCl до концентрации 10-2 М (рН 2). рН 2 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера, до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
3. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия. Сначала к пульпе добавили NаНСО3 до концентрации 10-3 М и затем добавили NaOH для достижения рН 9. рН 9 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
4. Амфотерную КМЦ со степенью анионного замещения 0.64, степенью катионного замещения 0.048 и внутренней вязкостью 2.0 растворили в деионизированной воде.
5. Присоединение КМЦ осуществляли в соответствии с Laine et al. (Laine, J. et al. (2000) Nordic Pulp and Paper Research Journal 15(5), page 520-526). Условия в процессе присоединения являются следующими: концентрация пульпы = 20 г/л; температура = 120°С; время обработки = 2 часа; концентрация СаСl2=0.05 М; водой является деионизированная вода. В различных случаях A-F добавляются различные количества КМЦ (Случай А=0 мг КМЦ/грамм волокна, Случай В=10 мг КМЦ/грамм волокна, Случай С=20 мг КМЦ/грамм волокна, Случай D=40 мг КМЦ/грамм волокна, Случай Е=80 мг КМЦ/грамм волокна, Случай F=120 мг КМЦ/грамм волокна).
6. После обработки с присоединением КМЦ пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
7. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия, как описано выше на стадиях 2 и 3.
8. Пульпы (концентрация в деионизированной воде 2%) затем гомогенизировали при одном проходе через Микрофлюидизатор М-ПОЕН (Microfluidics Corp.) при рабочем давлении 1750 бар. Камеры, которые применяются, имеют внутренний диаметр 200 мкм и 100 мкм.
Случаи G-H
Пульпа: Коммерческая, невысушенная, отбеленная, сульфитная растворяющая пульпа (Domsjö Dissolving plus, Domsjö Fabriker)
Методика:
1. Невысушенную пульпу сначала диспергируют в деионизированной воде. Два литра деионизированной воды добавляют к 30 граммам пульпы и затем диспергируют при 10000 оборотах в минуту в лабораторном дезинтеграторе, в соответствии с (ISO 5263-1:2004).
2. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами водорода. Сначала к пульпе добавили HCl до концентрации 10-2 М (рН 2). рН 2 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
3. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия. Сначала к пульпе добавили NаНСО3 до концентрации 10-3 М и затем добавили NaOH для достижения рН 9. рН 9 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
4. Амфотерную КМЦ со степенью анионного замещения 0.64, степенью катионного замещения 0.048 и внутренней вязкостью 2.0 растворили в деионизированной воде.
5. Присоединение КМЦ осуществляли в соответствии с Laine et al. (Laine, J. et al. (2000) Nordic Pulp and Paper Research Journal 15(5), page 520-526). Условия в процессе присоединения являются следующими: концентрация пульпы = 20 г/л; температура=120°С; время обработки = 2 часа; концентрация CaCl2 = 0.05 М; водой является деионизированная вода. В различных случаях G-H добавляются различные количества КМЦ (Случай G=0 мг КМЦ/грамм волокна, Случай Н=80 мг КМЦ/грамм волокна).
6. После обработки с присоединением КМЦ пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
7. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия, как описано выше на стадиях 2 и 3.
8. Пульпы (концентрация в деионизированной воде 2%) затем гомогенизировали при одном проходе через Микрофлюидизатор М-110ЕН (Microfluidics Corp.) при рабочем давлении 1750 бар. Камеры, которые применяются, имеют внутренний диаметр 200 мкм и 100 мкм.
Случай I
Пульпа: Коммерческая, невысушенная, отбеленная, сульфитная пульпа (Domsjö ECO Bright, Domsjö Fabriker)
Методика:
1. Невысушенную пульпу сначала диспергируют в деионизированной воде. Два литра деионизированной воды добавляют к 30 граммам пульпы и затем диспергируют при 10000 оборотах в минуту в лабораторном дезинтеграторе, в соответствии с (ISO 5263-1:2004).
2. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами водорода. Сначала к пульпе добавили НСl до концентрации 10-2 М (рН 2). рН 2 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
3. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия. Сначала к пульпе добавили NаНСО3 до концентрации 10-3 М и затем добавили NaOH для достижения рН 9. рН 9 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
4. Амфотерную КМЦ со степенью анионного замещения 0.65, степенью катионного замещения 0.048 и внутренней вязкостью 2.0 растворили в деионизированной воде.
5. Присоединение КМЦ осуществляли в соответствии с Laine et al. (Laine, J. et al. (2000) Nordic Pulp and Paper Research Journal 15(5), page 520-526). Условия в процессе присоединения являются следующими; концентрация пульпы = 20 г/л; температура равна комнатной температуре (около 20°С); время обработки = 2 часа; водой является водопроводная вода; добавление КМЦ = 10 мг КМЦ/грамм волокна, без добавления дополнительных электролитов.
6. После обработки с присоединением КМЦ пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
7. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия, как описано выше на стадиях 2 и 3.
8. Пульпы (концентрация в деионизированной воде 2%) затем гомогенизировали при одном проходе через Микрофлюидизатор М-110ЕН (Microfluidics Corp.) при рабочем давлении 1700 бар. Камеры, которые применяются, имеют внутренний диаметр 200 мкм и 100 мкм.
Случай J
Пульпа: Коммерческая, невысушенная, отбеленная, сульфитная пульпа (Domsjö ЕСО Bright, Domsjö Fabriker)
Методика:
1. Невысушенную пульпу сначала диспергируют в деионизированной воде. Два литра деионизированной воды добавляют к 30 граммам пульпы и затем диспергируют при 10000 оборотах в минуту в лабораторном дезинтеграторе, в соответствии с (ISO 5263-1:2004).
2. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами водорода. Сначала к пульпе добавили HCl до концентрации 10-2 М (рН 2). рН 2 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
3. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия. Сначала к пульпе добавили NаНСО3 до концентрации 10-3 М и затем добавили NaOH для достижения рН 9. рН 9 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
4. Анионную КМЦ со степенью анионного замещения 0.57 и внутренней вязкостью 1.4 растворили в деионизированной воде.
5. Присоединение КМЦ осуществляли в соответствии с Laine et al. (Laine, J. et al. (2000) Nordic Pulp and Paper Research Journal 15(5), page 520-526). Условия в процессе присоединения являются следующими: концентрация пульпы = 20 г/л; температура = 120°С; время обработки = 2 часа; концентрация CaCl2 = 0.05 M; водой является деионизированная вода; добавление КМЦ = 80 мг КМЦ/грамм волокна.
6. После обработки с присоединением КМЦ пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
7. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия, как описано выше на стадиях 2 и 3.
8. Пульпы (концентрация в деионизированной воде 2%) затем гомогенизировали при одном проходе через Микрофлюидизатор М-11 OEM (Microfluidics Corp.) при рабочем давлении 1750 бар. Камеры, которые применяются, имеют внутренний диаметр 200 мкм и 100 мкм.
Случай К
Пульпа: Коммерческая, невысушенная, отбеленная, сульфитная растворяющая пульпа (Domsjö Dissolving plus, Domsjö Fabriker)
Методика:
1. Невысушенную пульпу сначала диспергируют в деионизированной воде. Два литра деионизированной воды добавляют к 30 граммам пульпы и затем диспергируют при 10000 оборотах в минуту в лабораторном дезинтеграторе, в соответствии с (ISO 5263-1:2004).
2. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами водорода. Сначала к пульпе добавили НСl до концентрации 10-2 М (рН 2). рН 2 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
3. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия. Сначала к пульпе добавили NaHCO3 до концентрации 10-3 М и затем добавили NaOH для достижения рН 9. рН 9 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
4. Анионную КМЦ со степенью анионного замещения 0.57 и внутренней вязкостью 1.4 растворили в деионизированной воде.
5. Присоединение КМЦ осуществляли в соответствии с Laine et al. (Laine, J. et al. (2000) Nordic Pulp and Paper Research Journal 15(5), page 520-526). Условия в процессе присоединения являются следующими: концентрация пульпы = 20 г/л; температура = 120°С; время обработки = 2 часа; концентрация CaCl2=0.05 М; водой является деионизированная вода; добавление КМЦ=80 мг КМЦ/грамм волокна).
6. После обработки с присоединением КМЦ пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
7. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия, как описано выше на стадиях 2 и 3.
8. Пульпы (концентрация в деионизированной воде 2%) затем гомогенизировали при одном проходе через Микрофлюидизатор М-110ЕН (Microfluidics Corp.) при рабочем давлении 1750 бар. Камеры, которые применяются, имеют внутренний диаметр 200 мкм и 100 мкм.
Случай L
Пульпа: Коммерческая, невысушенная, отбеленная, сульфитная пульпа (Domsjö ЕСО Bright, Domsjö Fabriker)
Методика:
1. Невысушенную пульпу сначала диспергируют в деионизированной воде. Два литра деионизированной воды добавляют к 30 граммам пульпы и затем диспергируют при 10000 оборотах в минуту в лабораторном дезинтеграторе, в соответствии с (ISO 5263-1:2004).
2. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами водорода. Сначала к пульпе добавили HCl до концентрации 10-2 М (рН 2). рН 2 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
3. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия. Сначала к пульпе добавили NаНСО3 до концентрации 10-3 М и затем добавили NaOH для достижения рН 9. рН 9 поддерживали в течение 30 минут. Затем пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
4. Анионную КМЦ со степенью анионного замещения 0.4 и внутренней вязкостью 15 растворили в деионизированной воде.
5. Присоединение КМЦ осуществляли в соответствии с Laine et al. (Laine, J. et al. (2000) Nordic Pulp and Paper Research Journal 15(5), page 520-526). Условия в процессе присоединения являются следующими: концентрация пульпы = 20 г/л; температура = 120°С; время обработки = 2 часа; концентрация CaCl2 = 0.05M; водой является деионизированная вода; добавление КМЦ = 80 мг КМЦ/грамм волокна.
6. После обработки с присоединением КМЦ пульпу промывали деионизированной водой на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость фильтрата была ниже 5 µS/см.
7. Затем посредством ионного обмена пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия, как описано выше на стадиях 2 и 3.
8. Пульпы (концентрация в деионизированной воде 2.6%) затем гомогенизировали при одном проходе через Микрофлюидизатор М-110ЕН (Microfluidics Corp.) при рабочем давлении 1750 бар. Камеры, которые применяются, имеют внутренний диаметр 200 мкм и 100 мкм.
Анализ
Кондуктометрическое титрование
Количество присоединенной на волокна анионной КМЦ определяли с помощью кондуктометрического титрования. При проведении кондуктометрического титрования измеряются общие количества анионных групп, например карбоксильных кислотных групп, в пульпах. Перед проведением титрования пульпы промывают с получением форм с различными противоионами, как изложено ниже.
1. Во-первых, пульпу приводили в ее форму с противоионами водорода. Образец, содержащий 2 г сухой пульпы, диспергируют в 1000 мл деионизированной воды и затем добавляют 0.01 М HCl, устанавливая рН 2. Избыток HCl смывали деионизированной водой через 30 минут на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость была ниже 5 µS/см.
2. Во-вторых, пульпу приводили в ее форму с противоионами натрия. Пульпу диспергиравли в деионизированной воде и затем добавили 0.001 М NаНСО3, установили рН 9, применяя NaOH. Через более чем 30 минут избыток NaOH и NаНСО3 смывали деионизированной водой через 30 минут на воронке Бюхнера до тех пор, пока проводимость была ниже 5 µS/см.
3. После этого образец еще раз привели в его форму с противоионами водорода (смотрите стадию 1) и промыли, с получением проводимости ниже 5 µS/cм.
4. Наконец, общую плотность заряда пульп определили с помощью кондуктометрического титрования согласно методике, описанной Katz et al. "The determination of strong and acidic groups in sulfite pulps", svensk papperstidning no. 6/1984, стр.R48-R53.
Количество присоединенной КМЦ оценивали с помощью сравнения результата, полученного для пульп с анионной КМЦ, с результатом, полученным для контрольной пульпы, можно было определить количество присоединенной КМЦ.
Азотный анализ
Для того чтобы оценить количество присоединенной амфотерной КМЦ измеряли содержание азота в пульпах. Это делали, потому что катионные группы КМЦ содержат азот. Применяли прибор Antek 7000 (Antek Instruments, Inc.) и способ Пиро-хемилюминесценции (температура сгорания = 1050°С). Прежде чем были получены точные измерения, была построена калибровочная кривая с амфотерной КМЦ, для того чтобы знать, как много азота приходится на 1 г КМЦ.
Внутренняя вязкость КМЦ
Внутреннюю вязкость КМЦ измеряли в деионизированной воде с 0.1 М NaCl при температуре 25°С.
Результаты
Как можно увидеть из приведенной таблицы, невозможно гомогенизировать пульпы без какого-либо присоединения КМЦ по причине засорения (Случаи А и G). С помощью амфотерной КМЦ возможно гомогенизировать пульпу без засорения, когда уровень присоединения выше 23.6 мг/г (Случаи C-F и Н), и это приводит к получению MFC геля. Более низкие уровни присоединения приводили к засорению (Случай В). Если температура в процессе проведения методики присоединения КМЦ была понижена до комнатной температуры (Случай I), то не происходило присоединение КМЦ к пульпе и, как результат, не появлялось возможности гомогенизации по причине засорения. В случаях J и К, к пульпам присоединяли анионную КМЦ. Однако так как КМЦ была анионной, то уровень присоединения был ниже, что делало невозможным получение MFC. В случае J применялась сульфитная пульпа, и было возможно гомогенизировать этот образец, однако MFC гель не был получен. Гомогенизировать растворяющую пульпу в случае К было невозможно по причине засорения. Все условия в Случае L были такими же, как в Случае J, но применялась другая анионная КМЦ. Эта КМЦ присоединялась более легко, и, как результат, уровень присоединения достиг 61.6 мг/г. Так как количество КМЦ было более высоким, стало возможным гомогенизировать этот образец и, таким образом, получить MFC гель. Однако для того чтобы достичь этого уровня понадобилось в три раза более высокое количество КМЦ, чем если бы применялась амфотерная КМЦ (сравните со случаем С). На приложенных фигурах 1-7 показаны продукты, полученные после гомогенизации.
Различные варианты выполнения настоящего изобретения были описаны выше, но специалист в данной области техники осознает небольшие изменения, которые входят в объем настоящего изобретения. Широта и объем настоящего изобретения не должны ограничиваться каким-либо из вышеописанных вариантов выполнения изобретения, но должны определяться только в соответствии со следующей формулой изобретения и ее эквивалентами. Например, любой из вышеопределенных способов может быть комбинирован с другими известными способами. Другие объекты, преимущества и модификации в объеме настоящего изобретения будут очевидны специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение.
Перечень документов, на которые делаются ссылки в описании изобретения
WO 2005080678 US 4,341,807
Laine et al. (Laine, J. et al. (2000) Nordic Pulp and Paper Research Journal 15(5), page 520-526) и
Katz et al. "The determination of strong and acidic groups in sulfite pulps", svensk papperstidning no. 6/1984, page R48-R53.
Wagberg et al. "The Build-Up of Polyelectrolyte Multilayers of Microfibrillated Cellulose and Cationic Polyelectrolytes". Langmuir (2008), 24(3), 784-795.
Claims (13)
1. Способ получения наноцеллюлозы, включающий модификацию целлюлозных волокон, где способ содержит следующие стадии:
i) обработка целлюлозных волокон в течение, по меньшей мере, пяти минут водным содержащим электролит раствором амфотерной или анионной карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), где температура в процессе обработки составляет по меньшей мере 50°C, и выполняется по меньшей мере одно из следующих условий:
A) значение pH водного раствора в процессе обработки лежит в интервале около 1.5 - 4.5; или
B) значение pH водного раствора в процессе обработки выше чем около 11; или
C) концентрация электролита в водном растворе лежит в интервале около 0.0001-0.5 М, если электролит имеет моновалентные катионы, или в интервале около 0.0001-0.1 М, если электролит имеет двухвалентные катионы,
ii) установление pH, путем применения основной и/или кислотной жидкости, в интервале значений pH от около 5 до около 13, и
iii) обработка указанного материала в механическом измельчительном приборе с получением, таким образом, наноцеллюлозы,
где при применении амфотерной КМЦ добавляется по меньшей мере 23,6 мг/г КМЦ и при применении анионной КМЦ добавляется по меньшей мере 61.6 мг/г КМЦ.
i) обработка целлюлозных волокон в течение, по меньшей мере, пяти минут водным содержащим электролит раствором амфотерной или анионной карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), где температура в процессе обработки составляет по меньшей мере 50°C, и выполняется по меньшей мере одно из следующих условий:
A) значение pH водного раствора в процессе обработки лежит в интервале около 1.5 - 4.5; или
B) значение pH водного раствора в процессе обработки выше чем около 11; или
C) концентрация электролита в водном растворе лежит в интервале около 0.0001-0.5 М, если электролит имеет моновалентные катионы, или в интервале около 0.0001-0.1 М, если электролит имеет двухвалентные катионы,
ii) установление pH, путем применения основной и/или кислотной жидкости, в интервале значений pH от около 5 до около 13, и
iii) обработка указанного материала в механическом измельчительном приборе с получением, таким образом, наноцеллюлозы,
где при применении амфотерной КМЦ добавляется по меньшей мере 23,6 мг/г КМЦ и при применении анионной КМЦ добавляется по меньшей мере 61.6 мг/г КМЦ.
2. Способ по п.1, где карбоксиметилцеллюлоза представляет собой низкомолекулярную амфотерную КМЦ.
3. Способ по п.1, где значение pH водного раствора в процессе обработки лежит в интервале от 2 до 4.
4. Способ по п.1, где концентрация электролита в водном растворе лежит в интервале около 0.001-0.4 М, если электролит имеет моновалентные катионы.
5. Способ по п.1, где концентрация электролита в водном растворе лежит в интервале около 0.0005-0.05 М, если электролит имеет двухвалентные катионы.
6. Способ по п.1, где на стадии ii) pH устанавливают в интервале значений pH от около 6 до около 12.
7. Способ по п.1, где условие С применяется вместе либо с условием A, либо с условием B на стадии i).
8. Способ по п.1, где амфотерная КМЦ имеет степень анионного молярного замещения в интервале от 0.3 до 1.2.
9. Способ по п.1, где КМЦ катионизирована до степени замещения от 0.00001 до 1.0, предпочтительно от 0.00001 до 0.4.
10. Способ по п.9, где катионизацию проводят с помощью введения в производную, по меньшей мере, одной аммонийной функциональной группы, предпочтительно вторичной, третичной или четвертичной аммонийной функциональной группы.
11. Способ по п.1, где целлюлозные волокна обрабатываются в течение около 5-180 минут.
12. Способ по п.1, где температура в процессе обработки составляет более около 50°C, предпочтительно, по меньшей мере, около 100°C, и наиболее предпочтительно вплоть до около 120°C.
13. Способ по п.1, где указанные целлюлозные волокна содержатся в пульпе, предпочтительно сульфитной пульпе или крафт-пульпе.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0800807A SE0800807L (sv) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | Nytt förfarande |
SE0800807-0 | 2008-04-10 | ||
PCT/SE2009/050371 WO2009126106A1 (en) | 2008-04-10 | 2009-04-08 | Method for providing a nanocellulose involving modifying cellulose fibers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010145477A RU2010145477A (ru) | 2012-05-20 |
RU2519257C2 true RU2519257C2 (ru) | 2014-06-10 |
Family
ID=41162102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010145477/04A RU2519257C2 (ru) | 2008-04-10 | 2009-04-08 | Способ получения наноцеллюлозы, включающий модификациюцеллюлозных волокон |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8911591B2 (ru) |
EP (1) | EP2265760B1 (ru) |
JP (2) | JP2011522902A (ru) |
KR (1) | KR20100134742A (ru) |
AU (1) | AU2009234498B2 (ru) |
BR (1) | BRPI0911507B8 (ru) |
CA (1) | CA2721056C (ru) |
CL (1) | CL2009000865A1 (ru) |
ES (1) | ES2485302T3 (ru) |
NZ (1) | NZ588539A (ru) |
PT (1) | PT2265760E (ru) |
RU (1) | RU2519257C2 (ru) |
SE (1) | SE0800807L (ru) |
WO (1) | WO2009126106A1 (ru) |
ZA (1) | ZA201007250B (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2754655C1 (ru) * | 2018-07-18 | 2021-09-06 | Йаролим Фазертехник ГмбХ | Устройство и способ получения наноцеллюлозы |
RU2763550C2 (ru) * | 2017-03-20 | 2021-12-30 | Р. Дж. Рейнолдс Тобакко Компани | Полученный из табака наноцеллюлозный материал |
Families Citing this family (51)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PL3095912T3 (pl) | 2008-04-03 | 2019-08-30 | Rise Innventia Ab | Kompozycja do powlekania papieru do druku |
FI124724B (fi) | 2009-02-13 | 2014-12-31 | Upm Kymmene Oyj | Menetelmä muokatun selluloosan valmistamiseksi |
ES2650373T3 (es) | 2009-03-30 | 2018-01-18 | Fiberlean Technologies Limited | Procedimiento para la producción de geles de celulosa nanofibrilares |
DK2808440T3 (da) | 2009-03-30 | 2019-09-30 | Fiberlean Tech Ltd | Fremgangsmåde til fremstilling af nanofibrillære cellulosesuspensioner |
GB0908401D0 (en) | 2009-05-15 | 2009-06-24 | Imerys Minerals Ltd | Paper filler composition |
FI123289B (fi) | 2009-11-24 | 2013-01-31 | Upm Kymmene Corp | Menetelmä nanofibrilloidun selluloosamassan valmistamiseksi ja massan käyttö paperinvalmistuksessa tai nanofibrilloiduissa selluloosakomposiiteissa |
SI2386682T1 (sl) | 2010-04-27 | 2014-07-31 | Omya International Ag | Postopek za izdelavo strukturiranih materialov z uporabo nanofibriliranih celuloznih gelov |
DK2386683T3 (da) | 2010-04-27 | 2014-06-23 | Omya Int Ag | Fremgangsmåde til fremstilling af gel-baserede kompositmaterialer |
FI123988B (fi) | 2010-10-27 | 2014-01-31 | Upm Kymmene Corp | Soluviljelymateriaali |
GB201019288D0 (en) | 2010-11-15 | 2010-12-29 | Imerys Minerals Ltd | Compositions |
CN103534409B (zh) | 2011-05-13 | 2017-02-15 | 斯托拉恩索公司 | 处理纤维素的方法和根据所述方法处理的纤维素 |
AT511624B1 (de) | 2011-07-13 | 2014-02-15 | Chemiefaser Lenzing Ag | Cellulose ii suspension, deren herstellung und daraus gebildete strukturen |
FI126118B (en) † | 2012-02-10 | 2016-06-30 | Upm Kymmene Corp | Process for pretreatment of cellulose pulp |
FI125835B (fi) * | 2012-02-13 | 2016-03-15 | Upm Kymmene Corp | Menetelmä selluloosan fibrilloimiseksi ja fibrillisellutuote |
FI125941B (en) * | 2012-02-13 | 2016-04-15 | Upm Kymmene Corp | Method and apparatus for processing fibrillar cellulose and fibrillar cellulose product |
US20130330417A1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | U.S. Army Research Laboratory Attn: Rdrl-Loc-I | Nanocellulose foam containing active ingredients |
PT2861799T (pt) | 2012-06-13 | 2019-09-26 | Univ Maine System | Processo energeticamente eficiente para preparar fibras de nanocelulose |
PL2861800T3 (pl) | 2012-06-15 | 2017-09-29 | University Of Maine System Board Of Trustees | Papier rozdzielający i sposób wytwarzania |
PT2712364E (pt) | 2012-07-13 | 2016-06-09 | Sappi Netherlands Services Bv | Método de baixa energia para a preparação de nanocelulose não derivatizada |
RU2505545C1 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-01-27 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Способ получения наноцеллюлозы |
CN103590283B (zh) | 2012-08-14 | 2015-12-02 | 金东纸业(江苏)股份有限公司 | 涂料及应用该涂料的涂布纸 |
BR112015007620A2 (pt) | 2012-10-05 | 2017-07-04 | Specialty Minerals Michigan Inc | suspensão de carga e uso na fabricação de papel |
US20140182582A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Processes for making cellulose with very low lignin content for glucose, high-purity cellulose, or cellulose derivatives |
US9826750B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-11-28 | Oregon State University | Nano-cellulose coatings to prevent damage in foodstuffs |
US10400128B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-09-03 | Oregon State University | Nano-cellulose edible coatings and uses thereof |
FI127014B (en) * | 2013-05-15 | 2017-09-29 | Upm Kymmene Corp | Process for the manufacture of nanofibrillar cellulose and for the manufacture of a paper product |
EP3041870A4 (en) * | 2013-09-06 | 2017-04-26 | Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy | Surface-modified cellulose nanofibres, bio composite resin composition and method for producing the same |
RU2550397C1 (ru) * | 2013-10-29 | 2015-05-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Способ получения нанокристаллической целлюлозы высокой степени очистки |
US20150232703A1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Processes for producing lignin-coated hydrophobic cellulose, and compositions and products produced therefrom |
FI126755B (en) * | 2014-04-28 | 2017-05-15 | Kemira Oyj | A process for preparing a suspension from microfibrillated cellulose, microfibrillated cellulose and its use |
JP6179470B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2017-08-16 | 王子ホールディングス株式会社 | 地下層処理用組成物 |
FI126688B (en) * | 2014-06-30 | 2017-03-31 | Upm Kymmene Corp | Method and apparatus for monitoring the quality of nanofibrillary cellulose |
FI127717B (en) * | 2014-10-29 | 2018-12-31 | Kemira Oyj | A process for preparing microfibrillated cellulose and microfibrillated cellulose |
CA2961569C (en) | 2014-12-19 | 2019-07-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Additive of cellulose nanofibrils or nanocrystals and a second polymer |
AU2014413963B2 (en) | 2014-12-19 | 2018-03-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Additive of chemically-modified cellulose nanofibrils or cellulose nanocrystals |
WO2016133076A1 (ja) * | 2015-02-17 | 2016-08-25 | 日本製紙株式会社 | セルロースナノファイバー分散液の評価方法 |
RU2693105C2 (ru) | 2015-05-20 | 2019-07-01 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Агент для ликвидации водопритоков для применения на нефтяных месторождениях |
SE538863C2 (sv) * | 2015-05-22 | 2017-01-10 | Innventia Ab | Process for the production of paper or paperboard, paper or paperboard product obtained and uses thereof |
US20170183554A1 (en) * | 2015-08-04 | 2017-06-29 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Processes for producing high-viscosity compounds as rheology modifiers, and compositions produced therefrom |
JP2018526508A (ja) * | 2015-08-27 | 2018-09-13 | エイピーアイ インテレクチュアル プロパティー ホールディングス,リミテッド ライアビリティー カンパニーAPI Intellectual Property Holdings,LLC | パルプペーパーミルに併設されたナノセルロースの製造 |
EP3362508B1 (en) | 2015-10-14 | 2019-06-26 | FiberLean Technologies Limited | 3d-formable sheet material |
US10689564B2 (en) | 2015-11-23 | 2020-06-23 | Schlumberger Technology Corporation | Fluids containing cellulose fibers and cellulose nanoparticles for oilfield applications |
PL3900699T3 (pl) * | 2015-11-25 | 2023-11-20 | JeNaCell GmbH | Wyrób zawierający wytworzoną biotechnologicznie celulozę do zastosowania dermatologicznego |
CN109072551B (zh) | 2016-04-05 | 2020-02-04 | 菲博林科技有限公司 | 纸和纸板产品 |
US11846072B2 (en) | 2016-04-05 | 2023-12-19 | Fiberlean Technologies Limited | Process of making paper and paperboard products |
EP4056741A1 (en) | 2016-04-22 | 2022-09-14 | FiberLean Technologies Limited | A method for preparing an aqueous suspension comprising microfibrillated cellulose |
KR102076665B1 (ko) * | 2017-03-28 | 2020-02-13 | 네이처코스텍 주식회사 | 안정화된 변성 셀룰로오스 조성물과 그 제조방법 |
KR101856497B1 (ko) * | 2017-05-22 | 2018-06-19 | 광성기업 주식회사 | 미소섬유상 셀룰로오스 및 이의 제조방법 |
CN111587271B (zh) | 2017-11-06 | 2022-06-28 | 克宁克莱克合作侨兴公司 | 纤维素的处理 |
US20240255501A1 (en) | 2020-07-24 | 2024-08-01 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method for the fabrication of a fluid flow regulating pad for a lateral flow immunoassay and corresponding lateral flow immunoassay |
CN117363107B (zh) * | 2023-10-27 | 2024-09-06 | 天津永续新材料有限公司 | 一种全生物基两性离子防污涂层、其制备方法及用途 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4341807A (en) * | 1980-10-31 | 1982-07-27 | International Telephone And Telegraph Corporation | Food products containing microfibrillated cellulose |
WO2005080678A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-01 | Stfi, Skogsindustrins Teknisha Forskningsinstitut Ab | Modifying cellulose fibres by using amphoteric cellulose derivative |
RU2312523C2 (ru) * | 2001-10-09 | 2007-12-20 | Акцо Нобель Н.В. | Применение карбоксиметилцеллюлозы в обработанных мясопродуктах |
WO2008010464A1 (fr) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Kyoto University | Cellulose microfibrillée possédant une structure cristalline de cellulose de type ii et article moulé contenant cette cellulose microfibrillée |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4481077A (en) * | 1983-03-28 | 1984-11-06 | International Telephone And Telegraph Corporation | Process for preparing microfibrillated cellulose |
JP2967804B2 (ja) * | 1995-04-07 | 1999-10-25 | 特種製紙株式会社 | 超微細フィブリル化セルロース及びその製造方法並びに超微細フィブリル化セルロースを用いた塗工紙の製造方法及び染色紙の製造方法 |
US6183596B1 (en) * | 1995-04-07 | 2001-02-06 | Tokushu Paper Mfg. Co., Ltd. | Super microfibrillated cellulose, process for producing the same, and coated paper and tinted paper using the same |
JPH0959301A (ja) * | 1995-08-21 | 1997-03-04 | Bio Polymer Res:Kk | 微小繊維状セルロースの乾燥方法および乾燥物 |
FI106273B (fi) * | 1998-04-30 | 2000-12-29 | Metsae Serla Oyj | Menetelmä kuitutuotteen valmistamiseksi |
US6602994B1 (en) | 1999-02-10 | 2003-08-05 | Hercules Incorporated | Derivatized microfibrillar polysaccharide |
SE9903418D0 (sv) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | Skogsind Tekn Foskningsinst | Metod för att modifiera cellulosabaserade fibermaterial |
JP2001288692A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-19 | Oji Paper Co Ltd | 紙の製造方法 |
JP2002173888A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Nippon Paper Industries Co Ltd | 記録用紙及びその製造方法 |
JP4009423B2 (ja) | 2000-12-19 | 2007-11-14 | 凸版印刷株式会社 | 改質微細フィブリル化セルロースおよびその製造方法、ならびに改質微細フィブリル化セルロースを添加した紙シート、および改質微細フィブリル化セルロースを用いた塗工紙 |
JP3641690B2 (ja) * | 2001-12-26 | 2005-04-27 | 関西ティー・エル・オー株式会社 | セルロースミクロフィブリルを用いた高強度材料 |
CA2437616A1 (en) | 2003-08-04 | 2005-02-04 | Mohini M. Sain | Manufacturing of nano-fibrils from natural fibres, agro based fibres and root fibres |
RU2404194C2 (ru) * | 2005-06-28 | 2010-11-20 | Акцо Нобель Н.В. | Способ получения микроволокнистого полисахарида |
WO2007027849A2 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Multiribbon nanocellulose as a matrix for wound healing |
JP2007088974A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Toshiba Corp | 通信端末装置 |
WO2007088974A1 (ja) | 2006-02-02 | 2007-08-09 | Kyushu University, National University Corporation | セルロースナノ繊維を用いる撥水性と耐油性の付与方法 |
JP2007231438A (ja) | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Daicel Chem Ind Ltd | 微小繊維状セルロース及びその製造方法 |
-
2008
- 2008-04-10 SE SE0800807A patent/SE0800807L/xx not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-04-08 ES ES09729526.5T patent/ES2485302T3/es active Active
- 2009-04-08 CA CA2721056A patent/CA2721056C/en active Active
- 2009-04-08 WO PCT/SE2009/050371 patent/WO2009126106A1/en active Application Filing
- 2009-04-08 EP EP09729526.5A patent/EP2265760B1/en active Active
- 2009-04-08 BR BRPI0911507A patent/BRPI0911507B8/pt active IP Right Grant
- 2009-04-08 PT PT97295265T patent/PT2265760E/pt unknown
- 2009-04-08 JP JP2011503940A patent/JP2011522902A/ja active Pending
- 2009-04-08 AU AU2009234498A patent/AU2009234498B2/en not_active Ceased
- 2009-04-08 US US12/936,916 patent/US8911591B2/en active Active
- 2009-04-08 NZ NZ588539A patent/NZ588539A/en unknown
- 2009-04-08 KR KR1020107025232A patent/KR20100134742A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-04-08 RU RU2010145477/04A patent/RU2519257C2/ru active
- 2009-04-09 CL CL2009000865A patent/CL2009000865A1/es unknown
-
2010
- 2010-10-11 ZA ZA2010/07250A patent/ZA201007250B/en unknown
-
2014
- 2014-04-28 JP JP2014092982A patent/JP2014194023A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4341807A (en) * | 1980-10-31 | 1982-07-27 | International Telephone And Telegraph Corporation | Food products containing microfibrillated cellulose |
RU2312523C2 (ru) * | 2001-10-09 | 2007-12-20 | Акцо Нобель Н.В. | Применение карбоксиметилцеллюлозы в обработанных мясопродуктах |
WO2005080678A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-01 | Stfi, Skogsindustrins Teknisha Forskningsinstitut Ab | Modifying cellulose fibres by using amphoteric cellulose derivative |
WO2008010464A1 (fr) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Kyoto University | Cellulose microfibrillée possédant une structure cristalline de cellulose de type ii et article moulé contenant cette cellulose microfibrillée |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Lars Wegberg et. al. "The Build-Up of Polyelectrolyte Multilayers of Microfibrillated Cellulose and Cationic Polyelectrolytes", Langmuir, 2008, 24 (3), pp 784-795. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2763550C2 (ru) * | 2017-03-20 | 2021-12-30 | Р. Дж. Рейнолдс Тобакко Компани | Полученный из табака наноцеллюлозный материал |
RU2754655C1 (ru) * | 2018-07-18 | 2021-09-06 | Йаролим Фазертехник ГмбХ | Устройство и способ получения наноцеллюлозы |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NZ588539A (en) | 2012-04-27 |
KR20100134742A (ko) | 2010-12-23 |
US20110036522A1 (en) | 2011-02-17 |
SE0800807L (sv) | 2009-10-11 |
ZA201007250B (en) | 2011-12-28 |
RU2010145477A (ru) | 2012-05-20 |
WO2009126106A1 (en) | 2009-10-15 |
CL2009000865A1 (es) | 2010-03-26 |
US8911591B2 (en) | 2014-12-16 |
AU2009234498B2 (en) | 2014-01-09 |
CA2721056C (en) | 2015-03-24 |
EP2265760A1 (en) | 2010-12-29 |
CA2721056A1 (en) | 2009-10-15 |
EP2265760B1 (en) | 2014-05-07 |
AU2009234498A1 (en) | 2009-10-15 |
BRPI0911507B1 (pt) | 2019-07-16 |
BRPI0911507B8 (pt) | 2021-06-22 |
ES2485302T3 (es) | 2014-08-13 |
PT2265760E (pt) | 2014-07-17 |
BRPI0911507A2 (pt) | 2015-10-06 |
JP2014194023A (ja) | 2014-10-09 |
EP2265760A4 (en) | 2013-04-03 |
AU2009234498A2 (en) | 2010-12-16 |
JP2011522902A (ja) | 2011-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2519257C2 (ru) | Способ получения наноцеллюлозы, включающий модификациюцеллюлозных волокон | |
JP6616400B2 (ja) | 紙力剤、その使用方法及び紙の強度特性を高める方法 | |
US9181653B2 (en) | Method for producing modified cellulose | |
FI124464B (fi) | Menetelmä massalietteen valmistamiseksi, massaliete ja paperi | |
FI127111B (en) | Process and intermediate for the production of highly refined or microfibrillated cellulose | |
AU769257B2 (en) | Method for increasing filler retention of cellulosic fiber sheets | |
Song et al. | TEMPO-mediated oxidation of oat β-D-glucan and its influences on paper properties | |
Brännvall et al. | CNFs from softwood pulp fibers containing hemicellulose and lignin | |
Miletzky et al. | Modifying cellulose fibers by adsorption/precipitation of xylan | |
Gärdlund et al. | The use of polyelectrolyte complexes (PEC) as strength additives for different pulps used for production of fine paper | |
Blomstedt et al. | Simplified modification of bleached softwood pulp with carboxymethyl cellulose | |
Kobayashi et al. | Fundamental properties of handsheets containing TEMPO-oxidized pulp in various weight ratios | |
Bäckström et al. | Study of the influence of charges on refinability of bleached softwood kraft pulp | |
Taipale | Interactions of microfibrillated cellulose and cellulosic fines with cationic polyelectrolytes | |
Korhonen et al. | Strengthening wood fiber networks by adsorption of complexes of chitosan with dialdehyde starch | |
Ren et al. | Sorption of two kinds of hemicellulosic derivatives onto spruce bleached kraft pulp fibres and masson pine thermo-mechanical pulp | |
Aarne | Expanding the property space of cellulosic materials with multifunctional polymers | |
KR20140147169A (ko) | 고강도 및 고투기도 용지 제조 방법 |