SU1035030A1 - Process for preparing secondary cellulose acetate - Google Patents

Process for preparing secondary cellulose acetate Download PDF

Info

Publication number
SU1035030A1
SU1035030A1 SU823398869A SU3398869A SU1035030A1 SU 1035030 A1 SU1035030 A1 SU 1035030A1 SU 823398869 A SU823398869 A SU 823398869A SU 3398869 A SU3398869 A SU 3398869A SU 1035030 A1 SU1035030 A1 SU 1035030A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cellulose
esterification
acetone
cellulose acetate
catalyst
Prior art date
Application number
SU823398869A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Владимирович Герт
Моралес Альфредо Сокаррас
Маргарита Валентиновна Макаренко
Федор Николаевич Капуцкий
Original Assignee
Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им.В.И.Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им.В.И.Ленина filed Critical Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им.В.И.Ленина
Priority to SU823398869A priority Critical patent/SU1035030A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1035030A1 publication Critical patent/SU1035030A1/en

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ..ВТОРИЧН ЯГО АЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ активацией целлюлозы лед ной уксусной кислотой споследукицей этерификацией уксусном ангидридом в среде органического раст ворител  в присутствии кислотного катализатора и выделением целевохю продукта, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с делью упрощени  и интенг сификации процесса, активацию провод т в присутствии 5-10 об.% жидких окислов азота, а этерификацию - в среде ацетона в присутствии хлорной кислоты в качестве катализатора при 15-20 С.METHOD POLUCHENIYA..VTORICHN Yago cellulose acetate cellulose glacial acetic acid activation sposledukitsey esterification of acetic anhydride in an organic stretch voritel in presence of an acidic catalyst and isolating tselevohyu product of l and m h and w and u and so that, with simplicity delyu and intensification of the process, activation is carried out in the presence of 5-10 vol.% liquid nitrogen oxides, and esterification in acetone in the presence of perchloric acid as a catalyst at 15-20 C.

Description

о :about :

СПSP

Изобретение относитс  к химической технологии, в частности к получению ацетонорастворимого, частично замещенного ацетата целлюлозы (АЦ широко примен емого в производстве пластмасс различного назначени , искусственных волокон, лаков, и может быть использовано дл  существенной интенсификации процесса, снижени  его энергоемкости, улу 1шени  качества производимой продукции, The invention relates to chemical technology, in particular, to the production of acetone-soluble, partially substituted cellulose acetate (AC widely used in the production of plastics for various purposes, artificial fibers, varnishes, and can be used to significantly intensify the process, reduce its energy intensity, improve the quality of its products. ,

В технологии производства ацетонорастворимых АЦ (вторичных АЦ) осуществл ютс  исключительно двухстадийным путем, включающим ацетилирование целлюлозы до триацетата (ТАЦ), с последующим омылением последнего в растворе до степени замещени  (Т) 230-240, обеспечивающей хорошую растворимость продукта. Стади  омылейи  длитс  несколько часов и  вл етс  весьма энергоемкой. .In the technology of production of acetone-soluble ACs (secondary ACs), the process is carried out exclusively by a two-stage process, including cellulose acetylation to triacetate (TAC), followed by saponification of the latter in solution to the degree of substitution (T) 230-240, which ensures good solubility of the product. The feeding step lasts several hours and is very energy intensive. .

Известен способ производства ЛЦ, согласно которому омыление ТАЦ, получаемого на первой стадии с использованием ацетилирующей смеси, содержащей уксусный ангидрид, уксусную кислоту, катализатор (смесь хлорной и серной кислот), провод т в гомогенной среде в течение 12-18 ч при 45-50С 11.A known method for the production of LC, according to which the saponification of TAC, obtained in the first stage using an acetylating mixture containing acetic anhydride, acetic acid, a catalyst (a mixture of perchloric and sulfuric acids), is carried out in a homogeneous medium for 12-18 h at 45-50 ° C eleven.

Известен способ пр мого ацетилировани  целлюлозы,сущность которого заключаетс  в том, что процесс ведут в присутствии больших количеств серной кислоты (до 16 вес.% целлюлозы). При этом получают смешанный эфирсульфоацетат , из которого сульфогруп пц удал ют кип чением в водном, слабоконцентрированном растворе неорганической кислоты С2.A known method of direct acetylation of cellulose, the essence of which is that the process is carried out in the presence of large amounts of sulfuric acid (up to 16% by weight of cellulose). A mixed ether sulfoacetate is obtained, from which the sulfo group is boiled away in an aqueous, low concentrated solution of inorganic acid C2.

Сложность такого процесса заклгоЧаетс , во-первых, в необходимости полного удалени  сульфогрупп дл  обеспечени  термостойкости продукта, в противном случае необходима специальна  операци  стабилизации. Вовторых , обычный контроль процесса по в зкости растворов АЦ неприемлем, так как растворимость сульфоацетатов и в зкость их растворов отличаютс  от соответствующих показателей дл  АЦ, к тому же в зкость растворов , определенна  в процессе ацетилировани , не коррелирует с в зкостью конечного продукта. В-третьих, контроль степени замещени  получаемого эфира слишком сложен, так как необходимо предварительно установить содержание обоих заместителей. Эти и р д других причин не позвол ют использовать известный способ в промышленности.The complexity of this process lies, firstly, in the need to completely remove sulfo groups to ensure the heat resistance of the product, otherwise a special stabilization step is necessary. Secondly, the usual viscosity control of AC solutions is unacceptable, since the solubility of sulfoacetates and the viscosity of their solutions differ from the corresponding values for AC, and the viscosity of the solutions determined in the acetylation process does not correlate with the viscosity of the final product. Thirdly, the control over the degree of substitution of the ether obtained is too complicated, since it is necessary to preliminarily establish the content of both substituents. These and a number of other reasons prevent the use of a known method in industry.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ ацетилировани  целлюлозы в присутствии большого избытка серной кислоты, согласно которому Closest to the invention is a method for acetylating cellulose in the presence of a large excess of sulfuric acid, according to which

этёрификадию целлюлозы, предварительно активированной лед ной уксусной кислотой, провод т ацетилирующей смесью, содержащей 15-25% серной кислоты от веса целлюлозы в среде диоксана при 38-4ос Сз, Однако и данному способу присущи рассмотренные недостатки, характерные дл  процессов ацетилировани  в присутствии больших количеств серной -кислоты. Дл  придани  продуктам термостойкости требуетс  проведение специёшьной стадии стабилизации. Степень замещени  получаемых АЦ ( 240260 ) несколько выше, чем у стандартных вторичных АЦ, производимых промышленностью , что ухудшает их гидрофильные и .соответственно гигиенические свойства. Отсутствие отчетливо } коррел ции между степенью замещени  и растворимостью АЦ свидетельствует о сильной- зависимости их свойств от условий проведени  процесса, которые не всегда в полной мере поддаютс  контролю. К недостаткам способа следует отнести также использование в большом количестве дорогого и токсичного диоксана.etherification of cellulose, previously activated with glacial acetic acid, is carried out with an acetyl mixture containing 15–25% sulfuric acid by weight of cellulose in dioxane at 38–4 ° C. However, this method also has the considered disadvantages of acetylation processes in the presence of large amounts sulfuric acid. To impart heat resistance to products, a special stabilization stage is required. The degree of substitution of the resulting AC (240260) is slightly higher than that of the standard secondary ACs produced by industry, which impairs their hydrophilic and, accordingly, hygienic properties. The lack of a clearly} correlation between the degree of substitution and the solubility of AC indicates a strong dependence of their properties on the conditions of the process, which are not always fully controlled. The disadvantages of the method include the use in large quantities of expensive and toxic dioxane.

Целью изобретени   вл етс  упрощение и интенсификаци  процесса получени  вторичного ацетата целлюлозы , растворимого в ацетоне и других органических растворител х.The aim of the invention is to simplify and intensify the process of obtaining secondary cellulose acetate soluble in acetone and other organic solvents.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно сЬособу получени  вторичного ацетата целлюлозы активацией целлюлозы лед ной уксусной кислотой с последующей этерификацией уксусным ангидридом в среде органического растворител  в присутствии кислотного катализатора и выделением целевого продукта, активацию провод т в присутствии 5 10 об.% жидких окислов азота, а этерификацию - в среде ацетона в присутствии хлорной кислоты в качестве катализатора при 15-20С.The goal is achieved by the fact that according to the method of obtaining secondary cellulose acetate, the activation of cellulose with glacial acetic acid followed by esterification with acetic anhydride in an organic solvent medium in the presence of an acid catalyst and release of the target product, is activated in the presence of 5-10% by volume of liquid nitrogen oxides, and esterification in acetone in the presence of perchloric acid as a catalyst at 15–20 ° C.

Использование дл  этерификации целлюлозы ацетилирующей смеси с ма-. лым количеством хлорной кислоты, вз той в качестве катализатора, исключает возможность протекани  побочнык реакций ( таких как сульфатирование в известных способах), чего процесс становитс  технологичным , а конечный продукт  вл етс  достаточно термостойким и требует дополнительной стабилизации. Проведение реакции в среде ацетона до чистого Пол  позвол ет легко контролировать моменты завершени  образовани  ацетонорастворимого продукта. Кроме того, ацетон, в отличие от диоксина,  вл етс дешевым, широко используетс  в промышленности раство1рителём , предельно допустима  концентраци  его (200 мг/м) в воздухе рабочей зоны производственных помещений в 20 раз выше, чем у дисксана (10 мг/м-). Экспериментально устайовлеко, что дл  равномерного npoxejcaHHH реакции и получени  одно родного продукта этё| ификацию целесообразно проводить при относительно низких (15-20 С) температурах, что в свою очередь удобно с техноло гической и выгодно с экономической точек зрени . Получаемые по предлага Мому способу первичные, частично замещенные АЦ характеризуютс  более . узким молекул рно-массовымраспределением по сравнению с прок ышпенным вторичным П р li м е р 1. 5 г воздушно-сухой хлопковой целлюлозы (СП-2700) или древесной цел шлозы марки Флоренье (СП-1150} вьщерживают 5 мин при 25-30С в смеси 95 МП лед ной уксусной кислоты с 5 мл жидких окис лов азота, после Чего материал извлекают из активирующей смеси, отжимсцот , Промывают несколькими порци ми лед ной уксусной кислоты до приобретени  волокнами исходной белой окраски, вновь отжимают и помецгиот . в колбу с ацетилирующей смесью. Состав ацетидирующей смеси: уксусный ангидрид 30%, лед на  уксусна  кислота 10%, ацетон 60%, хлорна  кис- лота ,0% (от веса целлкшозы). Модуль ацетилировани  1/10. Реакцию провод т в термостате при 15-20 С и перемешивании до полного просветлени  реакционной смеси с образованием прозрачного сиропа (до чистого пол ). Высаживание АЦ из раствора в ацетилируюией смеси провод т выливанием раствора тонкой струйкой в большой объем гор чей воды при перемешивании. Образующиес  белые хлопь .АЦ промывают до нейтральной реакции, высушивают, определ ют выход целевого продукта-.Содержание в АЦ св занной уксусной кислоты и соответственно степень замещени  определ ют известным методом щелочного омылени . СП рассчитывают по характеристической в зкости раствора в ацетоне. Результаты опытов по ацетилированию приведены в таблице.Use for the esterification of cellulose acetyl mixture with ma-. A clear amount of perchloric acid, taken as a catalyst, eliminates the possibility of side reactions (such as sulfation in known methods), which makes the process technologically advanced, and the final product is sufficiently heat-resistant and requires additional stabilization. Carrying out the reaction in acetone to a pure floor makes it easy to control the completion points of the formation of the acetone-soluble product. In addition, acetone, unlike dioxin, is cheap, is widely used in solvent industry, the maximum allowable concentration of it (200 mg / m) in the air of the working area of industrial premises is 20 times higher than that of disoxane (10 mg / m-2). ). It is experimentally established that for a uniform npoxejcaHHH reaction and to obtain a homogeneous product eto | It is expedient to carry out the testing at relatively low (15–20 ° C) temperatures, which in turn is convenient from a technological and advantageous from an economic point of view. The primary, partially substituted ACs produced by the proposed Moma process are more characterized. Narrow molecular mass distribution compared with a perforated secondary PRI me me R 1. 5 g of air-dry cotton cellulose (SP-2700) or wood floresla schloza (SP-1150} is kept for 5 minutes at 25-30C mixtures of 95 MP glacial acetic acid with 5 ml of liquid nitrogen oxides, after which the material is removed from the activating mixture, squeezed, washed with several portions of glacial acetic acid until the initial white color was obtained by the fibers, pressed again and flashed with a mixture of acetyl mixture The composition of the acetidating mixture: uksu 30% acetic anhydride, acetic acid 10% ice, 60% acetone, perchloric acid, 0% (by weight of cellulose). 1/10 acetylation module. The reaction is carried out in a thermostat at 15–20 ° C and stirring until complete clarification. the reaction mixture with the formation of a clear syrup (to a clean floor). The AC is removed from the solution in the acetylurization mixture by pouring the solution in a thin stream into a large volume of hot water while stirring. The resulting white flakes. The CA is washed until neutral, dried, the yield is determined Product -. Content in A associated respectively with acetic acid and the degree of substitution determined by known alkali saponification. SP is calculated from the characteristic viscosity of the solution in acetone. The results of the acetylation experiments are shown in the table.

Пример 2. 5 г воздушно-сухой хлопковой целлюлозы (СП-2700) активируют при 26.0 в течение 5 мин смесью 90 мл лед ной уксусной .кислоты с 10 мл жидких окислов азота, после чего полимер отжимают, промывают лед ной уксусной кислотой до приобретени  волокнами белой окраски . Ацетилирование активированной целлюлозы, высаждение и анализ АЦ провод т как указано в примере 1. Продолжительность а1цетилировани  до чистого пол  при составл ет 25 мин. Полученный АЦ содержит 52., 3% св занной уксусной кислоты (), характеризуетс  СП-480 и выходом 93,5%. Из сравнени  этих да ных с результатами опытов примера 1 видно, что использование активирующей смеси, содержащей 5 об.% окислов азота, наиболее приемлемо как с точки зрени  интенсификации процесса этерификации , так и с точки зрени  сиижени  расхода токсичного и агрессивного реагента. Как видно из таблицы, продолжительность реагировани  целлюлозы в.указанных услови х составл ет 25-30 мин, что в 2-3 раза быстрее , чем при этерификации по известному способу. По сравнению с промлсшенным вторичным АЦ, первичные АЦ, получаемые по предлагаемому способу, характеризуютс  несколько меньшей степенью замещени  {1Г 218-223), что улучшает их гидрофильные свойства, и несколько бо ьшей СП, что благопри тно сказываетс  на физико-механических показател х . Кроме того, СО целевого продукта в услови х столь быстрого реагировани  в м гких услови х определ етс  в основном СП исходного сырь , .что позвол ет целенаправленно получать АЦ различной молекул рной массы . Выход конечного продукта при способе ацетилировани  близок к теоретическому.Example 2. 5 g of air-dried cotton cellulose (SP-2700) are activated at 26.0 for 5 minutes with a mixture of 90 ml of glacial acetic acid with 10 ml of liquid nitrogen oxides, after which the polymer is drained, washed with glacial acetic acid before purchasing fibers white coloring. Acetylation of the activated cellulose, precipitation and analysis of the AC are carried out as indicated in Example 1. The duration of the acetylation to a bare floor is 25 minutes. The resulting AC contains 52., 3% of bound acetic acid (), characterized by SP-480 and yield 93.5%. From a comparison of these data with the results of the experiments of Example 1, it can be seen that the use of an activating mixture containing 5% by volume of nitrogen oxides is most acceptable both from the point of view of intensifying the esterification process and from the point of view of reducing the consumption of toxic and aggressive reagent. As can be seen from the table, the duration of the reaction of the cellulose within the specified conditions is 25-30 minutes, which is 2-3 times faster than during esterification by a known method. Compared to the industrial secondary AC, the primary ACs obtained by the proposed method are characterized by a somewhat lower degree of substitution {1 218-223), which improves their hydrophilic properties, and a somewhat higher SP, which favorably affects the physicomechanical indicators. In addition, the CO of the target product under the conditions of such a rapid reaction under mild conditions is determined mainly by the JV of the feedstock, which allows one to purposefully produce active sites of various molecular weights. The yield of the final product in the acetylation method is close to theoretical.

Использование предлагаемого способа получени  АЦ обеспечивает по сравнению с известными возможность быстрого получени  пр мым ацетилированием растворимых в ацетоне и других Органических растворител х частично замешенных ацетатов целлюлозы в ус,лови х, нсклгочающизс протекание побочных реакций, осложн ющих технологический процесс и ухудшающих качество целевых продуктов; снижение энергозатрат за счет малой продолжительности процесса и низких температур его проведени ; возможность получени  растворимых ДЦ с повышенной СП, а также регулирований СП выбором исходного сырь , что значительно усовершеиствует, ускор ет процесс переработки целлюлозы и повыЫаеТ качество изделий на основе АЦ.The use of the proposed method for the preparation of AC provides, in comparison with the known, the ability to quickly obtain, by direct acetylation, soluble in acetone and other organic solvents of partially-mixed cellulose acetates in catalysts, due to adverse reactions that complicate the process and worsen the quality of the target products; reduction of energy consumption due to the short duration of the process and low temperatures; the possibility of obtaining soluble DCs with an increased JV, as well as JV adjustments, by selecting a raw material, which significantly improves, speeds up the process of cellulose processing and improves the quality of AC-based products.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ.:ВТОРИЧНОГО АЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ активацией целлюлозы ледяной уксусной кислотой споследующей этерификацией уксусном ангидридом в среде органического растворителя в присутствии кислотного катализатора и выделением целевого продукта, о т л ичающийся тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, активацию проводят в присутствии 5-10 об.% жидких · окислов азота, а этерификацию - б среде ацетона в присутствии хлорной кислоты в качестве катализатора при 15-20’С.METHOD FOR PRODUCING.: SECONDARY CELLULOSE ACETATE by activating cellulose with glacial acetic acid followed by esterification with acetic anhydride in an organic solvent in the presence of an acid catalyst and isolating the target product, which involves activation in order to simplify and intensify the process 5 10 vol.% Liquid · nitrogen oxides, and esterification - using acetone in the presence of perchloric acid as a catalyst at 15-20 ° C.
SU823398869A 1982-02-24 1982-02-24 Process for preparing secondary cellulose acetate SU1035030A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823398869A SU1035030A1 (en) 1982-02-24 1982-02-24 Process for preparing secondary cellulose acetate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823398869A SU1035030A1 (en) 1982-02-24 1982-02-24 Process for preparing secondary cellulose acetate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1035030A1 true SU1035030A1 (en) 1983-08-15

Family

ID=20998173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823398869A SU1035030A1 (en) 1982-02-24 1982-02-24 Process for preparing secondary cellulose acetate

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1035030A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110078836A (en) * 2019-04-18 2019-08-02 中峰化学有限公司 The preparation method of the cellulose acetate of big plate degree of substitution

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110078836A (en) * 2019-04-18 2019-08-02 中峰化学有限公司 The preparation method of the cellulose acetate of big plate degree of substitution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5371207A (en) Pressure pretreatment for improving the acetylation of cellulose
Buchanan et al. Preparation and characterization of cellulose monoacetates: the relationship between structure and water solubility
Sun et al. Acetylation of wheat straw hemicelluloses in N, N-dimethylacetamide/LiCl solvent system
EP0590401B1 (en) Process for the preparation of a fatty acid ester of cellulose
JP2009507937A (en) Method for producing wood pulp by caustic pretreatment for use in the production of cellulose acetate and other organic esters
US5451672A (en) Process for producing cellulose acetate
SU1035030A1 (en) Process for preparing secondary cellulose acetate
JP7075473B1 (en) Chitin dissolving solvent and chitin elution method
Vogt et al. Effective esterification of carboxymethyl cellulose in a new non-aqueous swelling system
JP3046441B2 (en) Method for producing cellulose acetate
JPH09188702A (en) Production of cellulose acetate
AU699832B2 (en) Process for producing cellulose derivatives
RU2551101C1 (en) Method for production of agar agar soluble in water without boiling
SU651010A1 (en) Method of obtaining copolymers of cellulose acetate
SU1047908A1 (en) Method of producing uncompletly substituted cellulose acetate
RU2285698C1 (en) Method of acetylation of lignohydrocarbon materials
JP2538323B2 (en) Cellulose acetate
RU2146263C1 (en) Method for production of cellulose acetovalerates
RU2118638C1 (en) Carboxymethylcellulose production process
SU1597359A1 (en) Method of producing soluble partly-distributed cellulose acetates
SU1419988A1 (en) Method of producing cellulose diacetate
SU1033499A1 (en) Process for producing cellulose acetates
SU291454A1 (en) METHOD OF OBTAINING CELLULOSE ETHERS
RU2069215C1 (en) Method of acetone-soluble cellulose acetate producing
SU891687A1 (en) Method of producing cellulose acetosuccinate