SU335954A1 - Способ активации целлюлозы» - Google Patents
Способ активации целлюлозы»Info
- Publication number
- SU335954A1 SU335954A1 SU1350653A SU1350653A SU335954A1 SU 335954 A1 SU335954 A1 SU 335954A1 SU 1350653 A SU1350653 A SU 1350653A SU 1350653 A SU1350653 A SU 1350653A SU 335954 A1 SU335954 A1 SU 335954A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- cellulose
- water
- activation
- acetic acid
- vacuum
- Prior art date
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title description 54
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title description 54
- 230000004913 activation Effects 0.000 title description 17
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 56
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229960000583 Acetic Acid Drugs 0.000 description 20
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-M triacetate(1-) Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC([O-])=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229920002521 Macromolecule Polymers 0.000 description 3
- 230000000397 acetylating Effects 0.000 description 3
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 229920002301 Cellulose acetate Polymers 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 2
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- 210000000936 Intestines Anatomy 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L Sulphite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- -1 colloxyls Substances 0.000 description 1
- QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N copper;azane Chemical compound N.N.N.N.[Cu+2] QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940058172 ethylbenzene Drugs 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- KLGZELKXQMTEMM-UHFFFAOYSA-N hydride Chemical compound [H-] KLGZELKXQMTEMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 1
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Description
Изобретение относитс к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано дл улучшени качества основных видов ее продукции: целлюлозы дл химической переработки, бумаги и картона, а также в производствах химической переработки целлюлозы (вискоза, ацетилцеллюлоза, нитроцеллюлоза ), т. е. промышленности синтетических волокон и пластических масс.
Известно большое количество способов активации целлюлозы дл последуюшей химической переработки. Они осиованы либо на неглубокой этерификации целлюлозы, либо на проиитке целлюлозы агентами, в которых она энергично иабухает (например, уксусна кислота), либо на инклюдировании. В последнем случае целлюлозу первоначально обрабатывают реагентом, в котором она набухает. В дальнейшем этот реагент вытесн ют другим жидким продуктом, который остаетс в целлюлозе (иапример, метанолом, который далее вытесн етс этиловым эфиром или бензолом ).
Один нз распространенных методов ннклюдировани заключаетс в обработке целлюлозы водой с последующим вытеснением ее другими реагентами (уксусной кислотой, пириднном и т. д.). Примен ютс и более сложные схемы. Вытеснение воды провод т при атмосферном давлении жидким продуктом, как нравило , при комнатной тем-пературе.
К недостаткам известных методов вытеснени относ тс сравнительно невысока интеисифнкаци последующей целевой реакции целлюлозы и, как правило, высокий расход вытеси юшего реагента. Например, при вытеснении воды из целлюлозы уксусной кислотой перед процессом ацетнлировани дл ее удалени следует пропустить по меньи1ей мере стократное количество лед ной уксусной кислоты от веса целлюлозы.
С целью улучшени качества целевого продукта , в частности увеличени реакционной
способности целлюлозы в последующих химических реакци х, и снижени расхода вытесн ющего реагента предложен способ, заключающийс в том, что целлюлозу подвергают обработке водой, далее воду вытесн ют из
целлюлозы в вакууме парами вытесн ющего реагента.
Способ состоит в следующем. Увлажиенную целлюлозу загружают в термостатированный сосуд, после чего открывают
кран, подающий пары вытесн ющего реагента , и включают вакуум-насос, откачивающий воздух из сосуда с целлюлозой. Десорбци воды из целлюлозы происходит при носто нном давлении иаров вытесн ющего реагента,
л ют из ампулы. Вместо десорбируемой воды в целлюлозу сорбируютс на ее место пары реагента.
Пример 1. Целлюлоза сульфитна беле-, па , облагороженна 18%-ным NaOH (полиморфна модификаци целлюлозы П).
Дл опыта берут два образца этой целлюлозы: одни влажный (20% воды), другой сухой (вода десорбирована. иеред опытом). В оба образца сорбируетс уксусна кислота, как описано выше. Из влажной целлюлозы одновременно с сорбцией в нее уксусной кислоты десорбируетс вода, т. е. имеет место процесс вытеснени . В сухую целлюлозу происходит процесс сорбции уксусной кислоты, поскольку вода была десорбирована ранее.
Результаты опытов приведены в табл. 1.
Таблица 1
гидрида, 2 серной кислоты. Модуль ванны 10.
Один образец ацетилнруют после обычной активации: обработка лед ной уксусной кислотой в течение 1 час, другой-после вакуумной; вытеснение.м воды в вакууме в него адсорбируетс 85% уксусной кислоты.
Результаты онытов нриведены в табл. 2.
Таблица 2
Из табл. 1 видно, что во влажную целлюлозу за 1 мин сорбируетс 10% уксусной кислоты , в сухую, т. е. после десорбции воды, за 100 мин сорбируетс только 1,3%. Таким образом , скорость сорбции в целлюлозу, «раскрытую водой, увеличиваетс примерно в 1000 раз (10 против 0,013%/MiiH). Предельное количество уксусной кислоты, сорбируемое целлюлозой, увеличиваетс почти в 3 раза (67,0 против 26%).
При активации по известным способам, увеличивающим доступность целлюлозы, скорость сорбции уксусной кислоты возрастает максимум в 3-5 раз (по предлагаемому способу в 1000), а количество поглощаемой уксусной кислоты увеличиваетс всего лишь в 1,2- 1,3 раза (но предлагаемому способу в 3 раза).
Из примера 1 видно, насколько важна операци увлажнени .
Пример 2. Целлюлоза сульфитна белена , облагороженна 47о-ным NaOn (нолиморфна модификаци целлюлозы 1). Целлюлозу подвергают ацетилированию при температуре 16°С. Состав ацетилирующей смеси (в %): 60 уксусной кислоты, 38 уксусного анПосле опыта (обычна активаци ) в зкость раствора триацетата при 50°С 2 пз, при активации в вакууме в зкость раствора триацетата при 50°С 27 пз.
Из табл. 2 видно, что после вакуумной активации целлюлозы носледн ацетилируетс примерно в четыре раза быстрее, чем после
обычной активации. Так, примерно одинакова глубина замещени ( 38 и 40) после обычной активации достигаетс за 8 мин, а после вакуумной - за 2 мин. После вакуумной активации в меньшей степени происходит
деструкци ацетата целлюлозы и образуетс более в зкий сироп (27 против 2 пз).
Пример 3. Целлюлоза сульфитна белена , облагороженна 18%-ным NaOn (нолиморфна модификаци - целлюлоза П). Целлюлоза П в обычных услови х ацетилируетс чрезвычайно медленно и не до конца. Целлюлозу подвергают ацетилнрованию при температуре 16°С. Модуль ванны 10. Состав ацетилирующей смеси, %: 60 уксусной кислоты,
38 уксусного ангидрида, 2 серной кислоты. Ацетилируют два образца: из одного воду вытесн ют в вакууме парами уксусной кислоты (отсорбировано 70% уксусной кислоты), а из другого - при атмосфериом давлепии жидкой
лед ной уксуспой кислотой. Исходна влаж 1ость обоих образцов целлюлозы неред вытеснением 26 вес. %. Результаты онытов ириведеиы в табл. 3.
Выход ацетата но известному снособу 23%
от теории, по предлагаемому 97% от теории. Из табл. 3 видно, что примерно одипакова глубина замещени (196 и 190) достигаетс по предлагаемому способу активации за 20 мин, а по известному - только за
Таблица 3
Способ активации
ской реакции с использованием предлагаемого способа увеличиваетс весьма существенно ( раз). Одновременно резко снижаетс гидролиз целлюлозы. При вакуумной активации выход продукта соответствует теории (97%), при обычной активации 77% целлюлозы гидролизуетс (выход 23%), что практически неприемлемо.
Предлагаемый способ активации целлюлозы позвол ет получить полностью замещенный продукт - триацетат целлюлозы П (у 300), в то врем как при жидкофазном вытеснении реакци фактически останавливаетс на диацетате (у 200). Получение полностью замещенного триацетата из целлюлозы П достигаетс при использовании предлагаемого способа активации.
Такпм образом, предлагаемый способ активации целлюлозы позвол ет (в процессе ацетилировапи ) резко увеличить скорость реакцпп , повысить выход готового продукта почти до теоретического; повысить глубину замещепп до предельной величины (полностью замеи;ениый триацетат). Следует отметить, что вытеснение воды при атмосферном давлении жидкой уксусной кислотой дает более низкие результаты: скорость ацетилировани ниже почти в 500 раз, 7 200 (вместо 300) и выход 23% (вместо 97%).
При более высокой исходной влажности целлюлозы (в приведенном примере она составл ла 26%) разница между этими двум методами активации менее значительна , но все-таки она существенна .
В приведенном ниже примере показано вли ние активации целлюлозы по предлагаемому способу на физико-механические свойства бумаги, полученной из такой целлюлозы.
вытесн ют в вакууме парами глицерина. Все го таким образом адсорбировано 0,5% глицерина . Из полученного образца целлюлозы и исходного, не подвергнутого активации, готов т бумажные отливки (100 г/л), которые сушат при 105°С, после чего определ ют разрывную длину. Разрывна длина образца, аквитироваипого в вакууме, 5140 м, исходного 3640 м.
Таким образом, предлагаемый метод активации позвол ет существенно улучшить физико-механические показатели основных волокнистых продуктов целлюлозно-бумажной промышленности (бумаги и картона).
Наличие вакуума необходимо, поскольку при атмосферном давлении лимитирующей (наиболее медленной) стадией процесса сорбции реагента в целлюлозу вл етс диффузи его через слой воздуха, окружающий целлюлозу и наход щийс в ее порах. Этот процесс происходит медленно, макромолекулы целлюлозы успевают «захлопнутьс , и ее активное состо ние не фиксируетс . По этой же причине вытеснение должно происходить в паровой,
а не конденсированной (жидкой) фазе, поскольку последний случай аналогичен варианту с атмосферным давлением, когда скорость вытеснени из-за диффузии невелика и целлюлоза усневает в значительной степени
«захлопнутьс .
В случае, если вещества сорбируютс медленнее , чем десорбируетс из целлюлозы вода , они не успевают проникнуть в пространство между ее макромолекулами за врем десорбции воды, и макромолекулы целлюлозы сблиз тс . При этом активное («раскрытое) состо ние целлюлозы оказываетс также незафиксированным: целлюлоза переходит в обычное малодоступное состо ние.
Дл реализации предлагаемого способа в установке периодического действи необходима весьма высока скорость откачки воздуха из сосуда с целлюлозой. Остаточное давление
должно быть снижено до пескольких миллиметров ртутного столба быстрее, чем будет десорбировано из целлюлозы основное количество воды, иначе десорбци воды произойдет нри большом остаточном давленнн, что
С1П13ИТ скорость диффузии паров реагента в целлюлозу через слой воздуха, целлюлоза успеет «захлопнутьс , ее активное состо ние окажетс незафиксированным. Основное количество воды десорбирует из целлюлозы при
комнатной температуре за 25-30 мин, ноэтому необходимо, чтобы откачка воздуха до
остаточного давлени 2-3 мм рт. ст. осуП1 ,ествл лась за врем не более 1-2 мин.
Предлагаемый способ активацип целлюлозы
универсальный. Он может быть иснользован во всех химических производствах, примен ющих целлюлозу (вискозные, медно-аммиачные , ацетатные волокна, нитроцеллюлозы, коллоксилины, пороха, простые эфнры целлювах промышленности искусственного волокна и в большом количестве производств промышленности пластических масс. Основное его назначение в этой группе производств - интенсификаци процессов и улучшение качества продукции. Способ может быть также применен дл улучшени механических показателей бумаги, картона, фибры, различных видов технических бумаг, т. е. почти всех видов продукции целлюлозно-бумажной промышленности . Основное его назначение - улучшение качества продукции. Предмет изобретени Способ активации целлюлозы, предназначенной дл различных видов переработки, путем обработки целлюлозы водой с последующим вытеснением воды вытесн юшим реагентом , нанример уксусной кислотой, отличающийс тем, что, с целью новышени качества целевого продукта и снижени расхода вытесн ющего реагента, вытеснение воды провод т в вакууме парами вытесн ющего реагента .
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU335954A1 true SU335954A1 (ru) |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4336370A (en) * | 1980-03-24 | 1982-06-22 | International Paper Company | Process for activating cellulose pulp to improve ease of esterification |
RU2609803C1 (ru) * | 2015-09-28 | 2017-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Твин Технолоджи Компани" | Способ повышения качества и реакционной способности целлюлозы |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4336370A (en) * | 1980-03-24 | 1982-06-22 | International Paper Company | Process for activating cellulose pulp to improve ease of esterification |
RU2609803C1 (ru) * | 2015-09-28 | 2017-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Твин Технолоджи Компани" | Способ повышения качества и реакционной способности целлюлозы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5371207A (en) | Pressure pretreatment for improving the acetylation of cellulose | |
FR2739383A1 (fr) | Microfibrilles de cellulose a surface modifiee - procede de fabrication et utilisation comme charge dans les materiaux composites | |
KR101325385B1 (ko) | 셀룰로오스 에스테르 고분자의 제조 방법 및 셀룰로오스 에스테르 고분자 제조용 셀룰로오스의 전처리 방법 | |
SU335954A1 (ru) | Способ активации целлюлозы» | |
CN1818160A (zh) | 纤维素纤维纺丝原液的制备方法 | |
AU744767B2 (en) | Method for the recovery of formic acid | |
US2622080A (en) | Method for the manufacture of high butyryl cellulose esters | |
US1996797A (en) | Production of cellulosic products | |
US2074339A (en) | Preparation of cellulosic material | |
WO2018093753A1 (en) | Specialty pulp with high intrinsic viscosity | |
US2490754A (en) | Activation of cellulose for acylation | |
US2061616A (en) | Production of cellulose | |
Fahmy et al. | Fine structure and reactivity of cellulose | |
RU2609803C1 (ru) | Способ повышения качества и реакционной способности целлюлозы | |
US2261237A (en) | Manufacture of cellulose derivatives | |
KR20180083251A (ko) | 셀룰로스의 제조 방법 | |
US2214125A (en) | Manufacture of cellulose | |
US2295215A (en) | Alpha cellulose pulp | |
CN111910430B (zh) | 一种亲水毛涤精纺面料的制备方法 | |
US2180517A (en) | Making cellulose derivatives | |
US2176850A (en) | Preparation of cellulose derivatives | |
Safy El-Din et al. | The effect of cold alkali pretreatment on the reactivity of some cellulosic pulps towards acetylation | |
Richter et al. | Cellulose swelling measured by benzene retention | |
FR2770543A1 (fr) | Procede de production de pate a papier, lignignes sucres et acide acetique par fractionnement de matiere vegetale lignocellulosique em milieu acide formique/acide acetique | |
RU2374264C1 (ru) | Способ получения сшитого карбоксиметилированного лигноуглеводного материала |