WO1999054361A1 - Method for activating and derivatizing cellulose - Google Patents

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WO1999054361A1
WO1999054361A1 PCT/EP1999/002472 EP9902472W WO9954361A1 WO 1999054361 A1 WO1999054361 A1 WO 1999054361A1 EP 9902472 W EP9902472 W EP 9902472W WO 9954361 A1 WO9954361 A1 WO 9954361A1
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cellulose
oxide
water
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propanol
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PCT/EP1999/002472
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Thomas Wagner
Erik-Andreas Klohr
Wolfgang Koch
Klaus Szablikowski
Wolfgang Wagenknecht
Fritz Loth
Hendrik Wetzel
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Wolff Walsrode Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/08Alkali cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation

Definitions

  • the present invention relates to an activation process for cellulose and a process for the derivatization of the activated cellulose and those obtained thereby
  • Cellulose derivatives The products produced by these processes are characterized by advantageous properties, such as improved solubilities.
  • the accessibility and reactivity of cellulose is influenced by its super-molecular structure. This is due to the presence of zones of different degrees of crystalline order, fibrillar crystallites. as well as the number, size, distribution and availability of internal surfaces.
  • Cellulose is insoluble in common solvents such as water, dilute acids and alkalis and also in common organic solvents. Derivatizations in these solvents therefore take place at least at the start of the reaction under heterogeneous conditions.
  • the cellulose must first be activated in a suitable manner in order to increase the accessibility and reactivity of the cellulosic hydroxyl groups.
  • the known methods for activating cellulose are all aimed at opening or widening the (inner) surfaces, cleaving fibrillar aggregates, destroying crystalline regions and changing crystallite sizes and crystal modifications.
  • An activating effect on subsequent reactions of cellulose is, for example, by grinding, electron (DE 2,941,624), microwaves or ⁇ -radiation, hydrolysis, oxidation, thermal treatment, freeze-drying or
  • cellulose solvents are the tertiary amine oxides. From US Pat. No. 2,179,181 it is known that cellulose is of certain tertiary amine oxides. From US Pat. No. 2,179,181 it is known that cellulose is of certain tertiary amine oxides.
  • NMMNO-MH N-methylmorpholine-N-oxide monohydrate
  • the present invention was based on the object of developing a method for the activation and optionally subsequent derivatization of cellulose, which by reduced amounts of activating and
  • Derivatization reagents is marked and enables the economical presentation of products with improved solubility behavior (lower gel and fiber content, high clear solubility).
  • the present invention thus relates to a method for activating cellulose comprising the steps:
  • step b) optionally alkalizing the amorphous cellulose obtained in step b).
  • Chemical cellulose, cotton linters, softwood sulfite, softwood sulfate and / or hardwood cellulose of various degrees of polymerization are preferably used as the cellulose starting material for the process according to the invention.
  • Preferred water-containing tertiary amine oxides are amine oxides from the group
  • NMMNO N-methylmorpholine-N-oxide
  • NMMNO N-methyl-piperidine-N-oxide
  • N-methyl-pyrrolidine-N-oxide N-methyl-pyrrolidine-N-oxide
  • N, N-dimethylcyclohexylamine-N-oxide as well as N, N-dimethylethanolamine- N-oxide and triethylamine-N-oxide
  • water for example NMMNO-MH
  • dipolar aprotic compounds such as in particular dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide or
  • the cellulose solutions are prepared in a known manner (US Pat. No. 4,145,532; US Pat. No. 4,196,282; EP 452,610; WO 95/1 1261) by dissolving the cellulose in a melt of NMMNO-MH at temperatures from 85 to 115 ° C.
  • the cellulose material is usually stirred into an aqueous solution of NMMNO at room temperature and water is distilled off in vacuo at 85 to 115 ° C.
  • concentration of cellulose is 2 to 20%, preferably 3 to 15%, depending on the degree of polymerization.
  • At least one stabilizer is advantageously added.
  • the stabilizers described in EP-A-047,929, in particular propyl gallic acid, are suitable.
  • the amount of stabilizer is preferably 1% by weight, based on the amount of cellulose.
  • the water-containing amine oxides can contain small amounts of basic compounds such as tertiary amines and / or alkali metal hydroxides.
  • Precipitants suitable for coagulating the dissolved cellulose are, in particular, organic solvents such as ethers, in particular dimethyl ether, ketones, in particular
  • Acetone alcohols with preferably 1-6 carbon atoms, especially methanol. - 5 -
  • the organic solvents can contain small amounts of basic-acting compounds such as tertiary amines and / or alkali metal hydroxides and / or quaternary ammonium bases.
  • the precipitant can be added to the cellulose solution both continuously and in stages, and is advantageously also used to wash out remaining amounts of amine oxide in the precipitated cellulose.
  • the activation process according to the invention leads to amorphous cellulose with increased reactivity and also allows direct derivatization without a previous alkalization step (eg esterification to cellulose acetate, nitrate or lactate, and or reaction with isocyanates), cellulose derivatives with improved solubility being obtained with improved yields.
  • a previous alkalization step eg esterification to cellulose acetate, nitrate or lactate, and or reaction with isocyanates
  • the present invention thus further relates to a process for the derivatization of cellulose comprising the steps:
  • step b) Derivatisiemng the amorphous cellulose obtained in step b) or c), optionally in the presence of a suitable solvent.
  • Cellulose derivatives are reaction products of cellulose with suitable derivatization reagents such as cellulose esters (e.g. cellulose acetates, cellulose lactates, cellulose nitrates), cellulose ether esters, cellulose carbamates and in particular water- and / or organo-soluble cellulose ethers such as carboxyalkyl celluloses (e.g. carboxyethylethyl cellulose), e.g.
  • suitable derivatization reagents such as cellulose esters (e.g. cellulose acetates, cellulose lactates, cellulose nitrates), cellulose ether esters, cellulose carbamates and in particular water- and / or organo-soluble cellulose ethers such as carboxyalkyl celluloses (e.g. carboxyethylethyl cellulose), e.g.
  • Hydroxypropyl celluloses examples include carboxyalkyl hydroxyalkyl celluloses (such as carboxymethyl hydroxyethyl, carboxymethyl hydroxypropyl cellulose), sulfoalkyl cellulose derivatives (e.g. sulfoethyl cellulose, sulfopropyl cellulose, methylsulfoethyl cellulose, methylsulfopropyl cellulose, carboxymethylsulfoethyl cellulose, carboxymethyl hydroxyl sulfyl ether)
  • carboxyalkyl hydroxyalkyl celluloses such as carboxymethyl hydroxyethyl, carboxymethyl hydroxypropyl cellulose
  • sulfoalkyl cellulose derivatives e.g. sulfoethyl cellulose, sulfopropyl cellulose, methylsulfoethyl cellulose, methylsulfopropyl cellulose, carboxymethylsulfoeth
  • Alkyl celluloses e.g. methyl cellulose, ethyl cellulose
  • alkyl hydroxyalkyl celluloses eg methylhydroxyethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, ethyl hydroxypropyl cellulose
  • alkylene celluloses such as allyl cellulose
  • alkylene alkyl celluloses eg allyl methyl cellulose, allyl ethyl cellulose
  • dialkylaminoalkyl celluloses eg diethylaminoethyl cellulose or ionic methylaminoethyl or cellulose hydroxylamino
  • dialkylaminoethylamino cellulose eg Cellulose ethers from the aforementioned functional groups.
  • the derivatization preferably takes place in the presence of the precipitant used to coagulate the dissolved cellulose.
  • Suitable precipitants are organic solvents such as 2-propanol, 2-methyl-2-propanol, acetonitrile, acetone.
  • the process according to the invention for the derivatization of cellulose is preferably carried out in such a way that
  • the dissolved cellulose is precipitated by adding organic solvents and is freed from adhering amine oxide by washing with the solvent used for the precipitation, and
  • step d) the amorphous cellulose thus obtained is reacted in the presence of the organic solvent used for the coagulation, step c) (alkalization) being omitted.
  • the cellulose derivatives produced by the derivatization process according to the invention are also the subject of the present invention. - 8th -
  • the cellulose derivatives according to the invention have an improved solubility and are largely free of fiber and gel particles. Even the cellulose derivatives according to the invention with low degrees of substitution still have excellent solubility in water and / or organic solvents.
  • the cellulose solution was mixed with stirring with 1500 ml of 2-propanol.
  • the precipitated cellulose was filtered off, washed free of NMMNO with 2-propanol and adjusted to a dry matter content of approx. 10% in a filter centrifuge.
  • the water retention capacity (WRV) of the activated cellulose is 3.30 cm 3 g " '.
  • the non-activated starting pulp had a WRV value of only 0.65 cm 3 g " '.
  • the activated celluloses were used in 2-propanol wet for the further reactions. - 10 -
  • the 2-propanol-moist activated cellulose (from Linters, DP C ⁇ on 560) was under

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Abstract

The invention relates to a method for activating cellulose, to a method for derivatizing activated cellulose and to the cellulose derivatives hereby obtained. According to the invention, the activation step is carried out in the presence of tertiary amine oxides.

Description

- 1 - - 1 -
Verfahren zur Aktivierung und Derivatisierung von CelluloseProcess for the activation and derivatization of cellulose
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aktivierungsverfahren für Cellulose sowie ein Verfahren zur Derivatisierung der aktivierter Cellulose und die dadurch erhaltenenThe present invention relates to an activation process for cellulose and a process for the derivatization of the activated cellulose and those obtained thereby
Cellulosederivate. Die nach diesen Verfahren hergestellten Produkte zeichnen sich durch vorteilhafte Eigenschaften wie beispielsweise verbesserte Löslichkeiten aus.Cellulose derivatives. The products produced by these processes are characterized by advantageous properties, such as improved solubilities.
Die Zugänglichkeit und Reaktivität der Cellulose wird bekanntlich von ihrer über- molekularen Struktur beeinflußt. Diese ist durch das Vorliegen von Zonen unterschiedlicher kristalliner Ordnungsgrade, fibrillarer Kristallite. sowie durch die Anzahl, Größe, Verteilung und Verfügbarkeit von inneren Oberflächen gekennzeichnet. In üblichen Lösungsmitteln wie Wasser, verdünnten Säuren und Laugen und auch in gängigen organischen Lösemitteln ist die Cellulose unlöslich. Derivatisierun- gen in diesen Lösungsmitteln laufen daher zumindest zu Reaktionsbeginn unter heterogenen Bedingungen ab. Zuvor muß die Cellulose jedoch in geeigneter Weise aktiviert werden, um die Zugänglichkeit und Reaktionsfähigkeit der cellulosischen Hydroxylgruppen zu erhöhen.As is known, the accessibility and reactivity of cellulose is influenced by its super-molecular structure. This is due to the presence of zones of different degrees of crystalline order, fibrillar crystallites. as well as the number, size, distribution and availability of internal surfaces. Cellulose is insoluble in common solvents such as water, dilute acids and alkalis and also in common organic solvents. Derivatizations in these solvents therefore take place at least at the start of the reaction under heterogeneous conditions. However, the cellulose must first be activated in a suitable manner in order to increase the accessibility and reactivity of the cellulosic hydroxyl groups.
Die bekannten Methoden zur Aktivierung der Cellulose zielen allesamt auf eine Öffnung oder Aufweitung der (inneren) Oberflächen, Spaltung fibrillarer Aggregate, Zerstörung von kristallinen Bereichen sowie eine Änderung von Kristallitgrößen und Kristallmodifikationen ab. Ein aktivierender Effekt auf Folgereaktionen von Cellulose wird bspw. durch Mahlung, Elektronen- (DE 2,941,624), Mikrowellen oder γ- Bestrahlung, Hydrolyse, Oxidation, thermische Behandlung, Gefriertrocknung oderThe known methods for activating cellulose are all aimed at opening or widening the (inner) surfaces, cleaving fibrillar aggregates, destroying crystalline regions and changing crystallite sizes and crystal modifications. An activating effect on subsequent reactions of cellulose is, for example, by grinding, electron (DE 2,941,624), microwaves or γ-radiation, hydrolysis, oxidation, thermal treatment, freeze-drying or
Behandlung mit quellend wirkenden Substanzen (Alkalihydroxide, Amine und Aminkomplexe, Ammoniak (EP 0,108,991), wäßrige Lösungen anorganischer Säuren und Salze) erreicht (Übersicht in: Hans A. Krässig. Cellulose-Structure, Accessibility and Reactivity, Polymer Monographs Vol. 11, Gordon and Breach Science Publishers S.A., S. 215-277, 1993). Bei der technischen Herstellung von Celluloseethem, die heute ausschließlich unter heterogenen Reaktionsbedingungen erfolgt, wird die Cellulose meist durch eine Vorbehandlung mit konzentrierten Alkalilaugen aktiviert. Nachteile dieser Prozeßführung bestehen darin, daßTreatment with swelling substances (alkali hydroxides, amines and amine complexes, ammonia (EP 0,108,991), aqueous solutions of inorganic acids and salts) has been achieved (overview in: Hans A. Kräß. Cellulose Structure, Accessibility and Reactivity, Polymer Monographs Vol. 11, Gordon and Breach Science Publishers SA, pp. 215-277, 1993). In the technical production of cellulose ethers, which today only takes place under heterogeneous reaction conditions, the cellulose is usually activated by pretreatment with concentrated alkali lyes. Disadvantages of this process management are that
1. selbst bei Reaktionen, die lediglich katalytische Mengen an Base erfordern (z.B. Hydroxyalkylierung, Sulfoethylierung oder Cyanethylierung) hohe Konzentrationen an Alkalihydroxiden zur Quellung und Aktivierung der Cellulose benötigt werden,1. Even in reactions that only require catalytic amounts of base (e.g. hydroxyalkylation, sulfoethylation or cyanoethylation), high concentrations of alkali metal hydroxides are required to swell and activate the cellulose,
2. durch die hohen Alkalimengen ein Kettenabbau der Cellulose und eine hohe Salzfracht bei der Neutralisation der eingesetzten Lauge unvermeidlich ist,2. due to the high amounts of alkali, chain degradation of the cellulose and a high salt load are inevitable in the neutralization of the alkali used,
keine vollständige Löslichkeit von hochviskosen Celluloseethem mit gerin- gen Substitutionsgraden erreicht werden kann, undno complete solubility of highly viscous cellulose ethers with low degrees of substitution can be achieved, and
4. keine gleichmäßige Verteilung der eingeführten Substituenten entlang und zwischen den Celluloseketten erfolgt.4. there is no uniform distribution of the introduced substituents along and between the cellulose chains.
Als aktivierende Vorbehandlung, bei der die nativen Überstrukturen der Cellulose zerstört und ihre Kristallinität verringert wird, wird im Stand der Technik auch das Auflösen der Cellulose in geeigneten nicht-derivatisierenden Lösungsmittelsystemen und nachfolgende Ausfällung vorgeschlagen. Als Lösungsmittelsysteme wurden dabei Mischungen aus Schwefeldioxid/Dimethylamin/Dimethylsulfoxid (A. Isogai, A. Ishizu, J. Nakano, J. Appl. Polymer Sei. 31, S. 341-52, 1986). Mischungen ausAs activating pretreatment, in which the native superstructures of the cellulose are destroyed and their crystallinity is reduced, the dissolving of the cellulose in suitable non-derivatizing solvent systems and subsequent precipitation is also proposed in the prior art. Mixtures of sulfur dioxide / dimethylamine / dimethyl sulfoxide (A. Isogai, A. Ishizu, J. Nakano, J. Appl. Polymer Sei. 31, pp. 341-52, 1986) were used as solvent systems. Mixtures of
N,N-Dimethylacetamid/Lithiumchlorid (JP 59,038,203) und Dimethylsulfoxid/Para- formaldehyd (SU 3,453,670) verwendet.N, N-dimethylacetamide / lithium chloride (JP 59,038,203) and dimethyl sulfoxide / paraformaldehyde (SU 3,453,670) were used.
Diese Celluloselösungsmittelsysteme konnten sich bisher im technischen Maßstab aufgrund ihrer begrenzten Lösekraft, insbesondere gegenüber hochmolekularen - 3 -These cellulose solvent systems have so far been able to stand out on an industrial scale due to their limited solvency, in particular compared to high-molecular ones - 3 -
Cellulosen, sowie der aufwendigen und z. T. kostenintensiven Wiedergewinnung beteiligter Reagenzien nicht durchsetzen.Celluloses, as well as the elaborate and z. T. do not enforce costly recovery of involved reagents.
Eine weitere Klasse von Celluloselösungsmitteln stellen die tertiären Aminoxide dar. Aus der US-PS 2,179,181 ist bekannt, daß Cellulose von bestimmten tertiärenAnother class of cellulose solvents are the tertiary amine oxides. From US Pat. No. 2,179,181 it is known that cellulose is of certain tertiary
Aminoxiden ohne Derivatisierung gelöst wird und sich durch Fällung cellulosische Formkörper, z.B. Fasern gewinnen lassen. Als Celluloselösungsmittel für die Herstellung von Fasern und Folien hat in jüngster Zeit das N-Methylmorpholin-N-oxid- Monohydrat (NMMNO-MH) kommerzielles Interesse gefunden (US-PS 3.447,956; US-PS 4,196,282; EP 452,610; WO 95/11,261).Amine oxides is dissolved without derivatization and cellulosic shaped bodies, e.g. Let fibers win. As cellulose solvent for the production of fibers and films, N-methylmorpholine-N-oxide monohydrate (NMMNO-MH) has recently found commercial interest (US Pat. No. 3,447,956; US Pat. No. 4,196,282; EP 452,610; WO 95 / 11.261).
Ausgehend von den beschriebenen Nachteilen der bekannten Verfahren zur Derivatisierung von Cellulose lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aktivierung und gegebenenfalls anschließender Derivatisierung von Cellulose zu entwickeln, das durch reduzierte Einsatzmengen an Aktivierungs- undBased on the disadvantages of the known methods for the derivatization of cellulose described, the present invention was based on the object of developing a method for the activation and optionally subsequent derivatization of cellulose, which by reduced amounts of activating and
Derivatisierungsreagenzien gekennzeichnet ist und die wirtschaftliche Darstellung von Produkten mit verbessertem Löslichkeitsverhalten (geringerer Gel- und Faseranteil, hohe Klarlöslichkeit) ermöglicht.Derivatization reagents is marked and enables the economical presentation of products with improved solubility behavior (lower gel and fiber content, high clear solubility).
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Aktivierung von Cellulose enthaltend die Schritte:The present invention thus relates to a method for activating cellulose comprising the steps:
a) Lösen von Cellulose in einem wasserhaltigen tertiären Aminoxid gegebenenfalls unter Zusatz mindestens eines geeigneten Stabilisators,a) dissolving cellulose in a water-containing tertiary amine oxide, optionally with the addition of at least one suitable stabilizer,
b) Koagulation der gelösten Cellulose durch Zusatz eines entsprechenden Fällmittels undb) coagulation of the dissolved cellulose by adding an appropriate precipitant and
c) optional Alkalisierung der im Schritt b) erhaltenen amorphen Cellulose. Als Cellulose-Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren werden bevorzugt Chemiezellstoffe, Baumwoll-Linters, Nadelholzsulfit-, Nadelholzsulfat- und/- oder Laubholzzellstoffe unterschiedlichster Polymerisationsgrade eingesetzt.c) optionally alkalizing the amorphous cellulose obtained in step b). Chemical cellulose, cotton linters, softwood sulfite, softwood sulfate and / or hardwood cellulose of various degrees of polymerization are preferably used as the cellulose starting material for the process according to the invention.
Als wasserhaltiges tertiäres Aminoxid werden bevorzugt Aminoxide aus der GruppePreferred water-containing tertiary amine oxides are amine oxides from the group
N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMNO), N-Methyl-piperidin-N-oxid, N-Methyl- pyrrolidin-N-oxid und N,N-Dimethylcyclohexylamin-N-oxid, sowie N,N-Dimethyl- ethanolamin-N-oxid und Triethylamin-N-oxid eingesetzt, die Wasser (z.B. NMMNO-MH) oder Mischungen von Wasser und dipolar-aprotischen Verbindungen wie insbesondere Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylacetamid oderN-methylmorpholine-N-oxide (NMMNO), N-methyl-piperidine-N-oxide, N-methyl-pyrrolidine-N-oxide and N, N-dimethylcyclohexylamine-N-oxide, as well as N, N-dimethylethanolamine- N-oxide and triethylamine-N-oxide are used, the water (for example NMMNO-MH) or mixtures of water and dipolar aprotic compounds such as in particular dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide or
Dimethylformamid enthalten.Contain dimethylformamide.
Die Herstellung der Celluloselösungen erfolgt dabei in bekannter Weise (US-PS 4,145,532; US-PS 4,196,282; EP 452,610; WO 95/1 1261) durch Auflösen der Cellulose in einer Schmelze von NMMNO-MH bei Temperaturen von 85 bis 115°C.The cellulose solutions are prepared in a known manner (US Pat. No. 4,145,532; US Pat. No. 4,196,282; EP 452,610; WO 95/1 1261) by dissolving the cellulose in a melt of NMMNO-MH at temperatures from 85 to 115 ° C.
Dabei wird das Cellulosematerial zumeist bei Raumtemperatur in eine wäßrige Lösung von NMMNO eingerührt und Wasser im Vakuum bei 85 bis 1 15°C abdestilliert. Die Konzentration an Cellulose beträgt in Abhängigkeit ihres Polymerisationsgrades 2 bis 20 %, vorzugsweise 3 bis 15 %.The cellulose material is usually stirred into an aqueous solution of NMMNO at room temperature and water is distilled off in vacuo at 85 to 115 ° C. The concentration of cellulose is 2 to 20%, preferably 3 to 15%, depending on the degree of polymerization.
Um einen Abbau der Cellulose während des Löseprozesses zu vermindern, wird vorteihafterweise mindestens ein Stabilisator zugesetzt. Geeignet sind die in der EP- A-047,929 beschriebenen Stabilisatoren, insbesondere Gallussäurepropylester. Die Stabilisatormenge beträgt vorzugsweise 1 Gew.-%, bezogen auf die Cellulosemenge.In order to reduce the breakdown of the cellulose during the dissolving process, at least one stabilizer is advantageously added. The stabilizers described in EP-A-047,929, in particular propyl gallic acid, are suitable. The amount of stabilizer is preferably 1% by weight, based on the amount of cellulose.
Die wasserhaltigen Aminoxide können geringe Mengen basisch wirkender Verbindungen wie tertiäre Amine und/oder Alkalihydroxide enthalten.The water-containing amine oxides can contain small amounts of basic compounds such as tertiary amines and / or alkali metal hydroxides.
Zur Koagulation der gelösten Cellulose geeignete Fällmittel sind insbesondere orga- nische Lösemittel wie Ether, insbesondere Dimethylether, Ketone, insbesonderePrecipitants suitable for coagulating the dissolved cellulose are, in particular, organic solvents such as ethers, in particular dimethyl ether, ketones, in particular
Aceton, Alkohole mit vorzugsweise 1-6 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methanol. - 5 -Acetone, alcohols with preferably 1-6 carbon atoms, especially methanol. - 5 -
Ethanol, 2-Propanol oder 2-Methyl-2-propanol, sowie Acetonitril oder Gemische dieser Lösemittel. Die organischen Lösemittel können geringe Mengen basisch wirkender Verbindungen wie tertiäre Amine und/oder Alkalihydroxide und/oder quar- täre Ammoniumbasen enthalten.Ethanol, 2-propanol or 2-methyl-2-propanol, as well as acetonitrile or mixtures of these solvents. The organic solvents can contain small amounts of basic-acting compounds such as tertiary amines and / or alkali metal hydroxides and / or quaternary ammonium bases.
Das Fällmittel kann der Celluloselösung sowohl kontinuierlich als auch stufenweise zugesetzt werden, und wird vorteilhafterweise auch zum Auswaschen verbliebener Aminoxid-Mengen in der gefällten Cellulose verwendet.The precipitant can be added to the cellulose solution both continuously and in stages, and is advantageously also used to wash out remaining amounts of amine oxide in the precipitated cellulose.
Das erfindungsgemäße Aktivierungsverfahren weist gegenüber bekannten Verfahren mit Lösungsaktivierung folgende Vorteile auf:The activation method according to the invention has the following advantages over known methods with solution activation:
kein Einfluß von Restlignin auf die Löslichkeit der Cellulose im Voraktivierungsschrittno influence of residual lignin on the solubility of the cellulose in the pre-activation step
einfache Verfahrensgestaltung, Lösungsherstellung- und -Verarbeitungsimple process design, solution production and processing
niedrigere Kosten, einfache und vollständige Rückgewinnung der Aktivierungsreagenzienlower costs, simple and complete recovery of the activation reagents
leichtere Entfernung des Aktivierungsmittels aus der aktivierten Cellulose (keine Salze)easier removal of the activating agent from the activated cellulose (no salts)
keine Umweltbelastung, Möglichkeit eines geschlossenen Lösungsmittel- Kreislaufesno environmental pollution, possibility of a closed solvent cycle
höhere Lösekraft auch für hochmolekulare Cellulosenhigher dissolving power also for high molecular celluloses
keine Vorquellung (Wasser, Wasserdampf, flüssiges Ammoniak), gefolgt von einem anschließenden Lösungsmittelaustausch zur Lösungsherstellung erforderlich Das erfindungsgemäße Aktivierungsverfahren führt zu amorpher Cellulose mit erhöhtem Reaktionsvermögen und erlaubt auch eine direkte Derivatisierung ohne vorangehenden Alkalisiemngsschritt (z.B. Verestemng zu Celluloseacetat, -nitrat oder -lactat, und oder Umsetzung mit Isocyanaten) wobei mit verbesserten Ausbeuten Cellulosederivate mit verbesserter Löslichkeit erhalten werden.no pre-swelling (water, water vapor, liquid ammonia), followed by a subsequent solvent exchange required to prepare the solution The activation process according to the invention leads to amorphous cellulose with increased reactivity and also allows direct derivatization without a previous alkalization step (eg esterification to cellulose acetate, nitrate or lactate, and or reaction with isocyanates), cellulose derivatives with improved solubility being obtained with improved yields.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit weiterhin ein Verfahren zur Derivatisierung von Cellulose enthaltend die Schritte:The present invention thus further relates to a process for the derivatization of cellulose comprising the steps:
a) Lösen von Cellulose in einem wasserhaltigen tertiären Aminoxid. gegebenenfalls unter Zusatz geeigneter Stabilisatoren,a) dissolving cellulose in a water-containing tertiary amine oxide. optionally with the addition of suitable stabilizers,
b) Koagulation der gelösten Cellulose durch Zusatz eines Fällmittels,b) coagulation of the dissolved cellulose by adding a precipitant,
c) optionale Alkalisierung der im Schritt b) erhaltenen amorphen Cellulose,c) optional alkalization of the amorphous cellulose obtained in step b),
d) Derivatisiemng der im Schritt b) oder c) erhaltenen amorphen Cellulose, gegebenenfalls in Gegenwart eines geeigneten Lösemittels.d) Derivatisiemng the amorphous cellulose obtained in step b) or c), optionally in the presence of a suitable solvent.
Unter Cellulosederivaten werden Umsetzungsprodukte von Cellulose mit geeigneten Derivatisierungsreagenzien verstanden wie Celluloseester (z.B. Celluloseacetate, Celluloselactate, Cellulosenitrate), Celluloseetherester, Cellulosecarbamate und insbesondere wasser- und/oder organolösliche Celluloseether wie Carboxyalkylcellu- losen (z.B. Carboxymethylcellulose), Hydroxyalkylcellulosen (z.B. Hydroxyethyl-,Cellulose derivatives are reaction products of cellulose with suitable derivatization reagents such as cellulose esters (e.g. cellulose acetates, cellulose lactates, cellulose nitrates), cellulose ether esters, cellulose carbamates and in particular water- and / or organo-soluble cellulose ethers such as carboxyalkyl celluloses (e.g. carboxyethylethyl cellulose), e.g.
Hydroxypropylcellulosen), Carboxyalkylhydroxyalkylcellulosen (wie z.B. Carboxy- methylhydroxyethyl-, Carboxymethylhydroxypropylcellulose), Sulfoalkylcellulose- derivate (z.B. Sulfoethylcellulose, Sulfopropylcellulose, Methylsulfoethylcellulose, Methylsulfopropylcellulose, Carboxymethylsulfoethylcellulose, Carboxymethyl- sulfopropylcellulose, Hydroxyethyl-/Hydroxypropylsulfopropyl-celIuloseether),Hydroxypropyl celluloses), carboxyalkyl hydroxyalkyl celluloses (such as carboxymethyl hydroxyethyl, carboxymethyl hydroxypropyl cellulose), sulfoalkyl cellulose derivatives (e.g. sulfoethyl cellulose, sulfopropyl cellulose, methylsulfoethyl cellulose, methylsulfopropyl cellulose, carboxymethylsulfoethyl cellulose, carboxymethyl hydroxyl sulfyl ether)
Alkylcellulosen (z.B. Methylcellulose, Ethylcellulose), Alkylhydroxyalkylcellulosen (z.B. Methylhydroxyethylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxy- propylcellulose, Ethylhydroxypropylcellulose), Alkylencellulosen (wie z.B. Allyl- cellulose), Alkylenalkylcellulosen (z.B. Allylmethylcellulose, Allylethylcellulose), Dialkylaminoalkylcellulosen (z.B. Diethylaminoethylcellulose), Dialkylaminoalkyl- hydroxyalkylcellulosen (z.B. Diethylaminoethylhydroxyethylcellulose) und binäre oder ternäre ionische oder nichtionische Celluloseether aus den vorgenannten funk- tionellen Gruppen.Alkyl celluloses (e.g. methyl cellulose, ethyl cellulose), alkyl hydroxyalkyl celluloses (eg methylhydroxyethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, ethyl hydroxypropyl cellulose), alkylene celluloses (such as allyl cellulose), alkylene alkyl celluloses (eg allyl methyl cellulose, allyl ethyl cellulose), dialkylaminoalkyl celluloses (eg diethylaminoethyl cellulose or ionic methylaminoethyl or cellulose hydroxylamino) or dialkylaminoethylamino cellulose (eg Cellulose ethers from the aforementioned functional groups.
Die Derivatisiemng findet vorzugsweise in Gegenwart des zur Koagulation der gelösten Cellulose verwendeten Fällmittels statt. Geeignete Fällmittel sind organische Lösemittel wie 2-Propanol, 2-Methyl-2-Propanol, Acetonitril, Aceton. Dime- thylether, Dioxan, Methylchlorid, Ethylchlorid (Veretherung, Carbaminierung), sowie Methylenchlorid, Eisessig, Carbonsäureanhydride wie Essigsäure-. Propion- säure- und Buttersäureanhydrid (Verestemng) und Gemische dieser Lösemittel.The derivatization preferably takes place in the presence of the precipitant used to coagulate the dissolved cellulose. Suitable precipitants are organic solvents such as 2-propanol, 2-methyl-2-propanol, acetonitrile, acetone. Dimethyl ether, dioxane, methyl chloride, ethyl chloride (etherification, carbamination), as well as methylene chloride, glacial acetic acid, carboxylic acid anhydrides such as acetic acid. Propionic and butyric anhydride (esterification) and mixtures of these solvents.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Derivatisierung der Cellulose wird bevorzugt so durchgeführt, daßThe process according to the invention for the derivatization of cellulose is preferably carried out in such a way that
a) Cellulose im Aminoxid/Wasser-System unter Zusatz von Stabilisatoren gelöst wird,a) cellulose is dissolved in the amine oxide / water system with the addition of stabilizers,
b) die gelöste Cellulose durch Zusatz organischer Lösungsmittel ausgefällt und durch Waschen mit dem zur Fällung verwendeten Lösungsmittel von anhaftendem Aminoxid befreit wird, undb) the dissolved cellulose is precipitated by adding organic solvents and is freed from adhering amine oxide by washing with the solvent used for the precipitation, and
d) die Umsetzung der so erhaltenen amorphen Cellulose in Anwesenheit des zur Koagulation verwendeten organischen Lösemittels erfolgt, wobei Schritt c) (Alkalisierung) entfällt.d) the amorphous cellulose thus obtained is reacted in the presence of the organic solvent used for the coagulation, step c) (alkalization) being omitted.
Die nach dem erfindungsgemäßen Derivatisierungsverfahren hergestellten Cellulosederivate sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. - 8 -The cellulose derivatives produced by the derivatization process according to the invention are also the subject of the present invention. - 8th -
Die erfindungsgemäßen Cellulosederivate weisen eine verbesserte Löslichkeit auf und sind weitgehend frei von Faser- und Gelkörperanteilen. Selbst die erfindungsgemäßen Cellulosederivate mit niedrigen Substitutionsgraden weisen noch eine aus- gezeichnete Löslichkeit in Wasser und/oder organischen Lösemitteln auf.The cellulose derivatives according to the invention have an improved solubility and are largely free of fiber and gel particles. Even the cellulose derivatives according to the invention with low degrees of substitution still have excellent solubility in water and / or organic solvents.
Die erfindungsgemäße Aktivierung von Cellulose und die nachfolgende Umsetzung zu Cellulosederivaten wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. The activation of cellulose according to the invention and the subsequent conversion to cellulose derivatives is explained in more detail in the following examples.
- 9 -- 9 -
Ausführungsbeispieleembodiments
Beispiel 1example 1
Aktivierung von CelluloseActivation of cellulose
53 g Cellulose (Zellstoff, DPCuoxam580, Wassergehalt 5,7 %) wurden unter Zusatz von 0,75 g Gallussäurepropylester in 2800 g einer 46 %igen wäßrigen N-Methylmorpho- lin-N-oxid-Lösung (NMMNO) suspendiert. Bei einer Temperatur von 105°C und 60- 65 mbar wurden 1320 g Wasser abdestilliert, wobei die Cellulose gelöst wurde. Bei53 g of cellulose (pulp, DP Cuoxam 580, water content 5.7%) were suspended in 2800 g of a 46% aqueous N-methylmorpholine-N-oxide solution (NMMNO) with the addition of 0.75 g of propyl gallic acid. 1320 g of water were distilled off at a temperature of 105 ° C. and 60-65 mbar, the cellulose being dissolved. at
85°C wurde die Celluloselösung unter Rühren mit 1500 ml 2-Propanol versetzt. Die ausgefallene Cellulose wurde abfiltriert, mit 2-Propanol NMMNO-frei gewaschen und in einer Filterzentrifuge auf einen Trockengehalt von ca. 10 % eingestellt.At 85 ° C, the cellulose solution was mixed with stirring with 1500 ml of 2-propanol. The precipitated cellulose was filtered off, washed free of NMMNO with 2-propanol and adjusted to a dry matter content of approx. 10% in a filter centrifuge.
Bei der röntgenographischen Untersuchung der aktivierten Cellulose (DPCu∞aπι550) ließen sich die kristallinen Anteile des Ausgangsmaterials nicht mehr nachweisen.When the activated cellulose (DP Cu∞aπι 550) was examined by X-ray, the crystalline portions of the starting material could no longer be detected.
Das Wasserrückhaltevermögen (WRV) der aktivierten Cellulose betmg 3,30 cm3g"'.The water retention capacity (WRV) of the activated cellulose is 3.30 cm 3 g " '.
Im Vergleich dazu besaß der nicht aktivierte Ausgangszellstoff einen WRV-Wert von lediglich 0,65 cm3g"'.In comparison, the non-activated starting pulp had a WRV value of only 0.65 cm 3 g " '.
Bei Verwendung von Baumwoll-Linters (DPCuoxam640, WRV=0,60 cm3g"') betrug dasWhen using cotton linters (DP Cuoxam 640, WRV = 0.60 cm 3 g " ') this was
Wasserrückhaltevermögen des entsprechend aktivierten Materials 3,37 cm3g"'Water retention capacity of the correspondingly activated material 3.37 cm 3 g " '
(DPCuoxam560).(DP Cuoxam 560).
Die aktivierten Cellulosen wurden 2-Propanol-feucht für die weiteren Umsetzungen eingesetzt. - 10 -The activated celluloses were used in 2-propanol wet for the further reactions. - 10 -
Beispiel 2Example 2
HydroxyethylcelluloseHydroxyethyl cellulose
Die 2-Propanol-feuchte aktivierte Cellulose (aus Linters, DPCι am560) wurde unterThe 2-propanol-moist activated cellulose (from Linters, DP Cι on 560) was under
Stickstoffatmosphäre in einem l : l-Gemisch (w:w) aus 2-Propanol und 2-Methyl-2- propanol suspendiert (7,5 Gew.-% Cellulose im Suspensionsgemisch), und bei 10°C mit 0,8 mol Natriumhydroxid/mol Anhydroglucoseeinheit (AGE) der Cellulose und 5 mol Wasser/mol AGE versetzt. Nachdem 160 min bei dieser Temperatur gerührt wurde, dosierte man 2 mol Ethylenoxid/mol AGE zu und temperierte das Reaktionsgemisch 80 min lang auf 25°C. Anschließend wurde für 100 min bei 75°C nachgerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde restliches Ethylenoxid im Vakuum entfernt, mit Stickstoff belüftet und das Reaktionsgemisch mit Essigsäure neutralisiert. Man filtrierte ab, wusch das Reaktionsprodukt mit Methanol salzfrei und trocknete im Vakuum. Die erhaltene Hydroxyethylcellulose wies einen molarenSuspended nitrogen atmosphere in a 1: 1 mixture (w: w) of 2-propanol and 2-methyl-2-propanol (7.5% by weight cellulose in the suspension mixture), and at 10 ° C with 0.8 mol sodium hydroxide / mol of anhydroglucose unit (AGE) of the cellulose and 5 mol of water / mol of AGE. After stirring at this temperature for 160 min, 2 mol of ethylene oxide / mol of AGE were metered in and the reaction mixture was heated to 25 ° C. for 80 min. The mixture was then stirred at 75 ° C for 100 min. After cooling to room temperature, residual ethylene oxide was removed in vacuo, aerated with nitrogen and the reaction mixture was neutralized with acetic acid. It was filtered off, the reaction product was washed salt-free with methanol and dried in vacuo. The hydroxyethyl cellulose obtained had a molar
Substitutionsgrad von MS=1,34 auf (entspricht einer Reagenzausbeute an Ethylenoxid von 67 %) und besaß 7 % wasserunlösliche Anteile.Degree of substitution of MS = 1.34 (corresponds to a reagent yield of ethylene oxide of 67%) and had 7% water-insoluble components.
Bei Einsatz von nicht aktivierter Cellulose (Linters, DPCuo am640) wurde unter glei- chen Reaktionsbedingungen eine Hydroxyethylcellulose mit MS=0.33 bei einer Reagenzausbeute an Ethylenoxid von 17 % erhalten, deren wäßrige Lösung 81 % unlösliche Faser- und Gelanteile aufwies.When non-activated cellulose (Linters, DP Cuo am 640) was used, a hydroxyethyl cellulose with MS = 0.33 was obtained under the same reaction conditions with a reagent yield of ethylene oxide of 17%, the aqueous solution of which had 81% insoluble fiber and gel components.
Beispiel 3Example 3
SulfoethylcelluloseSulfoethyl cellulose
2-Propanol-feuchte aktivierte Cellulose (aus Zellstoff, DPCuo am1120, TrockengehaltActivated 2-propanol-moist cellulose (from cellulose, DP Cuo at 1120, dry content
10 %) wurde bei einem Flottenverhältnis von 1 :22 in einer Mischung aus 88,6 Vol.- % 2-Propanol, 4,4 Vol.-% Methanol und 7,0 Vol.-% Wasser suspendiert. Nach der10%) was suspended at a liquor ratio of 1:22 in a mixture of 88.6% by volume of 2-propanol, 4.4% by volume of methanol and 7.0% by volume of water. After
Zugabe von 2,4 mol Natriumhydroxid/mol AGE wurde 80 min bei 20°C unter Stick- - 1 1 -The addition of 2.4 mol of sodium hydroxide / mol of AGE was carried out at 20 ° C. for 80 min with stick - 1 1 -
stoffatmosphäre alkalisiert. Anschließend wurden 0,8 mol Natriumvinylsulfonat/mol AGE in Form der 30 %igen wäßrigen Lösung zugegeben. Innerhalb von 30 min erwärmte man die Reaktionsmischung auf 70°C und rührte 120 min bei dieser Temperatur. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde mit Essigsäure neutralisiert und abfiltriert. Das Reaktionsprodukt wurde mit 70 %igem wäßrigen Methanol salzfrei gewaschen und bei 60°C im Umlufttrockenschrank getrocknet. Die so erhaltene Sulfoethylcellulose wies einen Substitutionsgrad von DS=0,19 bei einer Reagenzausbeute an Natrium vinylsulfonat von 24 % auf. Die 2 %ige wäßrige Lösung besaß bei einem Schergefalle von D=2,55 s"1 eine Viskosität von η=32 000 mPas.atmosphere alkalized. Then 0.8 mol sodium vinyl sulfonate / mol AGE in the form of the 30% aqueous solution was added. The reaction mixture was heated to 70.degree. C. within 30 minutes and stirred at this temperature for 120 minutes. After cooling to room temperature, the mixture was neutralized with acetic acid and filtered off. The reaction product was washed salt-free with 70% aqueous methanol and dried at 60 ° C. in a forced-air drying cabinet. The sulfoethyl cellulose thus obtained had a degree of substitution of DS = 0.19 with a reagent yield of sodium vinyl sulfonate of 24%. The 2% aqueous solution had a viscosity of η = 32,000 mPas with a shear rate of D = 2.55 s "1 .
Bei Einsatz der nicht aktivierten Cellulose (DPCuoxam 1620) wurde eine Sulfoethylcellulose mit DS=0,23 bei einer Reagenzausbeute von 29 % erhalten, deren 2 %ige wäßrige Lösung Fasern und Gelteilchen enthielt.When the non-activated cellulose (DP Cuoxam 1620) was used, a sulfoethyl cellulose with DS = 0.23 was obtained with a reagent yield of 29%, the 2% aqueous solution of which contained fibers and gel particles.
Beispiel 4Example 4
CarboxymethylcelluloseCarboxymethyl cellulose
90 g 2-Propanol-feuchte aktivierte Cellulose (enthält 36 mmol Cellulose) mit einem DPCuoxam830 wurden in einem 250 ml Rührgefäß in einer Mischung aus 98,4 ml 2-90 g of 2-propanol-moist activated cellulose (contains 36 mmol cellulose) with a DP Cuoxam 830 were mixed in a 250 ml stirred vessel in a mixture of 98.4 ml 2-
Propanol, 14,7 ml Methanol und 22,8 ml Wasser suspendiert. Bei Raumtemperatur wurden unter Sauerstoffausschluß 2,6 mol Natriumhydroxid/mol AGE der Cellulose zugegeben und 80 min gerührt. Nach der Zugabe von 1,3 mol Monochloressigsäu- re/mol AGE (als 80 %ige wäßrige Lösung) wurde auf 70°C erwärmt, 120 min bei dieser Temperatur gerührt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Reaktionsprodukt wurde abfiltriert, mit 80 %igem wäßrigen Ethanol neutral und chloridfrei gewaschen und anschließend getrocknet. Der Substitutionsgrad der in Wasser klar löslichenPropanol, 14.7 ml of methanol and 22.8 ml of water suspended. At room temperature, 2.6 mol of sodium hydroxide / mol of AGE were added to the cellulose with exclusion of oxygen and the mixture was stirred for 80 min. After the addition of 1.3 mol of monochloroacetic acid / mol of AGE (as an 80% aqueous solution), the mixture was heated to 70 ° C., stirred at this temperature for 120 min and cooled to room temperature. The reaction product was filtered off, washed neutral and free of chloride with 80% aqueous ethanol and then dried. The degree of substitution of those clearly soluble in water
Carboxymethylcellulose betrug DS=0,92 entsprechend einer Reagenzausbeute anCarboxymethyl cellulose was DS = 0.92, corresponding to a reagent yield
Monochloressigsäure von 71 %. - 12 -Monochloroacetic acid of 71%. - 12 -
Bei Einsatz der nicht aktivierten Cellulose wurde eine Carboxymethylcellulose mit DS=0,76 bei einer Reagenzausbeute von 58,5 % erhalten, deren 2 %ige wäßrige Lösung Fasern und Gelteilchen enthielt.When using the non-activated cellulose, a carboxymethyl cellulose with DS = 0.76 was obtained with a reagent yield of 58.5%, the 2% aqueous solution of which contained fibers and gel particles.
Beispiel 5Example 5
MethylcelluloseMethyl cellulose
2-Propanol-feuchte aktivierte Cellulose (aus Zellstoff, DPCuoxam1270) wurde unter Stickstoffatmosphäre bei einem Flottenverhältnis von 1 :20 in einer Mischung aus 2-Activated 2-propanol-moist cellulose (made of cellulose, DP Cuoxam 1270) was mixed under a nitrogen atmosphere with a liquor ratio of 1:20 in a mixture of 2-
Propanol, Methanol und Wasser im Verhältnis 18: 1 :1,5 suspendiert. Nach der Zugabe von 1 1 mol Natriumhydroxid/mol AGE der Cellulose wurde 90 min bei 25°C gerührt. Anschließend dosierte man 10 mol Methylchlorid/mol AGE zu, erwärmte das Reaktionsgemisch innerhalb von 30 min auf 85°C und rührte 120 min bei dieser Temperatur. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde auf Normaldruck entspannt und die flüchtigen Anteile wurden im Vakuum entfernt. Der zurückbleibende trockene Rückstand wurde in siedendes Wasser eingetragen, mit Eisessig neutralisiert und mit heißem Wasser salzfrei gewaschen. Anschließend wurde heiß abfiltriert und der Rückstand im Umlufttrockenschrank getrocknet. Die erhaltene Methylcellulose besaß einen Substitutionsgrad von DS=T,38 und 5 % wasserunlösliche Anteile.Propanol, methanol and water in the ratio 18: 1: 1.5 suspended. After the addition of 1 1 mol sodium hydroxide / mol AGE of the cellulose, the mixture was stirred at 25 ° C. for 90 min. Then 10 mol of methyl chloride / mol of AGE were metered in, the reaction mixture was heated to 85 ° C. in the course of 30 minutes and stirred at this temperature for 120 minutes. After cooling to room temperature, the pressure was released to normal pressure and the volatile components were removed in vacuo. The remaining dry residue was introduced into boiling water, neutralized with glacial acetic acid and washed free of salt with hot water. It was then filtered off hot and the residue was dried in a forced-air drying cabinet. The methyl cellulose obtained had a degree of substitution of DS = T, 38 and 5% of water-insoluble components.
Bei Einsatz von nicht aktivierter Cellulose (Zellstoff, DPCuoxam1620) wurde unter gleichen Reaktionsbedingungen eine Methylcellulose mit DS=1,17 und 57 % wasser- unlöslichen Anteilen erhalten. - 13 -When non-activated cellulose (cellulose, DP Cuoxam 1620) was used, a methyl cellulose with DS = 1.17 and 57% water-insoluble components was obtained under the same reaction conditions. - 13 -
Beispiel 6Example 6
CelluloselactatCellulose lactate
27,2 g aktivierte 2-Propanol-feuchte Cellulose (aus Linters, DPCuoxam560, Trockengehalt 18,35 %, entspricht 31 mmol AGE) wurde bei Raumtemperatur in 150 ml Dimethylacetamid suspendiert. Das im Gemisch vorhandene 2-Propanol wurde unter rühren im Vakuum quantitativ abdestilliert. Nach Zugabe von 4 mol L-Lactid (L-3,6- Dimethyl-l,4-dioxan-2,5-dion)/mol AGE der Cellulose wurde das Reaktionsgemisch auf 130°C erwärmt und 5 h bei dieser Temperatur gerührt. Anschließend kühlte man auf Raumtemperatur ab, versetzte mit 500 ml Wasser und filtrierte ab. Der Rückstand wurde 2 mal mit je 500 ml einer Mischung aus Wasser und Aceton (3:1, v:v) gewaschen und im Umlufttrockenschrank bei 55°C getrocknet. Der NMR-spektroskopisch ermittelte molare Substitutionsgrad des erhaltenen Celluloselactats betmg MS=1,8. Der Erweichungspunkt des Produkts liegt bei ca. 230°C (Koflerbank).27.2 g of activated 2-propanol-moist cellulose (from Linters, DP Cuoxam 560, dry matter 18.35%, corresponds to 31 mmol AGE) was suspended in 150 ml of dimethylacetamide at room temperature. The 2-propanol present in the mixture was distilled off quantitatively while stirring in vacuo. After addition of 4 mol L-lactide (L-3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione) / mol AGE of the cellulose, the reaction mixture was heated to 130 ° C. and stirred at this temperature for 5 h. The mixture was then cooled to room temperature, 500 ml of water were added and the mixture was filtered off. The residue was washed twice with 500 ml of a mixture of water and acetone (3: 1, v: v) and dried at 55 ° C. in a forced air drying cabinet. The molar degree of substitution of the obtained cellulose lactate betmg MS = 1.8 determined by NMR spectroscopy. The softening point of the product is approx. 230 ° C (Koflerbank).
Bei Verwendung des nativen Ausgangsmaterials (Linters) findet keine Reaktion statt. Gemäß NMR-Spektroskopie handelt es sich bei dem isolierten Material um eine unveränderte Cellulose I-Modifikation. No reaction takes place when using the native raw material (linters). According to NMR spectroscopy, the isolated material is an unchanged cellulose I modification.

Claims

- 14 -Patentansprüche - 14 -patent claims
1. Verfahren zur Aktiviemng von Cellulose enthaltend die Schritte1. A method for activating cellulose comprising the steps
a) Lösen von Cellulose in einem wasserhaltigen tertiären Aminoxid,a) dissolving cellulose in a water-containing tertiary amine oxide,
b) Koagulation der gelösten Cellulose durch Zusatz eines entsprechenden Fällmittels, undb) coagulation of the dissolved cellulose by adding an appropriate precipitant, and
c) optional Alkalisierung der im Schritt b) enthaltenden amorphenc) optionally alkalizing the amorphous ones contained in step b)
Cellulose.Cellulose.
2. Verfahren nach Anspmch 1, wobei als wasserhaltiges tertiäres Aminoxid ein Aminoxid aus der Gruppe N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMNO), N- Methyl-piperidin-N-oxid, N-Methylpyrrolidin-N-oxid und N,N-Dimethylcyc- lohexylamin-N-oxid, sowie N,N-Dimethylethanolamin-N-oxid und Triethyl- amin-N-oxid eingesetzt wird, das Wasser oder Mischungen von Wasser und dipolar-aprotischen Verbindungen enthält.2. The method according to claim 1, wherein the water-containing tertiary amine oxide is an amine oxide from the group N-methylmorpholine-N-oxide (NMMNO), N-methylpiperidine-N-oxide, N-methylpyrrolidine-N-oxide and N, N- Dimethylcyclohexylamine-N-oxide, as well as N, N-dimethylethanolamine-N-oxide and triethylamine-N-oxide is used, which contains water or mixtures of water and dipolar aprotic compounds.
3. Verfahren nach Anspmch 1 oder 2, wobei in Schritt a) das Lösen der Cellulose unter Zusatz mindestens eines Stabilisators erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, wherein in step a) the cellulose is dissolved with the addition of at least one stabilizer.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
im Schritt a) das Lösen der Cellulose in dem wasserhaltigen tertiärenin step a) dissolving the cellulose in the water-containing tertiary
Aminoxid in Gegenwart einer dipolar-aprotischen Verbindung erfolgt.Amine oxide takes place in the presence of a dipolar aprotic compound.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei - 15 -5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein - 15 -
im Schritt a) das Lösen der Cellulose in Gegenwart basisch wirkender Verbindungen, insbesondere in Gegenwart von tertiären Aminen und/oder Alkalihydroxiden erfolgt.in step a) the cellulose is dissolved in the presence of basic compounds, in particular in the presence of tertiary amines and / or alkali metal hydroxides.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein
im Schritt b) als organische Fällmittel, Ether, insbesondere Dimethylether, Ketone, insbesondere Aceton, Alkohole mit vorzugsweise 1-6 Kohlenstoffatomen pro Molekül, insbesondere Methanol, Ethanol, 2-Propanol, 2-Methyl- 2-propanol. sowie Acetonitril und Gemische dieser Verbindungen eingesetzt werden.in step b) as organic precipitants, ethers, especially dimethyl ether, ketones, especially acetone, alcohols with preferably 1-6 carbon atoms per molecule, especially methanol, ethanol, 2-propanol, 2-methyl-2-propanol. as well as acetonitrile and mixtures of these compounds.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein
im Schritt b) die Zugabe des Fällmittels stufenweise erfolgt.in step b) the precipitant is added in stages.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein
im Schritt b) das Lösemittel basisch wirkende Verbindungen, insbesondere tertiäre Amine und/oder Alkalihydroxide und/oder quartäre Ammoniumbasen enthält.in step b) the solvent contains basic compounds, in particular tertiary amines and / or alkali metal hydroxides and / or quaternary ammonium bases.
9. Verfahren zur Derivatisiemng von Cellulose, enthaltend die Schritte:9. A process for the derivatization of cellulose, comprising the steps:
a) Lösen von Cellulose in einem wasserhaltigen tertiären Aminoxid,a) dissolving cellulose in a water-containing tertiary amine oxide,
b) Koagulation der gelösten Cellulose durch Zusatz eines entsprechenden Fällmittels,b) coagulation of the dissolved cellulose by adding an appropriate precipitant,
c) optional Alkalisierung der im Schritt b) erhaltenen amorphen Cellulose, und - 16 -c) optionally alkalizing the amorphous cellulose obtained in step b), and - 16 -
d) Derivatisierung der im Schritt b) oder c) erhaltenen amorphen Cellulose, gegebenenfalls in Gegenwart eines geeigneten Lösemittels.d) derivatization of the amorphous cellulose obtained in step b) or c), optionally in the presence of a suitable solvent.
10. Cellulosederivat, herstellbar nach dem Verfahren gemäß Anspmch 9. 10. Cellulose derivative, producible by the method according to Claim 9.
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