本发明涉及制备羧甲基纤维素硝酸酯
技术领域：
，具体为一种制备羧甲基纤维素硝酸酯的优化工艺方法。
背景技术：
：羧甲基纤维素硝酸酯简称cmcn，是用途最广的纤维素酯类之一，羧甲基纤维素硝酸酯在一般溶剂中的可溶性、优良的成膜性以及所成cmc是制备cmcn的中间体，制品的高机械性能等，使得这种酯类能够用于涂料、塑料等的制造上，随着科学的进步，市场上羧甲基纤维素硝酸酯的需求量也在提高，传统的方法是将通过烧杯人工配置，效率缓慢，为了减小羧甲基纤维素硝酸酯需求量的压力，提高生产效率，为此，我们提出一种制备羧甲基纤维素硝酸酯的优化工艺方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种制备羧甲基纤维素硝酸酯的优化工艺方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种制备羧甲基纤维素硝酸酯的优化工艺方法，该工艺方法需准备如下原料：a.制备cmc原料：聚合度为2024的精制棉、含量99％的氢氧化钠、含量98％的异丙醇、含量98％的氯乙酸、水、含量为99％的醋酸。b.制备羧甲基纤维素硝酸酯原料：取代度为12％的cmc、含量98％的浓硫酸、含量98％的硝酸；c.制备羧甲基纤维素硝酸酯所需设备：粉碎机、旋风分离器、计量斗、碱化釜、醚化釜、洗涤釜、离心机、振动流化床；制备方法：a.配液：取质量比为1.3：40的氢氧化钠和水，配置naoh水溶液；b.备料：将精制棉精经粉碎机粉碎成精致棉粉，经计量斗进行准确的计量；c.碱化：在碱化釜中倒入异丙醇和naoh水溶液，制成碱化溶液，将计量斗中的精制棉粉倒入碱化溶液中，进行碱化；d.醚化：步骤c中碱化结束后，将溶液倒入醚化釜中，将体系降温至18℃时，缓慢滴加氯乙酸-异丙醇溶液，醚化140min；e.中和：通过离心机将醚化釜中的溶液抽入洗涤釜中，用水将乙醇稀释为75％的浓度，分别分三次向洗涤釜中中加入3次乙醇，每次添加15l；f.烘干：将洗涤釜中的溶液，抽至振动流化床内，加热至75℃，加热20min烘干，随后干燥的cmc固体进入粉碎机内粉碎为cmc粉末；g.配酸：将40倍浓硫酸质量比的水倒入反应釜中，将浓硫酸沿釜壁缓缓倒入水中，边到边用耐酸板搅拌，待浓硫酸倒入完毕后，再缓慢倒入浓硝酸，静置冷却；h.cmc反应：将cmc粉末缓慢均匀的加入到反应釜中，反应釜开旋转，搅拌反应60min，在搅拌状态下，从反应釜底部将物料接入到25l耐酸塑料干燥桶内，用滤网过滤物料，并收集废酸于废液桶中；i.洗涤：将过滤物料倒入15l软水中，洗涤10min，再去离心，防止跑料。优选的，在洗涤时，在用200目筛网过滤，重复洗涤4次，至洗涤液ph>6，洗涤结束，最后一次过200目后再进行分离。优选的，在醚化反应时，倒入碱化溶液大约需要20min，冷搅10min,升温至50℃醚化80min，升温至75℃，醚化30min。优选的，在cmc反应中，所使用的过滤网是不锈钢过滤网，且密度为200目。优选的，在碱化反应的时候，需要在20摄氏度碱化1.5h。优选的，在cmc反应中，所使用的过滤网是不锈钢过滤网，且密度为200目。优选的，精制棉、氢氧化钠、氯乙酸、cmc粉、硫酸、硝酸的投料质量比为1：0.2：0.23：0.5：13：4.9。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、该工艺操作简单，效率高，工艺过程分成制备cmc和制备羧甲基纤维素硝酸酯两步，在制备cmc时首先将纤维素碱化为碱纤维素，氯乙酸转化为氯乙酸钠，然后再中和洗涤制得羧甲基纤维素cmc，制备羧甲基纤维素硝酸酯时，通过将之前制得的羧甲基纤维素cmc再经酸化转变成羧甲基纤维素硝酸酯，制得的羧甲基纤维素硝酸酯既具有良好的成膜性及优良的机械性能，又可以在水中分散，用于水性涂料时，可减少涂料喷涂时有机溶剂的使用量，降低毒性和对环境的污染；2、本发明通过将精制绵通过旋风分离器分离，再通过计量斗进行精确的称量，再在各个反应釜中进行反应，经离心机在各个反应釜中抽送，最后经振动流化床烘干，全程自动化，能够精确的控制反应的精度，加快了生产效率。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供一种技术方案：一种制备羧甲基纤维素硝酸酯的优化工艺方法，该工艺方法需准备如下原料及设备：a.制备cmc原料(cmc是制备cmcn的中间体，)：聚合度为2024的精制棉、含量99％的氢氧化钠、含量98％的异丙醇、含量98％的氯乙酸、水、含量为99％的醋酸；b.制备羧甲基纤维素硝酸酯原料：取代度为12％的cmc、含量98％的浓硫酸、含量98％的硝酸；c.制备羧甲基纤维素硝酸酯所需设备：粉碎机、旋风分离器、计量斗、碱化釜、醚化釜、洗涤釜、离心机、振动流化床；制备方法：a.配液：取质量比为1.3：40的氢氧化钠和水，配置naoh水溶液，用于将精制棉碱化；b.备料：将精制棉精经粉碎机粉碎成精致棉粉，经计量斗进行准确的计量；c.碱化：在碱化釜中倒入异丙醇和naoh水溶液，制成碱化溶液，将计量斗中的精制棉粉倒入碱化溶液中，进行碱化，碱化的反应式为cell-(oh)3+xnaoh→cell-(oh)3-x(o-na+)x+xh2o；d.醚化：步骤c中碱化结束后，将溶液倒入醚化釜中，将体系降温至18℃时，缓慢滴加氯乙酸-异丙醇溶液，醚化140min，clch2cooh+naoh→clch2coona+h2o；e.中和：通过离心机将醚化釜中的溶液抽入洗涤釜中，用水将乙醇稀释为75％的浓度，分别分三次向洗涤釜中中加入3次乙醇，每次添加15l，保证清新的干净无残留；f.烘干：将洗涤釜中的溶液，抽至振动流化床内，加热至75℃，加热20min烘干，随后干燥的cmc固体进入粉碎机内粉碎为cmc粉末，cell-(oh)3-x(ona)x-n(och2coo-na+)n+(x-n)ch3cooh→cell-(oh)3-n(och2coo-na+)n+(x-n)ch3coona；g.配酸：将40倍浓硫酸质量比的水倒入反应釜中，将浓硫酸沿釜壁缓缓倒入水中，边到边用耐酸板搅拌，待浓硫酸倒入完毕后，再缓慢倒入浓硝酸，静置冷却，冷却需要时间，一般提前一天进行配酸；h.cmc反应：将cmc粉末缓慢均匀的加入到反应釜中，反应釜开旋转，搅拌反应60min，在搅拌状态下，从反应釜底部将物料接入到25l耐酸塑料干燥桶内，用滤网过滤物料，并收集废酸于废液桶中；i.洗涤：将过滤物料倒入15l软水中，洗涤10min，再去离心，防止跑料。其中，在洗涤时，在用200目筛网过滤，重复洗涤4次，至洗涤液ph>6，洗涤结束，最后一次过200目后再进行分离，保证过滤的精度；在醚化反应时，倒入碱化溶液大约需要20min，冷搅10min,升温至50℃醚化80min，升温至75℃，醚化30min；在碱化反应的时候，需要在20摄氏度碱化1.5h，充分碱化时，x趋近于3，n是取代在每个纤维素葡萄糖环基上的羧甲基的数目；在cmc反应中，所使用的过滤网是不锈钢过滤网，防止酸碱腐蚀，且密度为200目；精制棉、氢氧化钠、氯乙酸、cmc粉、硫酸、硝酸的投料质量比为1：0.2：0.23：0.5：13：4.9，只要复合该比例，可大规模生产。工作原理：工艺过程分成制备cmc和制备羧甲基纤维素硝酸酯两步，在制备cmc时首先将纤维素碱化为碱纤维素：cell-(oh)3+xnaoh→cell-(oh)3-x(o-na+)x+xh2o，氯乙酸转化为氯乙酸钠：clch2cooh+naoh→clch2coona+h2o，然后再中和洗涤制得羧甲基纤维素cmc：cell-(oh)3-x(ona)x-n(och2coo-na+)n+(x-n)ch3cooh→cell-(oh)3-n(och2coo-na+)n+(x-n)ch3coona，制备羧甲基纤维素硝酸酯时，通过将之前制得的羧甲基纤维素cmc再经酸化转变成羧甲基纤维素硝酸酯：cell-(oh)3-x(och2coo-na+)x+yhno3→cell-(oh)3-x-y(och2coo-na+)x(ono2)y+yh2o，在上述反应中，x是小于等于3的数，当采用合适的搅拌、溶剂体系和合适的温度，充分碱化时，x趋近于3，n是取代在每个纤维素葡萄糖环基上的羧甲基的数目，ell-(ona)3-n(och2coo-na+)n经洗涤后变成cell-(oh)3-n(och2coo-na+)n，再经过硝化后得到cell-(oh)3-x-y(och2coo-na+)x(ono2)y，此即为最终产物羧甲基纤维素硝酸酯。本发明制得的羧甲基纤维素硝酸酯与原产品d级硝化棉nc的八大指标对比如下表：产品d级硝化棉nccmcn含氮量/％11.75-12.111.0-12.0粘度/cp1.9-2.625.5细断度/ml按需68碱度/％＜0.20.02安定度/ml·g-1＜2.52.25乙醇溶解度/％＜1210.3醇醚溶解度/％>9819.9灰分/％＜0.50.08尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页12