一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，属于高分子化学技术领域。
【背景技术】
[0002]羧甲基纤维素钠(简称CMC或Na-CMC)，是天然纤维素在碱性条件下与氯乙酸反应而得到的一种水溶性离子型醚，广泛应用于日用化学工业、纺织工业、造纸工业及油田开采等领域。CMC在造纸工业显示出许多卓越的性能，已为越来越多的企业所接受。CMC主要用于纸和纸板的涂布加工，作为涂料的流变性控制剂、保水剂、成膜剂和辅助胶粘剂以及某些特种纸的表面施胶剂。同时，CMC还可用作助流增强剂，以少量的CMC代替阳离子淀粉，可获得良好的协同效果。由于CMC性能优良，在欧洲涂料的制备中已不再使用变性淀粉，目前我国在涂布加工纸生产方面所需的CMC几乎全部依靠进口。
[0003]CMC工业化生产方式主要有水媒法、溶媒法和溶液法。水媒法在碱化和醚化过程中以水为反应介质，其工艺流程和设备较为简单，主要用于生产石油，纺织及洗涤工业等领域的低端羧甲基纤维素钠。溶媒法在碱化和醚化过程中以有机溶剂为反应介质，其生产周期短，但成本高，主要用于生产中高端羧甲基纤维素钠。溶液法，又称离子液体法，由于溶剂回收和经济上的原因，仍处于实验室研宄阶段。
[0004]目前由于很多生产制备中采用纤维素浆柏或木浆纤维素的性能较差，制得的CMC粘度高，颜色发黄，纯度不高。在相似的工艺条件下进行生产，也存在精制棉原材料价格高，醚化效率低，后处理技术难度较大的特点，制得的CMC的粘度较高，极大的限制了它的推广应用。
[0005]现阶段制备低粘度CMC的方法主要集中在通过氧化降解从而得到低粘度CMC，如中国专利 CN101548732、CN102367279、CN1490336、CN101455286 和 CN101548733。在专利CN101548732、CN101455286和CN101548733中，降粘是在中性条件下完成，这样要得到较低粘度的CMC就需要延长处理时间；CN102367279中，通过在不同条件下分次加入降粘剂，这样就增加了操作难度，同时也较难掌控降粘程度，不利于得到目标粘度的CMC ;专利CN1490336中，在淤浆工艺条件下，通过氧化降粘获得了低粘度CMC，增加了溶剂回收的成本。中国专利CN103242453通过选用微晶纤维素为原料，通过碱化、醚化得到低粘度CMC，在制备过程中增加了纤维素原料的预处理过程，从而使制造成本上升。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所述方法选用价廉的木浆作为原材料，通过碱化、醚化、氧化降粘、中和洗涤、离心、二次洗涤、离心、三次洗涤、离心以及干燥各工序依次进行合成低粘度羧甲基纤维素钠。
[0007]为实现本发明的目的，提供如下技术方案。
[0008]一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所述方法步骤如下:
[0009](I)碱化:将氢氧化钠水溶液和乙醇的混合溶液与木浆纤维素混合，在20°C?35°C碱化30min?60min后生成碱纤维素；
[0010]其中，木浆纤维素与氢氧化钠的质量之比为10:3?7 ;
[0011](2)醚化:向碱纤维素中加入氯乙酸的乙醇溶液，在35°C以下加入并搅拌均匀，然后升温至78°C?80 °C进行醚化反应20min?60min ；
[0012]其中，木浆纤维素与氯乙酸的质量之比为10:3?8，所述氯乙酸的乙醇溶液中氯乙酸的质量百分数为58%?62% ；
[0013](3)氧化降解:将步骤(2)醚化反应得到的物料冷却到60°C以下，加入经乙醇稀释的氧化剂，氧化降解20min?50min ；
[0014]其中，木浆纤维素与氧化剂的质量之比为10:1?3 ;所述氧化剂为次氯酸、双氧水或高猛酸钾；优选在1min?15min内勾速加入；
[0015](4)中和洗涤离心:用酸调节步骤(3)氧化降解得到物料的pH值为6.5?8.0，再用乙醇水溶液进行洗涤，然后离心去除乙醇；
[0016]其中，所述乙醇水溶液中乙醇的体积百分数为65%?75% ;所述酸优选为盐酸或醋酸；
[0017](5) 二次洗涤离心:用乙醇水溶液对步骤(4)离心后的物料进行洗涤，然后离心去除乙醇；
[0018]其中，所述乙醇水溶液中乙醇的体积百分数为70%?80% ;
[0019](6)三次洗涤离心:用乙醇水溶液对步骤(5)离心后的物料进行洗涤，然后离心，得到沉淀为湿羧甲基纤维素钠；
[0020]其中，所述乙醇水溶液中乙醇的体积百分数为80%?90% ;
[0021]步骤(4)、(5)、(6)中所使用的乙醇水溶液中乙醇的体积百分数依次增大；
[0022](7)烘干:将步骤(6)得到的湿羧甲基纤维素钠烘干至水的质量百分含量在2%以下，得到干燥的羧甲基淀粉钠，为本发明所述的一种低粘度羧甲基纤维素钠。
[0023]有益效果
[0024]1.本发明提供了一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所述方法使用价廉的木浆纤维素为原料，有效降低了生产成本；
[0025]2.本发明提供了一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所述方法中采用的是在醚化反应后加入氧化剂，在碱性条件下进行氧化降粘，氧化剂的加入方式采用的是氧化剂经乙醇溶液稀释后，在1min?15min内均匀加入，得到的羧甲基纤维素钠均匀性好，粘度为 1mPa.s ?60mPa.s ；
[0026]3.本发明提供了一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所述方法中洗涤过程先采用较低浓度乙醇水溶液洗涤两次，用以提高所得物料的纯度，可使最后得到的低粘度羧甲基纤维素钠的纯度多98 %，然后采用高浓度的乙醇水溶液洗涤，得到外观状态为白色或为黄色的低粘度羧甲基纤维素钠；
[0027]4.本发明提供了一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，所述方法简单，无原料预处理过程，操作方便，工艺稳定、生产成本低，易于规模化生产；
[0028]5.本发明提供了一种低粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，以所述方法制得的羧甲基纤维素钠，外观状态为白色或微黄色粉末，粘度低，纯度高，具有溶解速度快、分散性好、透明度好的特点。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例来详述本发明，但不限于此。
[0030]以下实施例中:
[0031]所述木浆纤维素为智利产“银星”牌木浆，聚合度为1000?1200。
[0032]制备得到的低粘度羧甲基纤维素钠的检测依据GB 1904-2005《食品添加剂羧甲基纤维素钠》中所述的方法进行；粘度为2%水溶液，25°C条件下，用Brookfield LVT粘度计检测。
[0033]实施例1
[0034](I)在35°C下，向捏合机中加入疏松的木浆纤维素2Kg，同时加入由3000mL乙醇与
1.6Kg质量百分数为50%的氢氧化钠水溶液组成的混合物，搅拌条件下碱化反应60min后生成碱纤维素；
[0035](2)向碱纤维素中加入1.55Kg质量百分数为58%的氯乙酸的乙醇溶液，在35°C以下加入并搅拌15min，然后升温至78°C进行醚化反应20min ;
[0036](3)将步骤⑵醚化反应得到的物料降温到60°C，1min内匀速加入150mL双氧水与1500mL乙醇的混合溶液，氧化降解25min ；
[0037](4)用盐酸调节步骤(3)氧化降解得到物料的pH值?7.0，再用体积百分数为70%的乙醇水溶液进行洗涤，然后离心去除乙醇；
[0038](5)用体积百分数为75%的乙醇水溶液对步骤(4)离心后的物料进行洗涤，然后离心去除乙醇；
[0039](6)用体积百分数为80%的乙醇水溶液对步骤(5)离心后的物料进行洗涤、然后离心，得到沉淀为湿羧甲基纤维素钠；
[0040](7)将步骤(6)得到的湿羧甲基纤维素钠在80°C下烘干至水的质量百分含量在2%以下，得到干燥的羧甲基纤维素钠，为本发明所述的一种低粘度羧甲基纤维素钠。
[0041]对本实施例制备得到的低粘度羧甲基纤维素钠进行检测，结果如下:
[0042]取代度为0.73，纯度为98%，粘度为55mPa.S。
[0043]实施例2
[0044](I)在30°C下，向捏合机中加入疏松的木浆纤维素2Kg，同时加入由3200mL乙醇与
1.8Kg质量百分数为50%的氢氧化钠水溶液组成的混合物，搅拌条件下碱化反应60min后生成碱纤维素；
[0045](2)向碱纤维素中加入1.68Kg质量百分数为60%的氯乙酸的乙醇溶液，在35°C以下加入并搅拌15min，然后升温至78