一种羧甲基纤维素的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工产品制备技术领域，尤其涉及一种羧甲基纤维素的制备方法。
【背景技术】
[0002] 羧甲基纤维素（CMC)是天然纤维素经化学改性得到的一种阴离子型纤维素醚衍 生物，是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。羧甲基纤维素钠盐在水中成胶 体状态，其水溶液具有增稠、成膜、粘接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用，广泛用于 纺织、石油、合成洗涤剂、石油化工、医药、建筑、陶瓷等领域，被誉为"工业味精"。
[0003] CMC是由天然纤维素与苛性碱及一氯乙酸反应后制得，目前的生产方法主要有捏 合法和淤浆法，捏合法为传统生产方法，用有机醇作溶剂，反应过程中纤维素与溶剂混合呈 面团状，反应试剂与纤维素接触不充分，醚化剂利用率仅为到60%左右，并且产品均匀性较 差，质量较低。淤浆法是国外研制成功并已普及应用的多倍溶媒法，反应过程中纤维素悬浮 在溶剂中与反应试剂接触均匀，醚化剂利用率提高到70%左右，其产品纯度及取代度也大 大提高，但淤浆法生产过程中溶剂消耗量较大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种羧甲基纤维素的制备方法，旨在解决上述【背景技术】中 现有羧甲基纤维素的制备方法所存在的不足之处。
[0005] 本发明是这样实现的，一种羧甲基纤维素的制备方法，在密封、氮气环境中，所述 制备方法包括以下步骤：
[0006] (1)纤维素浸润：在60~300转/分的搅拌速度下，将1重量份、60~120目大小 的纤维素粉缓慢加入反应釜中，使纤维素粉体处于动态悬浮状态，以液压喷雾的方式往反 应釜中加入0. 4~1. 0重量份体积比为90~98%甲醇或乙醇或异戊醇溶液，维持20~40 分钟；
[0007] (2)纤维素碱化：维持纤维素粉体处于动态悬浮状态，往反应釜中加入0. 2~1. 5 重量份100~150目的粉末氢氧化钠或氢氧化钾，混匀15~30分钟；随后以液压喷雾的方 式加入0. 1~0. 6重量份水进行碱化反应，控制温度在8~25 °C，反应30~240min ;
[0008] (3)醚化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 4~2. 0重量份固体一氯 乙酸，控制温度在46~52°C，反应60~120min ;
[0009] (4)二次碱化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 1~1. 0重量份 100~150目的粉末氢氧化钠或氢氧化钾，控制温度在55~75°C，反应60~120min后，停 止搅拌，降温出料，得到羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾。
[0010] 优选地，在步骤（1)中，所述纤维素粉包括木浆和精制棉纤维。
[0011] 优选地，在步骤（1)~（4)中，搅拌过程中防止物料与反应釜筒壁粘连。
[0012] 优选地，在步骤（2)~（4)中，通过对反应釜表面进行水循环冷却或升温的方式控 制反应釜内部的反应温度。
[0013] 为实现较低有机溶剂用量时有较高反应效率，获得均匀性较好和取代度较高的高 品质产品，本发明提供一种悬浮混匀制备羧甲基纤维素的方法，其制备过程有机溶剂用量 少、反应效率高，产品均匀性和取代度较高，而且制备方法简单，适合企业生产应用。
【具体实施方式】
[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0015] 实施例1
[0016] 在密封、氮气环境中，羧甲基纤维素的制备包括以下步骤：
[0017] (1)纤维素浸润：在80转/分的搅拌速度下，将lkg、100目大小的棉纤维加入反 应釜中，使棉纤维粉体处于动态悬浮状态，以液压喷雾的方式往反应釜中加入〇.9kg体积 比为95%乙醇溶液，维持20~40分钟；
[0018] (2)纤维素碱化：维持棉纤维粉体处于动态悬浮状态，往反应釜中加入0. 9kg100 目的粉末氢氧化钠，混匀18分钟；随后以液压喷雾的方式缓慢加入0. 3kg水进行碱化反应， 控制温度在15°C，反应50min ;
[0019] (3)醚化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 8kg固体一氯乙酸，控制 温度在46~52°C，反应80min ;
[0020] (4)二次碱化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 2kg100 目的粉末氢 氧化钠，控制温度在65°C，反应90min后，停止搅拌，降温出料，得到羧甲基纤维素钠。
[0021] 注：在以上搅拌过程中，通过在各搅拌叶片端部设置与反应釜筒壁贴靠的筒壁清 料刮板，以及在靠近反应釜底部的搅拌叶片上设置与反应釜桶底贴靠的釜底清料刮板，以 防止物料与反应釜筒壁粘连。此外，在以上控温过程中，通过在反应釜表面设置水冷夹套， 通过水循环对反应釜表面温度进行冷却或升温，以达到控制反应釜内部的反应温度的目 的，以下实施例相同，不再赘述。
[0022] 实施例2
[0023] 在密封、氮气环境中，羧甲基纤维素的制备包括以下步骤：
[0024] ⑴纤维素浸润：在80转/分的搅拌速度下，将lkg、60~120目大小的棉纤维缓 慢加入反应釜中，以液压喷雾的方式往反应釜中加入〇. 8kg、体积比为95%乙醇溶液，维持 30分钟；
[0025] (2)纤维素碱化：维持纤维素粉体处于动态悬浮状态，往反应釜中加入1. 1kg、100 目的粉末氢氧化钾，混匀15分钟；随后以液压喷雾的方式缓慢加入0. 3kg水，18°C碱化50 分钟；
[0026] (3)醚化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 8kg固体氯乙酸，打开反 应釜夹套循环水，控制温度在46~52°C，反应80min ;
[0027] (4)二次碱化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 4kg 100目的粉末氢 氧化钾，逐渐升温至70°C，继续反应90分钟后，降温出料，得到羧甲基纤维素钾。
[0028] 实施例3
[0029] 在密封、氮气环境中，所述制备方法包括以下步骤：
[0030] (1)纤维素浸润：在60转/分的搅拌速度下，将1kg、120目大小的纤维素粉缓慢 加入反应釜中，使纤维素粉体处于动态悬浮状态，以液压喷雾的方式往反应釜中加入0. 4kg 体积比为90%甲醇或乙醇或异戊醇溶液，维持40分钟；
[0031] (2)纤维素碱化：维持纤维素粉体处于动态悬浮状态，往反应釜中加入0. 2kg 150 目的粉末氢氧化钠，混匀15分钟；随后以液压喷雾的方式加入0. lkg水进行碱化反应，控制 温度在25°C，反应30min;
[0032] (3)醚化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入2. 0kg固体一氯乙酸，控制 温度在46°C，反应120min;
[0033] (4)二次碱化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. lkg 150目的粉末氢 氧化钠，控制温度在75°C，反应60min后，停止搅拌，降温出料，得到羧甲基纤维素钠。
[0034] 实施例4
[0035] 在密封、氮气环境中，所述制备方法包括以下步骤：
[0036] (1)纤维素浸润：在300转/分的搅拌速度下，将lkg、60目大小的纤维素粉缓慢 加入反应釜中，使纤维素粉体处于动态悬浮状态，以液压喷雾的方式往反应釜中加入1. 〇kg 体积比为98%甲醇或乙醇或异戊醇溶液，维持20分钟；
[0037] (2)纤维素碱化：维持纤维素粉体处于动态悬浮状态，往反应釜中加入1. 5kg 100 目的粉末氢氧化钾，混匀30分钟；随后以液压喷雾的方式加入0. 6kg水进行碱化反应，控制 温度在8°C，反应240min;
[0038] (3)醚化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 4kg固体一氯乙酸，控制 温度在52°C，反应60min;
[0039] (4)二次碱化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入1. 0kg 100目的粉末氢 氧化钾，控制温度在55°C，反应120min后，停止搅拌，降温出料，得到羧甲基纤维素钾。
[0040] 对比例1
[0041] 将撕碎的lkg棉纤维，2kg 55%氢氧化钠水溶液以及1. 5kg的95%乙醇溶液同时 投入捏合机内，控制温度为18°C，搅拌碱化50分钟后，将0. 8kg氯乙酸溶于0. 8kg体积比为 95%乙醇溶液后在60分钟内均匀地喷淋至捏合机内，喷淋时控制温度小于60°C，喷淋结束 后逐渐升温至75 °C，继续反应90分钟，得到羧甲基纤维素钠成品。
[0042] 对比例2
[0043] 将撕碎的棉纤维lkg，2kg55%氢氧化钠水溶液以及15kg95%工业乙醇同时投入 反应釜内，控制温度为18°C，搅拌碱化50分钟后，将0. 8kg氯乙酸溶于0. 8kg体积比为95 % 乙醇溶液后分三次添加，添加时控制温度小于60°C，添加结束后逐渐升温至75°C，继续反 应90分钟，得到粗制羧甲基纤维素钠。
[0044] 效果实施例
[0045] 以实施例1、对比实施例1、对比实施例2中制备的羧甲基纤维素钠进行对比。其 中，取代度采用灰碱法测定（参照《羧甲基纤维素钠最佳工艺制备条件研宄》，科技通报， 1998年第3期），具体公式如下所示：
[0046]
【主权项】
1. 一种羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，在密封、氮气环境中，所述制备方法包 括以下步骤： (1) 纤维素浸润：在60~300转/分的搅拌速度下，将1重量份、60~120目大小的纤 维素粉缓慢加入反应釜中，使纤维素粉体处于动态悬浮状态，以液压喷雾的方式往反应釜 中加入0. 4~I. 0重量份体积比为90~98%甲醇或乙醇或异戊醇溶液，维持20~40分 钟； (2) 纤维素碱化：维持纤维素粉体处于动态悬浮状态，往反应釜中加入0. 2~1. 5重量 份100~150目的粉末氢氧化钠或氢氧化钾，混匀15~30分钟；随后以液压喷雾的方式加 入0. 1~0. 6重量份水进行碱化反应，控制温度在8~25 °C，反应30~240min; (3) 醚化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 4~2. 0重量份固体一氯乙 酸，控制温度在46~52°C，反应60~120min; (4) 二次碱化反应：维持反应物料处于动态悬浮状态，加入0. 1~1.0重量份100~150 目的粉末氢氧化钠或氢氧化钾，控制温度在55~75°C，反应60~120min后，停止搅拌，降 温出料，得到羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾。
2. 如权利要求1所述的羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述纤 维素粉包括木浆和精制棉纤维。
3. 如权利要求2所述的羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，在步骤（1)~（4)中， 搅拌过程中防止物料与反应釜筒壁粘连。
4. 如权利要求3所述的羧甲基纤维素的制备方法，其特征在于，在步骤（2)~（4)中， 通过对反应釜表面进行水循环冷却或升温的方式控制反应釜内部的反应温度。
【专利摘要】本发明提供了一种羧甲基纤维素的制备方法，通过将1重量份、60～120目大小的纤维素粉搅拌至动态悬浮状态后以液压喷雾的方式加入0.4～1.0重量份体积比为90～98％甲醇或乙醇或异戊醇溶液，维持20～40分钟；再加入0.2～1.5重量份100～150目的粉末氢氧化钠或氢氧化钾，混匀15～30分钟；随后以液压喷雾的方式加入0.1～0.6重量份水进行碱化反应，控制温度在8～25℃，反应30～240min；然后加入0.4～2.0重量份固体一氯乙酸，控制温度在46～52℃，反应60～120min；最后加入0.1～1.0重量份100～150目的粉末氢氧化钠或氢氧化钾，控制温度在55～75℃，反应60～120min后，得到羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾。本发明有效降低有机溶剂使用量，反应过程不产生废水，且产品粘度好。
【IPC分类】C08B11-12
【公开号】CN104844715
【申请号】CN201510230861
【发明人】郝军元, 秦伟志
【申请人】郝军元, 秦伟志
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月8日