专利名称：羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺，为化工技术领域。
背景技术：
羧甲基纤维素(CMC)，及其衍生产品聚阴离子纤维素(PAC)属于离子型纤维素醚， 常见为其盐型产品(羧甲基纤维素钠Na-CMC及聚阴离子纤维素钠Na-PAC)，通常经碱化、醚 化、中和及洗涤得到。CMC于1918年由德国人Ε. Jansen发明并取得专利，1924年Chowdhury在德国胶 片厂试验工艺的基础上进行改进，为今后水媒法奠定了基础。1929年德国I.G. Farben公司 首先用水媒法生产出商品名为Tylose HBR的CMC。美国Hercules公司于1943年开始工业 化生产CMC。CMC在我国与1957年首先在上海赛璐璐场投入工业生产，采用的是浸渍压榨水媒 法工艺。20世纪60年代末得到的高取代度高粘度CMC产品在牙膏行业开始应用，到80年 代我国对高取代、耐热、耐盐以及特低、特高粘CMC产品研究开始重视，并有聚阴离子纤维 素(PAC)实验制备研究的报道。1984年原泸州化工厂开始PAC小型试验，并得到PAC产品， 小样泥浆性能测试结果表明，与美国Drispac、德国Antisol泥浆性能基本一致。水媒法(aqueous medium process)是生产CMC的一种常用技术，其生产过程是将 碱纤维素与醚化剂在游离碱和水的条件下进行反应。碱化和醚化过程中，体系不存在醇等 有机介质。水媒法设备比较简单，投资少、成本低，可制取中、低档产品，主要用于洗涤剂、纺 织上浆、黏结剂和普通油田的石油开采等。经过精心的工艺设计，采用更合理结构的设备， 也可制备适用于牙膏、食品等高档CMC产品，所以，水媒法至今仍被相关企业广泛采用。水媒法生产基本过程如下纤维素首先用碱液进行碱化，然后与氯乙酸钠进行醚化处理，再用酸中和后进行 洗涤，经过离心分离后，再经烘干、粉碎得产品。原理可用下列化学反应方程式表示。1)纤维素碱化为碱纤维素Cell-(OH) 3+xNaOH — Cell-(OH) 3_x (CTNa+) x+xH202)氯乙酸转化为氯乙酸钠ClCH2C00H+Na0H — ClCH2C00Na+H203)碱纤维素和氯乙酸钠反应Cell-(OH) 3_x (CTNa+) x+nClCH2C00Na — Cell-(OH) 3_x (ONa) x_n (OCH2COCTNa+) n+nNaCl4)中和、洗涤Cell-(OH)3_x(ONa)x_n(OCH2COO Na+)n+ (x_n)CH3COOH — Cell-(OH)3_n(OCH2COO Na+) n+(x-n) CH3COONa。其中，χ是小于等于3的自然数。反应体系属碱性，在水的存在条件下伴随一些副反应，有羟乙酸钠、羟乙酸等副反应等副产物生成。这些副反应的存在，一方面要消耗碱和醚化剂，降低醚化效率；另一方面， 会导致产物中生成羟乙酸钠、羟乙酸和更多的盐类杂质，对产物的纯化造成困难，影响产物 的使用性能。副反应程度与体系中游离的碱量有关，即与多余的、没有和纤维素生成碱纤维 的碱量有关，游离碱量越高，副反应越强烈。然而，如果碱量不够，就会造成碱化不充分，最 终成品取代度低且不均勻，导致CMC溶液浑浊、不溶纤维多，影响使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺，速度快，周期短， 而且产品纯度高。本发明所述的羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺，将纤维素碱化、醚化后进行中 和、洗涤处理，其特征在于在碱化过程中添加表面活性剂。 表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚，如市售产品平平加。脂肪醇聚氧乙烯醚的加入量控制在纤维素重量的1-10%适宜。脂肪醇聚氧乙烯醚属非离子表面活性剂，具有渗透作用，具有 固定的亲水亲油基 团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。纤维素的结构为致密的晶格或半晶格结构，基本不溶于水，也较难与醚化剂反应。 碱化过程中，碱液渗透入晶区，使晶格溶胀，此时脂肪醇聚氧乙烯醚可迅速破坏晶格结构， 使碱化变得更为容易，从而使受约束的OH基恢复活性，顺利醚化，并且碱液的使用量也相 应减少。本发明反应体系中，因为表面活性剂的存在，使反应时间大幅度缩短，反应快，周 期短，产量高，并且液碱使用量大量减少的同时，氯乙酸的用量也大幅度减少，节省了成本， 又减少了副反应的产生，因此减少了杂质，提高了产品纯度。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1将48%重量浓度的液碱(氢氧化钠)与95% ν/ν酒精按体积比1 1配制成碱 溶液备用；将97. 5wt%纯度的一氯乙酸与95% ν/ν酒精按体积比2 1. 5比列配制成酸溶 液备用；在捏合机中投入200Kg预先粉碎的1000#精制棉，并将4Kg脂肪醇聚氧乙烯醚(平 平加0-03)溶于700L碱溶液中，在低温16-18°C下缓慢加入捏合机中，搅拌碱化30min ；缓 慢加入200L酸溶液，在加入过程中保持温度在35-37°C ；并在加完后快速升温至83_85°C， 密封搅拌醚化30min。反应结束后，以5m370% ν/ν的酒精溶液洗涤，并以经汽提机回收酒精后，由振动流 化床烘干。实施例2将48%重量浓度的液碱与95% ν/ν酒精按体积比1 1配制成碱溶液备用；将97. 5%纯度的一氯乙酸与95% ν/ν酒精按体积比2 1. 5比列配制成酸溶液备用；在捏合机中投入200Kg预先粉碎的1000#精制棉，并将IOKg脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加0-08)溶于700L碱溶液中，在低温18-20°C下缓慢加入捏合机中，搅拌碱化25min ； 缓慢加入200L上述酸溶液，在加入过程中保持温度在36-38°C ；并在加完后快速升温至 85-86 0C，密封搅拌醚化25min。反应结束后，以5m370v/v的酒精溶液洗涤，并以经汽提机回收酒精后，由振动流化 床烘干。实施例3将48%重量浓度的液碱与95% ν/ν酒精按体积比1 1配制成碱溶液备用；将97. 5%纯度的一氯乙酸与95% ν/ν酒精按体积比2 1. 5比列配制成酸溶液 备用；在捏合机中投入200Kg预先粉碎的1000#精制棉，并将16Kg脂肪醇聚氧乙烯醚 (平平加0-03)溶于650L上述碱溶液中，在低温22-24°C下缓慢加入捏合机中，搅拌碱化 25min ；缓慢加入180L上述酸溶液，在加入过程中保持温度36_38°C ；并在加完后快速升温 至83-85 °C，密封搅拌醚化25min。反应结束后，以5m370v/v的酒精溶液洗涤，并以经汽提机回收酒精后，由振动流化 床烘干。实施例1-3表示了不同脂肪醇聚氧乙烯醚用量对产品性能的影响情况，结果见表
Io实施例4将48%重量浓度的液碱与95% ν/ν酒精按体积比1 1配制成碱溶液备用；将97. 5%纯度的一氯乙酸与95% ν/ν酒精按体积比2 1. 5比列配制成酸溶液 备用；在捏合机中投入200Kg预先粉碎的30#精制棉，并将8Kg脂肪醇聚氧乙烯醚 (平平加0-03)溶于600L上述碱溶液中，在低温20-22°C下缓慢加入捏合机中，搅拌碱化 25min ；缓慢加入230L上述酸溶液，在加入过程中保持温度34_35°C ；并在加完后快速升温 至84-85 °C，密封搅拌醚化25min。反应结束后，以5m370v/v的酒精溶液洗涤，并以经汽提机回收酒精后，由振动流化 床烘干。实施例5将48%重量浓度的液碱与95% ν/ν酒精按体积比1 1配制成碱溶液备用；将97. 5%纯度的一氯乙酸与95% ν/ν酒精按体积比2 1. 5比列配制成酸溶液 备用；在捏合机中投入200Kg预先粉碎的木浆(聚合度相当于30#精制棉)，并将SKg脂 肪醇聚氧乙烯醚(平平加0-08溶于600L上述碱溶液中，在低温19-20°C下缓慢加入捏合机 中，搅拌碱化25min ；缓慢加入230L上述酸溶液，在加入过程中保持温度37_38°C ；并在加完 后快速升温至83-84°C，密封搅拌醚化25min。反应结束后，以5m370v/v的酒精溶液洗涤，并以经汽提机回收酒精后，由振动流化 床烘干。
实施例4-5表示了脂肪醇聚氧乙烯醚用量对不同原料产品性能的影响情况，结果 情况见表2。表1.不同脂肪醇聚氧乙烯醚用量对产品性能的影响情况表 IIi Γ~~Ζ
^n 精制 gpt τ醉)六龙τ 聚氧乙碱化时 时 ,J^it 而伴许 序号 《 , 碱浴涖，L fe浴涖，L ^jfiim. _ (布氏粘 取代度
棉，kg 布醚用 间，mm 间， 度)
_量，kg_min_
实施例 1 200700200830 30 2040 090~
实施例 2 2007002001025 25 1980 0.92
实施例 3 2006501801625 25 1880 0.91表2.脂肪醇聚氧乙烯醚用量对不同原料产品性能的影响情况表
脂肪醇 20/禾占广
序号 200Kg碱f夜酸溶液，Lf化时，dm取代度
LOTBiffl 丨曰J，mm 间， 度)
_量，kg_min_
30#精制 实施例 4600230825 25 2001.00
棉
实施例 5 木浆 650180825 25 1721.0权利要求
一种羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺，将纤维素碱化、醚化后进行中和、洗涤处理，其特征在于在碱化过程中添加表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺，其特征在于表面活性剂 采用脂肪醇聚氧乙烯醚。
3.根据权利要求2所述的羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺，其特征在于脂肪醇聚氧 乙烯醚的加入量为纤维素重量的1_10%。
全文摘要
一种羧甲基纤维素水媒法快速生产工艺，将纤维素碱化、醚化后进行中和、洗涤处理，其特征在于在碱化过程中添加表面活性剂。所述表面活性剂优选采用脂肪醇聚氧乙烯醚。本发明反应体系中，因为表面活性剂的存在，使反应时间大幅度缩短，反应快，周期短，产量高，并且液碱使用量大量减少的同时，氯乙酸的用量也大幅度减少，节省了成本，又减少了副反应的产生，因此减少了杂质，提高了产品纯度。
文档编号C08B11/12GK101830991SQ201010192069
公开日2010年9月15日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者李乐旭, 王玉鹏 申请人:淄博联技化工有限公司