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羥丙基甲基纖維素制備工藝

首先制得合格的堿纖維素,然后與醚化劑反應(yīng)、中和余堿、產(chǎn)物分離純化,干燥、粉碎得到產(chǎn)品。

通常的淤漿法技術(shù)制備HPC時(shí),堿纖維素一般以粉狀漿粕或粉碎后的精制棉為原料,分散在有機(jī)稀釋劑中,與NaOH水溶液于室溫下作用而制得。常用的有機(jī)稀釋劑有醇(如異丙醇、叔丁醇),丙酮,也有用醚化劑環(huán)氧丙烷。 堿纖維素的組成對(duì)于制取水溶性良好、反應(yīng)均勻的產(chǎn)品是至關(guān)重要的,適宜的組成是纖維素與NaOH的物質(zhì)的量比為1:(0.2~0.4);水性色漿與纖維素原料質(zhì)量比為1:(0. 15~0. 30),水含量應(yīng)盡可能低以減少副反應(yīng)。稀釋劑與纖維素質(zhì)量比,視反應(yīng)設(shè)備不同在3~15:1之間變動(dòng)。

醚化反應(yīng)所用的有機(jī)稀釋劑可以是堿化時(shí)所用的IPA、TBA等,也可以使用非極性的如己烷、甲苯等或混合物。一般認(rèn)為50℃以下反應(yīng)速度很慢,而80℃以上副反應(yīng)很快,因而反應(yīng)溫度以55~85℃為宜,反應(yīng)時(shí)間為5~lOh。HPC的純化比HEC簡(jiǎn)單得多,只須將中和分離出來(lái)的粗品放入85℃以上熱水中反復(fù)漂洗,就可將水溶性鹽、丙二醇等雜物除去,達(dá)到純化目的。低取代的HPC可通過(guò)普通淤漿工藝制備。而高取代度HPC的生產(chǎn)則用兩

步法以避免堿化過(guò)程中過(guò)度膨脹,有利于提高溶解性、環(huán)氧丙烷的利用率及產(chǎn)品純度。堿化過(guò)程中的惰性溶劑可以是3~5個(gè)碳原子的醇(如異丙醇、戊醇、叔丁醇)、二氧六環(huán)、丙酮和環(huán)氧丙烷,而醚化過(guò)程的非溶劑可以采用脂肪烴和芳香烴,還有烷基醚等。得到的HPC可用熱水洗滌(因?yàn)樗?5℃以上不溶),分散性很好的HPC產(chǎn)品最盾還可以用乙二醛處理后再干燥并包裝。許多專(zhuān)利已經(jīng)報(bào)道了關(guān)于處理過(guò)程的改進(jìn)方法,包括中間步驟的堿纖維素的干燥、堿纖維素的浸潤(rùn)以降低NaOH的濃度、在羥丙基化反應(yīng)過(guò)程中用胺催化劑等。 以下列舉兩個(gè)HPC的生產(chǎn)工藝。

 

(1)將100份木漿粕(100目)、50~100份IPA和280份PO加入捏合機(jī) 中,在Nz氛圍下攪拌20min。然后將溫度升至60℃并在此溫度下反應(yīng)5h,升溫 至70℃反應(yīng)th。分離反應(yīng)混合物,粗產(chǎn)物放人90℃左右熱水進(jìn)行中和、洗滌, 純化后產(chǎn)物經(jīng)離心脫水、十燥得到HPC。其MS為3.6,醚化效率為46. 0%, 在水和乙醇中溶解,2%溶液的透光率在95%以上。如果原料漿粕細(xì)度達(dá)不到 100目以上,或者增大1PA和PO用量,都會(huì)降低MS和醚化效率。

(2)將l份粉狀漿粕加入由13份TBA、1.4份水和0.1份NaOH組成的混 合物中,在25—40℃下攪拌混合th制得堿纖維紊漿料。離心過(guò)濾除去大部分 TBA后得壓榨比為1.52、含纖維紊61.3%、NaOH6.3%、水15. 4%和 TBA17.O%的堿纖維素。將此堿纖維素6.5份加入醚化反應(yīng)器,用氮?dú)庵脫Q空 氣后加入28份己烷和6.4份PO,攪拌、升溫,枉80℃反應(yīng)3h。此時(shí)已生成的 HPC的MS為2.3。冷卻反應(yīng)混合物至50℃,加入2份水和3.6份PO,再將溫 度升至80℃反應(yīng)2h左右。中和、分離出粗產(chǎn)物并用熱水洗凈,干燥、粉碎得產(chǎn) 品HPC。其MS為3.5,醚化效率為50%,在水、甲醇、乙醇和IPA、TBA中 溶解,2%溶液的透光率在93%以上。

理論分析與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)都表明,對(duì)纖維素原料進(jìn)行充分粉碎是必要的。粉碎可 以降低纖維素的結(jié)晶度、提高反應(yīng)的可及度,也易使其更均勻地分散在惰性介質(zhì)