Способ получения ацетатов целлюлозы

Способ получения ацетатов целлюлозы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii) 440373

G fl H C A H H E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Соииалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ -(61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 03.02.72 (21) 1744494/23-5 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.08.74. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 14.02.75 (5!) М. Кл. С 08b 3/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 677.464(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. К. Пятакина, Ю. Л. Погосов, T. В. Лутовинова, В. H. Кряжев, Ю. В. Моисеев, Г. Е. Заиков, Е. П. Широков, P. Б. Цоколаев и В. И. Сидоров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к способу получения ацетатов целлюлозы для производства пластмасс, волокон, пленок.

Известен способ получения ацетатов целлюлозы, дающий высоковязкие, прозрачные, не содержащие геликов растворы.

Недостатком этого способа является то, что реакцию взаимодействия серной кислоты с уксусным ангидридом проводят при 100 С.

При этом применяют растворитель — уксусную кислоту, метиленхлорид. Для того чтобы реакция в присутствии уксусной кислоты прошла на требуемую глубину, необходимо повышать температуру выдержки этой смеси и концентрацио серной кислоты в смеси или же увеличивать время выдержки. Сама реакция взаимодействия серной кислоты с уксусным ангидридом проходит с выделением тепла, причем количество выделяемого тепла меняется в зависимости от качества и частоты исходных реагентов.

В этих условиях очень трудно осуществлять одинаковый температурный режим выдержки при переходе от одной партии сырья к другой.

Проведение выдержки при нагревании неэкономично и приводит к нестабильности процесса. Кроме того, повышенная температура н большая продолжительность выдержки ведут к разложению продукта взаимодействия серной кислоты с уксусным ангидридом и уксуспой кислотой, что снижает эффект выдержки.

Цель изобретения — устранение отмеченных недостатков и получение ацетатов целлюлозы с улучшенными свойствами, а также со5 кращение продолжительности ацетилирования.

Для этого получение ацетатов целлюлозы проводят в присутствии катализатора, полученного путем выдержки серной кислоты с

10 уксусным ангидридом, причем на 100 вес. ч. уксусного ангидрида берут 1 — 5 вес. ч. серной кислоты, а выдержку осуществляют в течение

20 — 60 мин при 20 — 25 С. Предварительной обработке подвергают пли всю серную кисло15 ту, необходимую для этерификации, или часть ее, предпочтительно 80% от общего веса.

Исключение уксусной кислоты при предварительной подготовке катализатора дало неожиданный технический эффект: несмотря на

20 исключение дорогостоящего компонента— ледяной уксусной кислоты при сохранении времени выдержки и без нагревания, получен двухкомпонентный комплекс серная кислота— уксусный ангидрид, по своим каталитическим

25 свойствам превосходящий известный уровень.

Предложенный резким подготовки катализатора имеет существенные преимущества: экономится ледяная уксусная кислота, не требуется энергетических затрат для подогрева30 ния каталитпческой смеси, 440373 а готового продукта

Анализ готового продукта

Температура ацетилирования, ОС

Количество катализатора

Н,SO4 от веса целлюлозы,,, Продолжительность ацетилироваиия

Цветность, о

Ацетильное число

Прозрачность, о

Содержание связанной серы, о

Среда

Вязкость удельная

СН,С1, СН,С1, СН С4

CHsCOOH

12 час 15 мии

8 час 15 мин

4 час 45 мин

20 — 55

62,1

61,7

61,4

61,89

0,030

0,039

0,022

0,59

0,53

0,521

0,49

80,5

91,3

92,4

1,0

1,5

3,0

6,0

0,0530

0,042

0,0812

0 час 35 мин

В отсутствии уксусной кислоты происходит наиболее полное связывание серной кислоты в комплексе серная кислота — уксусный ангидрид. Эффект выдержки хорошо воспроизводится в лабораторных и промышленных условиях.

При применении катализатора, предварительно обработанного, процесс этерификации протекает плавно, в результате чего сокращается температурный скачок при подаче ацетилирующей смеси, что облегчает регулирование температурного режима и позволяет получить продукт с более однородной структурой, дающей однородные прозрачные растворы. Более полное связывание серной кислоты в комплекс позволяет получать ацетат целлюлозы с пониженным (в два раза) содержанием связанной серы, что повышает его термостабильность.

Поскольку катализатор в связанном виде является мягко действующим, можно увеличить его дозировку и тем самым интенсифицировать процесс ацетилирования, сохранив при этом весь комплекс улучшенных свойств конечного продукта.

Активированную целлюлозу ацетилируют в ,среде уксусной кислоты или метиленхлорида с катализатором — серной кислотой, которую перед подачей в ацетилятор выдерживают с уксусным ангидридом из расчета 1 — 3 вес. ч. серной кислоты на 100 вес. ч. уксусного ангидрида при 20 — 25 С в течение 20 — 60 мин. Выдержанную смесь можно подавать в один или два приема в зависимости от веса партии и условий теплосъема. На выдержку с уксусным ангидридом можно подавать все количество серной кислоты, необходимое для реакции, или часть ее, преимущественно 80 /о от общего веса. По данному режиму процесс ацетилирования можно проводить по периодическому и непрерывному методам.

Пример 1. 100 вес. ч. целлюлозы активируют 40 вес. ч. уксусной кислоты при 45 С в течение 2,5 час, 108 вес. ч. уксусного ангидриХарактеристик

Предмет изобретения

Способ получения ацетатов целлюлозы этерификацией активированной целлюлозы уксусным ангидридом в среде растворителя и в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжитель5

40 да выдерживают с 2,4 вес. ч. серной кислоты в течение 40 мин при 20 — 25 С. К активированной целлюлозе добавляют смесь 664 вес. ч. метиленхлорида, 166 вес. ч. уксусного ангидрида и 0,6 вес. ч. серной кислоты и обрабатывают этой смесью целлюлозу в течение 40 мин при 18 — 20 С. Затем добавляют выдержанную смесь ангидрида с серной кислотой и проводят ацетилирование при постепенном подъеме 20—

40 С до исчезновения непрореагировавших волокон. Гидролиз и высаждение проводят обычным методом. Характеристика готового продукта проведена в таблице.

Пр имер 2. 100 вес. ч. целлюлозы активируют, как указано в примере 1. К активированной целлюлозе добавляют смесь 664 вес. ч. метиленхлорида, 196 вес. ч, уксусного ангидрида и 0,30 вес. ч. серной кислоты и обрабатывают этой смесью целлюлозу в течение 40 мин при 18 — 20 С. Затем добавляют смесь 78 вес. ч. ангидрида и 1,2 вес. ч. серной кислоты, выдержанную как указано в примере 1, и проводят ацетилирование аналогичным образом.

Характеристика готового продукта приведена в таблице.

Пример 3. 100 вес. ч. целлюлозы замачивают в 1300 вес. ч. 80%-ной уксусной кислоты и выдерживают в течение нескольких часов при комнатной температуре. Затем избыток уксусной кислоты отжимают до возможно большей сухости целлюлозы и вытесняют оставшуюся кислоту ледяной уксусной кислотой, Целлюлозу отжимают от избытка ледяной уксусной кислоты до трехкратного веса.

230 вес. ч. уксусного ангидрида выдерживают с 6 вес. ч. серной кислоты при 20 — 25 С в течение 20 мин. К активированной целлюлозе добавляют 400 вес. ч. ледяной уксусной кислоты ,и выдержанную смесь ангидрида с серной кислотой. Ацетилирование ведут при постепенном подъеме температуры от 20 до 55 С ,до исчезновения непрореагировавших волокон целлюлозы. Характеристика готового продукта приведена в таблице. ности ацетилирования и улучшения качества конечного продукта, в качестве катализатора используют смесь уксусного ангидрида и серной кислоты при соотношении 100:1 — 5 соответственно, выдержанную в течение 20—

60 мин при 20 — 25 С.