Способ получения простых сульфо-алкиловых эфиров целлюлозы

Способ получения простых сульфо-алкиловых эфиров целлюлозы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ 6ТИЛЬСТВУ (is)6774 3 2

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01D2,,73. (21) 1560137/23-04 (Р М К„з

С 08 В 11/00

С 09 К 7/02 с присоединением заявки ЙоГосударственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 070781. Бюллетень ИВ 25 (53) УДК 6614728. ° 8 (088. 8) Дата опубликования описания 070781

Г.Н. Смирнова, И.В. Каталевская, В.A. Петренко, f

М.В.Прокофьева, Ю.A.Êîìÿêîâ, М.Й.Липкес и A.Н.ананьев (72) Авторы изобретеиия (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТЫХ СУЛЬФОАЛКИЛОВЫХ

ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

1 .Изобретение относится к усовершенствованному способу получения простых. водорастворимых сульфоалкиловых эфиров целлюлозы, используемых для стабилизации буровых растворов в условиях полиминеральной агрессивной среды.

Низшие сульфоалкиловые водорастворимые эфиры целлюлозы (сульфометил- 10 сульфоэтилцеллюлоза и смешанные сульфоэтиловые эфиры целлюлозы) получают в основном взаимодействием щелочной целлюлозы или ее алкилового эфира с соответствующим галогеналкансульфонатом f.l). 15

Высшие сульфоалкиловые эфиры целлюлозы получают взаимодействием щелочной целлюлозы с сульфоалкилирующим агентом пропан, 1,4-бутан- илн изоамилсультонами при температуре 20 35-90, мольном соотношении целлюлозагмоносультон,щелочь 1:1 4,6:1 7 в течение 3 - 72 ч в отсутствии органических разбавителей йли в их среде. В качестве органических разба- 25 вителей используют изопропиловый спирт, диоксан, ацетон.

Наибольшая степень замещения сульфоалкиловыми группами достигается тогда, когда на моль целлюлозы 30 берут 2 мдля едкого натра, 2 моля сультона и ведут синтез при температуре 35-50ОС.

Сульфоалкиловые эфиры целлюлозы растворимы в воде при степени замещения сульфоалкиловымн группами О, 3 и выше (2).

Этот способ получения высших сульфоалкиловых эфиров целлюлозы основан на использовании чистых суль« тонов

Однако получение сультонов протекает в очень специфических условиях и требует специального оборудования, что влечет повышение себестоимости продуктов на их основе. Наряду с этим качество целевого продукта не в полной мере отвечает предьявляеьым требованиям {нет равномерного распре-, деления заместителей в эфирах).

Целью изобретения является повыаение качества целевого эфира целлюлозы, т.е. обеспечение возможности его использования в полиминеральной агрессивной среде.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе в качестве сульфоалкилирующего агента используют смесь изомерных 1,4- и

2,4-бутансультонов, содержащую 5 2011

7412

67 с и н-бутилового эфира хлорбутансульфокислоты, и процесс ведут при мольном соотношении щелочной целлюлозы или ее простого эфира и сульфоалкилирующего агента, равном 1:1-2.

Следует отметить, что н-бутиловый ,эфир хлорбутансульфокислоты, проявляющий поверхностно-активные свойства, получается при циклизации н-бутилового эфира хлорбутансульфокислоты.

Желательно сульфоалкилирование проводить при соотношении реагентов (в молях) целлюлоза:сульфоапкилирующий реагент:щелочь 1:1 — 2:2. Также целесообразно использовать сульфоалкилирующую смесь, в которой 1,4и 2,4-бутансультона к н-бутиловому эФиру хлорбутансульфокислоты находйтся -в соотношении (в %) 80-95:

:20-5, а соотношения между 1,4- и

2,4-бутансультонами (в %) составляет

34,7-45,2:44,2-47,2.

Для сульфоалкилирования можно использовать также не только щелочную целлюлозу, но и любые простые эфиры целлюлозы (алкиловые, оксиалкиловые, карбоксиалкиловые) непосредственно после их синтеза (т.е. без нейтрализации).

Согласно изобретению, водорастворимые сульфоалкиловые эфиры целлюлозы получают следующим образом.

Для синтеза гомосульфоалкилового эфира исходную целлюлозу предварительно превращают в щелочную обработкой 16-20%-ным раствором едкого натра при температуре 18-22 С в течение одного часа, затем отжимают до степени отжима 2,36-2,6 и измельчают. Измельченную щелочную целлюлозу обрабатывают смесью 1,4- и

2,4-бутансультона с указанной примесью и н-бутилового эфира хлорбутансульфокислоты в количестве 1,2 мо лей на моль целлюлозы при температуре 20-55 С в течение 8-2 ч соот ветствейно в аппарате с эффективной системой перемешивания.

Для получения смешанных сульфоалкиловых эфиров целлюлозы используют синтезированные известным способом простые эфиры целлюлозы со степенью замещения 0,2-0,8 непосредственно после их синтеза (без очистки). Сульфоалкилирование простых эфйров целлюлозы проводят в условиях,аналогичных условиям получения гомосульфоалкиловых эфиров целлюлозы при использовании 0,4-0,6 моль сульфоалкилирующей смеси на моль простого эфира целлюлозы.

По окончаний .синтеза продукт нейтрализуют уксусной-кислотой, промывают 80%-ным этиловым спиртом, сушат при температуре 70 С.

Полученные таким образом сульфобутиловые эфиры целлюлозы имеют сте пень замещения по сульфобутиловым группам 0,5-0,8, хорошо растворимых в воде.

Осуществление способа показано на следующих примерах.

Пример 1. 80 г древесной сульфитной целлюлозы предварительно обрабатывают 18%-ным водным раствором едкого натра в течение часа при температуре 18-22 С и модуле

1:10. Щелочную целлюлозу отжимают до степени отжима. 2,6 и измельчают.

Полученную щелочную целлюлозу .обрабатывают в аппарате с эффективной системой перемешивания сульфоалкилирующей смесью, состоящей из 1,4-, t5

2,4-бутансультона и н-бутилового эфира хлорбутансульфокислоты в соотношении (в %) 45,2:47,2:7,6 в количестве 145 r в течение 2 ч нри температуре 55 С.

По окончании процесса реакционную

20 массу нейтрализуют уксусной кислотой до исчезновения слаборозовой окраски по фенолфталеину. Продукт проьывают

80%-ным этиловым спиртом, сушат в сушильном шкафу и анализируют на содер25

Полученная сульфобутилцеллюлоза имеет степень замещения по сульфобутиловым группам 0,67, полностью растворяется в воде.

П р и м e p 2. 80 r дАвесной сульфитной целлюлозы предварительно обрабатывают 16%-ным водным раствором едкого натра в течение часа при температуре 18-22 С и модуле 1:10. Щелочную целлюлозу отжимают до 2,36кратного веса и измельчают.

Полученную щелочную целлюлозу сульфоалкилируют смесью, аналогичной по составу смеси примера 1 в количестве 73 r в течение двух часов при

40 температуре 55ОC. IIo окончании процесса обрабоТки реакционной массы, как в примере 1.

Полученная сульфобутилцеллюлоза содержит 0,61 сульфобутильных групп

45 на элементарное звено целлюлозы и полностью растворяется в воде.

Пример 3. Щелочную целлюлозу, полученную как описано в примере

1, обрабатывают сульфоалкилирующей

50 смесью, состоящей из 1,4- 2,4-бутансультона и н-бутилового эфира хлорбутансульфокислоты в соотношении (в Ъ) 34,7:44,2:21,1 в количестве . ,127 г в течение 2 ч при 55ОС-. По окончании процесса обработка реакционной массы, как в примере 1.

Полученная сульфобутилцеллюлоза имеет степень замещения 0,5 по суль-, фобутильным группам, полностью растворима в воде.

Щ Пример 4. 230 г щелочной оксиэтилцеллюлозы, полученной известным способом, с мольной степенью замео щения 0,35 сульфоалкилируют смесью,,аналогично примеру l состава, в количестве 0,9 моля на моль оксиэтилцел677412 люлоэы в течение 2 ч при туре 55 С. Обработку полученн ционной массы ведут, как в пр

Полученная оксиэтилсульфобути лоза имеет степень замещения фобутильным группам 0,52 и по растворяется в воде.

Пример 5. 208 г щело метилцеллюлозы, полученной из способом, со степенью замещен метоксильным группам 0,43 сул лируют смесью, аналогичного и

2 состава в количестве 0,48 м моль метилцеллюлозы в условия мера 4. Полученная метилсульф целлюлоза имеет степень замещ по сульфобутиловым группам О, полностью растворяется в воде

Пр и ме р 6. 160 гщело карбоксиметилцеллюлозы со сте .замещения по карбоксиметильны пам 0,5, полученной известным собом, обрабатывают сульфоалк темпера- щей смесью аналогичного примеру 2. ой реак- состава в количестве 0,4 моля на имере 1. моль карбоксиметилцеллюлозы в услолцеллю- виях, одинаковых с примером 4. Нейтпо суль- рализацию, промывку и сушку продукта

JIHocTbto 5 ведут, как в примере 1. Замещение карбоксиметилсульфобутилцеллюлозы чной сульфобутиловыми группами 0,4..Провестным дукт tloJIHocTblo растворяется в воде. ия по Применение указанных эфиров в ьфоалки- 1О глинистых буровых раствбрах, в каримеру:- честве реагента-стабилизатора покаоль на зывает, что гомосульфобутиловые и х при- смешанные сульфобутиловые эфиры обутил- целлюлозы обладают повышенной солеейия и термостойкостью по сравнению с

5, известными ранее стабилизаторами. !

Характеристика буровых раствочной ров в присутствии 1% СаСВ и 25% НаС9 пенью в присутствии 1,5В технического м груп- сульфоалкилового эфира целлюлозыспо- 20 оксиэтилсульфобутилцеллюлозы покаилирую- зана в таблице.

r/см В мл СНС мг/см

1,34 2,5 1 63/160

36/120

15 8,5 о

Т, С Т сек

12

39 1,33

120

После охлаждения 13. 40 1,33 1,34 3 4,5 75/150

66/135

150

27 15

После охлаждения

ВНИИПИ Заказ 9194/37 Тираж 533 Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

14 20 1, 33 1, 33 4 5 81/100

45/129

Ю

П р и м е ч а н и е . Т о - условная вязкость;

g — удельный вес бурового раствора;

 — водоотдача1

СНС вЂ” статическое напряжение сдвига.

Как видно из представленных . 45 люлозы: сульфоалкилирующий агент данных, буровые растворы имеют хоро- 1:1-2. шую термическую стабильность. 2. Способ по п. 1. о т л и ч а юшийся тем, что смесь изомерных

Формула изобретения l,4 и 2,4-бутансультонов беру в

I соотношении 34, 7-4 5, 2: 4 4, 2-4 7, 2 .

1. Способ полУчениЯ пРостых сУль- 3, Способ по пп, 1-2, о т л фоалкиловых эфиров целлюлозы взаимо- ч а ю шийся тем, что простой действием щелочной целлюлозы или ее эфир целлюлозы сульфоалкилируют непростого эфира с сульфоалкилирующим посредственно после его синтеза. агентом, отличающийся . . Источники информации, тем, что, с целью повышения качества 55 принятые во внимание при экспертизе

1целевого продукта в качестве сульфо- 1. Патент США Р 2811519> алкилирующего агента используют смесь кл. 260-231, 1965. изомерных 1,4- и 2,4- бутансульфонов, 2., Н.Н. Шарыгина и др. Исследбсодержащую 5-20% н-бутилового эфира ванне реакции О-алкилирования целлю« хлорбутансульфокислоты, и процесс 60 лозы сультонами, ж. ВИС,Х, серия Б проводят при мольном соотношении цел- Р 6, с. 438-441, .1968.