Способ активации целлюлозы
Патент 952852
Авторы
Классы МПК
Способ активации целлюлозы
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Iiii 952852
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 190281 (21) 3248855/23-05 сприсоединениемзаявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 230882. Бюллетень № 31
Дата опубликования описания 230882
1и)М.К .
С 08. В 1/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 661. 728. .8(088.8) (72) Авторы изобретени
1 1
«»
Ордена Трудового Красного Знамени институт химии древесины,„
AH Латвийской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Изобретение относится к химической технологии, в частности к повыше. нию химической активности целлюлозы, и может быть использовано при химической переработке целлюлозы для получения вискозы, ацетатных волокон, нитроцеляюлозы, простых эфиров целлюлозы и других продуктов.
Известен способ активации целлюлозы путем предварительной обработки ее агентом (вода, жидкий аммиак), в котором происходит набухание целлюлозы, с последующим вытеснением этого агента различными полярными и неполярными жидкостями или их парами 1.1).
Однако активация целлюлозы достигается путем заполнения агентом, вы» зывающим набухание целлюлозы,ультрамикроскопических пространств между кристаллическими участками целлюлозы и последующим вытеснением этого агента органическим растворителем или его парами. В результате такой обработки не происходит уплотнение цепей целлюлозы, т.е. увеличивается активная поверхность целлюлозы и ее доступность при последующей химической переработ1 ке.
Основной недостаток этого спосо- ба — высокий расход вытесняющего реагента. Например, при вытеснении воды из набухшей целлюлозы уксусной кислотой требуется по меньшей мере стократное количество ледяной уксусной кислоты от веса целлюлозы. В случае вытеснения агента парами вытесняющего реагента, расход последнего снижается, но возникает необходимость в специальном оборудовании, обеспечивающим фиксацию активного состояния целлюлозы в предельно короткий срок, что трудноосуществимо.
Наиболее близким к изобретению является способ активации целлюлозы
15 путем обработки ее газообразным ам". миаком в автоклаве под давлением
0,5-0,7 ИПа в течение 1-2 ч при комнатной температуре с последующим удалением и регенерацией активирующего
20 .агента.
В .этом случае активация целлюлозы достигается, во-первых, за счет ослабления водородных связей и снижения плотности упаковки макромолекул целлюлозы, во-вторых, эа счет перехода кристаллической модификации при,родной целлюлозы — целлюлозы I — в более реакционноспособную кристаллическую модификацию — целлюлозу III.
И, в-третьих, за счет разрушения пер952852 4
1 ничных стенок клеток целлюлозы, нызынаемого резким снятием давления в антоклаве по окончании, обработки целлюлозы газообразным аммиаком,(2 ).
Недостатками этого способа активации целлюлозы являются необходимость 5 затраты времени на полный вывод активирующего агента иэ обработанного материала и, происходящая при этом, усацка конечного продукта эа счет контракции клеточных стенок целлюло" зы, достигающая 2,0-2,2% от исходного объема целлюлозы.
Цель изобретения — повышение эффективности активацни и реакционной способности целлюлозы. 15
Постанленная цель достигается тем, что согласно способу активации целлюлозы газообразным аммиаком при комнатной температуре под давлением 0,5- »
0,7 МПа 1-2 ч, целлюлозу дополнительно обрабатывают газообразным ангид-, ридом угольной, серной или уксусной кислот под давлением О, 1.5-0,8 МПа
3-15 мин.Последующая обработка модифицированной целлюлозы газообразным ангидридом кислоты дает следующие преимущества: сокращается продолжительность процесса активации эа счет исключения операции по удалению аммиака, заключенного как н ультрамикроскопических пространствах целлюлозы, так и связанного находящейся там водой ; фиксируется активное (разрыхленное) состояние целлюлозы после обработки ее газообразным аммиаком 35 эа счет образования во всех, даже ультрамикроскопических пространствах, солей аммония, не позволяющих "захлопнуться" макромолекулам целлюлозы после активации; образование солей 40 аммония обусловливает химическое связывание эаключенных в целлюлозе аммиака и воды, в результате чего отпадает необходимость и уцалении воды из актиниронанной целлюлозы при ее последующей химической переработке; образовавшиеся соли аммония служат катализатором при дальнейшей химической переработке актинированного целлюлозного сырья, например при ацетилировании.
Способ осуществляют следующим образом.
Вначале автоклав заполняют исходной целлюлозой, герметиэируют и накуумируют до давления -0,1 МПа, затем заполняют его газообразным аммиаком до давления 0,5-0,7 МПа и при этом давлении целлюлозу обрабатывают в течение 1-2 ч. После этого н автоклав вводят газообразный ангид- 6О рид под.давлением, на 0,05-0,1 МПа превышающим избыточное давление аммиака в антоклаве. Возможно также после окончания модификации целлюло. зы аммиаком давлений в автоклаве 65 снять до атмосферного, а газообраэ- ные ангидриды кислот вводить при избыточном давлении 0,15-0,20 МПа.Такой способ несколько упрощает ввод н автоклав газообразных ангидридов, но ведет к увеличению продолжительности обработки. Реакция образования солей аммония в активируемай целлюлозе происходит в течение 35 мин. Контроль за протеканием реакции можно осущестнлять как по времени протекания, так и по изменению давления в автоклаве. Вначале, при введении ангидрида в автоклав, давление н нем снижается за счет реакции образования солей аммония, а по окончании этой реакции давление начинает расти и достигает давления, под которым подают газообразный ангидрид. Это и служит признаком окончания процесса обработки. По окончании .активации автоклав вентилируется
4 активированная целлюлоза готова для дальнейшей химической переработки.
Пример 1. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную воздушносухую сульфитную целлюлозу общей массой 0,1 кг. После герметизации автоклав вакуумируют до -0,1 МПа, а затем заполняют газообразным аммиаком до избыточного давления 0,7 МПа.При этом давлении ведут обработку целлюлозы аммиаком при комнатной температуре н течение 1 ч. После этого в автоклав вводят углекислый газ СО> под давлением 0,8 МПа.Обработку модифицированной аммиаком целлюлозы ангидридом угольной кислоты ведут н течение 3 мин при комнатной температуре. Физико-химические свойства полученной активированной целлюлозы приведены н таблице.
Пример 2. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную ноэдушносухую азотнокислую целлюлозу общей массой 0,1 кг. Обработку целлюлозы газообразным аммиаком проводят при избыточном давлении 0,5 МПа н течение
2 ч,после чего в автоклан вводят газообразный сернистый ангидрид SO под давлением 0,55 МПа. Обработку модифицированной аммиаком целлюлозы ангидридом сернистой кислоты ведут в течение 5 мин при комнатуойотемпературе.
Физико-химические свойства полученной целлюлозы приведены в таблице.
Пример 3. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную ноздушносухую сульфатную целлюлозу общей . массой 0,1 кг. Обработку целлюлозы аммиаком проводят .аналогично примеру 2, после чего давление в антоклаве снижают до атмосферного и в него вводят газообразный уксусный ангидрид (СНЗСО) 0 под давлением 0,15 МПа.
952852
Обработку модифицированной аммиаком целлюлозы ангидридом уксусной кислоты ведут в течение 15 мин при комнатной температуре. Физико-химические свойства полученной целлюлозы приведены в таблице.
952852 о о, 1 ь
% !
%!
Г 1 с о
1 1 ! Ю 1 д х 9 1
I I gН6) 1
Ц ХФ О
ЕО I Ve a< а Q
ХИ! 1
О!Ох!
ОХI.ХФЯ !<Ч
ХИ1НЦ ФХ
1ои11аа а>,19ХЕОаэ хЕ I Хх;!1 -И но
Owl
lO 9 1 1 . 1
9911. !wl а1,1 i 3п х
0911:нхцмаа!
О!."1>X99Oa9
1иВХ g-Z
%
С ) -1
° Ф с dd о со
1 1 г о о
Г ) с
Ю о
СО
C) ф
Yl с (ч ) о
Ю
C) ,-!
Ю
Ch ь
tA с
Ю СЧ
Р )
% Ч с Ч сЧ с
C) 1
1 ! 1
I
1 о х н ! о
1 9
Ц о о с о а с с а о .
Ф
СЧ
1 о
1 о и
И
>ь
0 ) с3
Ю ь !
Ю
С )
Р3
% Ч ф Я хо х он е и
l 1 I
l Н !»
1 Х Е
I В 1 Я д о
I I Х I
1их3 (Ч с (\!
N e ъ с
<ч о
Щ с
ГЧ о
Ю
СО о О с
9 Э ъ
0 ВЮ
О Я О
ohio
ЧЭ
c . о
СО
<Ч
Ю
%-1 о
I
Ю
1О
М ь
%-! о хок1: аахм я
Х 9 Х
1
I (М
I Г
1 1
1 О1 о
I СО Ю
EO с 1 о о
lA
I о х
9 к х ю н х х
CO Ф
1 - о
I о
Ю !
Ю
r c о
О\
О1 о О1
Ю давя одц хи !".
И Э х! о у о х ц х
Е
Ж с н хо
И !do о
Е
2 о
1. Ц
1 Я
1 Э
I 1
Ы х х
1 K
1 0
1 Э
1 Ц о ! v х о ак
9 Н Ц н ее и и
0 m х д н х и их х оэ э ах
O 9 х .х н
u o! К 1
9 Я о дхцм хх нця
ИФ»ФЕО
ы хив ц о
0 х
Ц
Ц х
L»
Ф
Х
Е
Ф
А
Ю о и о
Е
Э ф х
4 х
М ф
Й 9 э х х ое ах н э х н х х !
d Х н й5
ОФ
9 а щ н х
9 Х х х х
9 а
Фих
0 Х
ФФЕ
Цл о оо
952852
10. Составитель Т.Мартинская
Редактор H. джуган Техред M.Êîøòóða Корректор О. Билак
Заказ 6202/37 Тираж 514 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4
Из приведенных в таблице данных физико-химических свойств следует, что предлагаемый способ активации це-, ллюлозы дает возможность .Увеличить объем капилляров и капиллярную впитываемость, снизить степень кристаллич- 5 ности и, тем самым, повысить аморфность активированной целлюлозы, что, в свою очередь, способствует повышению реакционной способности конечного продукта. Активированная заявляемым способом целлюлоза ацетилируется в 1,6 раза быстрее и при нитровании содержит азота на 0,5-0,6% больше, чем целлюлоза, активированная по известному способу.
Формула изобретения
Способ активации целлюлозы обработкой газообразным аммиаком при комнатной температуре под давлением
0,5-0,7 MIla 1-2 ч, о т л и ч а ю— ! ц и и с я тем, что, с целью повыше ния эффективности процесса и реакционной способности целлюлозы, последнюю дополнительно обрабатывают газообразным ангидридом угольной, серной или уксусной кислот под давлением 0,15-0,8 МПа 3-15 мин.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Ю 335954, кл. С 08 В 1/00,1969.
2. Авторское свидетельство СССР по, заявке 9 2878140723-05, кл. С 08 В 1/02, 1980 (прототип).