以高固体物工艺制备纤维素醚的方法、所获得的产物以及所述产物的用途技术

本发明专利技术提供了以基本上不使用有机溶剂作为反应和/或洗涤介质的高固体物工艺生产纤维素醚的方法。在本发明专利技术的方法中，第一碱化步骤通过使用高固体物含量的纤维素纸浆和固体氢氧化钠实施。随后是醚化步骤，其中固体物含量优选进一步增加且优选使用固体醚化反应物。由于没有有机溶剂用作反应介质，因此，本发明专利技术的方法能够在显著节省能量和投资成本的情况下直接由未曾干燥过的纸浆生产纤维素醚。所述方法特别适合生产具有低取代度(DS<0.3)的羧甲基纤维素钠盐(CMC)。所得到的非水溶性或低水溶性的羧甲基化纤维素纤维适合于例如生产微纤化纤维素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了以基本上不使用有机溶剂作为反应和/或洗涤介质的高固体物工艺生产纤维素醚的方法。在本专利技术的方法中，第一碱化步骤通过使用高固体物含量的纤维素纸浆和固体氢氧化钠实施。随后是醚化步骤，其中固体物含量优选进一步增加且优选使用固体醚化反应物。由于没有有机溶剂用作反应介质，因此，本专利技术的方法能够在显著节省能量和投资成本的情况下直接由未曾干燥过的纸浆生产纤维素醚。所述方法特别适合生产具有低取代度(DS<0.3)的羧甲基纤维素钠盐(CMC)。所得到的非水溶性或低水溶性的羧甲基化纤维素纤维适合于例如生产微纤化纤维素。【专利说明】W高固体物工艺制备纤维轰離的方法、所获得的产物W及 所述产物的用途
本专利技术涉及能够W基于水（没有有机溶剂）的工艺生产碱纤维素作为中间体并进 一步離化所述纤维素材料W生产纤维素衍生物、特别是纤维素離的方法。可由所述碱纤维 素制得的纤维素離包括但不限于/尤其是：駿甲基纤维素（CMC)、駿己基纤维素（CEC)、甲基 纤维素（MC)、己基纤维素巧C)、轻己基纤维素（肥C)、己基轻己基纤维素巧肥C)、轻丙基纤 维素化PC)。 所述離化的纤维素材料（例如駿甲基纤维素且尤其是相应的轴盐（在此后称为 CMC))可进一步在用于微纤化或纳纤化纤维素材料（分别称为MFC或NFC)的工艺W及其它 应用（其中使用CMC对于获得一定的产物性质（最经常为流变性质）是有利的）中用作原 料。
技术介绍
駿甲基纤维素轴盐即CMC是可最广泛应用的纤维素離且其还已经在水溶性纤维 素衍生物中W最大的量生产。CMC传统上已经例如在若干不同的领域例如纸应用、清洁剂、 个人护理、制药、食品和化妆品应用中W及在石油钻探泥浆中用作增稠剂或分散剂。 纤维素衍生物的性质受到取代度值巧、取代基（在CMC的情况下为駿甲基）的分 布、纤维素骨架的聚合度值巧和分子质量分布的影响。纤维素離在工业上W非均相反应生 产，其中，固体碱性溶胀纤维素在有机溶剂介质中用離化剂处理。已知，碱处理（丝光处理 (碱化，mercerization))是離化反应的先决条件。因此，離化W及丝光处理条件影响所有 的上述特性值S、取代基分布、W及纤维素骨架的某种程度的DP)，且因此可W说丝光处理 步骤在纤维素離的生产和性质中起关键作用。 纤维素離例如CMC的工业生产方法使用干燥的且经研磨的纤维素作为起始材料 且生产线没有结合到纸浆厂（纸浆研磨，pulp mill)。主要的原因之一是離化反应是缩合 反应且反应中水的存在通常通过消耗试剂W形成副产物而导致低的反应效率。该就是为什 么纤维素的離化反应通常在具有低水含量的有机溶剂介质中制备。 当取代度DS高于0.6时，CMC通常被认为是水溶性的。当CMC的DS<0. 3时，纤维 素的纤维特性得到保持且所生产的CMC是非水溶性的。但是，如上面指出的，溶解性不仅仅 由平均DS决定，而且其它的聚合物特性、取代基分布和纤维素骨架的聚合度也影响溶解性 W及流变性质。 对于非水溶性CMC值S<0. 3)已经存在日益增长的兴趣，因为其已经显示出具有作 为用于微纤化和纳纤化纤维素的起始材料的高潜力。纤维素的微纤化或者此外纳纤化本身 是昂贵的工艺。在MFC生产中使用駿甲基化纤维素的优点来自在加工中显著降低的能量消 耗W及在强度、流变和成膜性质方面的改善的性质巧]。因此，駿甲基化将扩展MFC的最终 使用应用的可能性。即使有明显的技术和性质优点，但是，迄今为止，低DS值S<0. 3) CMC成 本结构还没有处于对于通过该路线商业生产MFC或NFC而言合理的水平。 CMC在商业上W两阶段浆料工艺生产，所述两阶段浆料工艺W丝光处理步骤开始， 其中纸浆在水/醇介质中用碱（化OH)处理，随后是離化阶段，其中将单氯己酸（MCA)和/ 或其轴盐（NaMCA)加入到纸浆浆料中。与駿甲基化工艺相关的化学反应W式1至4表示。 式（1)显示了在一个纤维素轻基和销阳离子之间的氧矯氨氧化销络合物和水的形成。在将 NaMCA用作反应物的情况下，反应似不发生（NaMCA容易地（无困难地，readily)存在）， 但是如果MCA用作试剂，则反应（2)发生。由于MCA消耗反应介质中的一部分化0H，因此， 化OH的量当然需要根据所用的離化剂进行调整。式（3)中所示的駿甲基化是使用焼基团化 物、MCA完成的氧傭氨氧化轴的亲核取代。離化反应（3)是与其中产生轻基己酸轴盐的副 反应（4)竞争的。反应（3)可通常通过使用具有不同尺寸和结构的焼基团化物实施。 CMC合成中的主要反应（"Cell"表示纤维素） 丝光处理（醇盐（a化oxide)的形成） (l)Cell-0H+Na0H 一 Cell-〇-Na++H2〇 形成盐NaMCA (在使用MCA的情况下） (2)化OH+CICH2COOH 一 ClCHaCOO-化++&0 離化 (3) Cell-0-Na++ClCH2C0矿Na+ 一 Cell-0-CH2C00-Na++Na+Cr 在CMC合成中的副反应（最重要） (4) 2化OH+CICH2COOH 一 NaCl+HOCHsCOO-化++&0 除了上面所示的化学反应和步骤，CMC的现有技术生产工艺还涉及从如下着手的 若干其它步骤：（i)纤维素的干磨；（ii)将纤维素粉末息浮在有机溶剂反应介质中；（iii) 丝光处理纤维素；（iv)用MCA和/或NaMCA離化；(V)中和且如果需要的话洗涂W除去副产 物；W及（Vi)最终产物的干燥和造粒。 所述工艺W纸浆的干磨开始，其耗能且还承担显著的粉尘爆炸的风险。随后的丝 光处理W及離化作为使用有机溶剂/水混合物的齡浆法实施。不同的溶剂已经被广泛的研 究，最常用的是醇例如己醇和2-丙醇。而且，其它溶剂和溶剂混合物例如己醇和苯W及己 醇和丙丽已经显示是适用于CMC合成的巧]。2-丙醇溶剂体系或许是最广泛使用的而且也 已经被最详尽地研究。在所述齡浆法中，纤维素材料对溶剂的比例如此低W至于所述浆 料可容易地使用有效的叶片式混合器揽拌并用典型的工业粟例如配置有开式叶轮的离也 粟粟送直到13-15W/V%的固含量。进一步地，溶剂/水混合物中的有机溶剂含量典型地是 高的，该是因为，对于反应产率而言，具有在介质中的〉80w%的有机溶剂是有利的。在CMC 设备处回收高体积的有机溶剂的需求是显然的，且在商业CMC工艺中的最高投资成本与有 机溶剂的高度使用W及所导致的对于处理和回收该些可燃液体的需求有关。 在将经过干磨的纤维素用反应溶剂息浮后，丝光处理步骤W将化OH水溶液引入 到混合物中开始。化OH的浓度典型地为约45-50W%。公知且在若干研究中已经证明的是： 为了实现纤维的均匀溶胀W及随后在離化相中的取代，反应介质需要在丝光处理步骤中冷 却下来，且对于最好的结果（均匀丝光处理），温度应当优选低于2(TC。反应介质保持在低 温下的时间典型地为30-120分钟。在所谓的完全丝光处理中，化OH渗入纤维素纤维中，而 且在反应介质中的化OH浓度足够高（浓度取决于溶剂介质，在纯水的情况下，通常接受的 最小化OH浓度高于水相本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用包括碱处理和醚化步骤的工艺在高固含量下由湿的、未曾干燥过的纤维素材料制备纤维素醚的方法，通过用固体(80‑99.5w/w％)粒状或经研磨的氢氧化钠(NaOH)在基本上没有使用任何有机溶剂的情况下进行碱处理，并在碱处理过程中连续地或者以时间间隔地机械加工所述材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H萨克塞尔，I海斯卡南，L阿克斯鲁普，C兰德亨斯达尔，V约凯拉，
申请(专利权)人：斯托拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI