制备碱纤维素和纤维素醚的方法技术

提供一种高效地制备其中具有均匀碱分布的碱纤维素的方法。更具体地，提供一种制备碱纤维素的方法，包括在旋转进料型接触器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液持续接触以产生接触混合物，并将该接触混合物排水的步骤；以及一种制备纤维素醚的方法，包括使用这样制备的碱纤维素；一种用于制备碱纤维素的装置，包括旋转进料器，包括含入口和出口的环状外壳；环状接触转鼓，其能在所述外壳内沿外壳作圆形旋转，并包含沿圆周方向布置的多个滤槽；和滤液排出导管，其沿直径方向设置于所述环状接触转鼓内，并收集通过滤器的滤液；以及用来对接触器排出的料块进行排水的排水器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碱纤维素和使用其制备纤维素醚的方法。
技术介绍
制备纤维素醚的已知方法包括的步骤是，将高度纯化的纸浆与碱性溶液接触而制备碱纤维素，然后用醚化剂醚化碱纤维素。虽然通过合适地控制取代度，得到的终产品纤维素醚变得可溶于水，但是纤维素醚含有不溶于水的部分，由于不溶于水的部分被认为是杂质，致使水溶液的透光率可降低或可损害纤维素醚的商品价值。不溶部分是由于具有低取代度部分的存在引起的。该低取代度部分不具有足够的取代基以容许纤维素醚在水中的溶解。原因之一在于碱纤维素中不均匀的碱分布。碱发挥的作用包括(a)膨胀纤维素以改变纸浆中的晶体结构，从而加速醚化剂的渗透；(b)催化环氧烷烃的醚化反应，和(c)作为卤代烷的反应物。不与碱的水溶液接触的纸浆部分不参加反应，从而仍保持为不溶部分。因此，碱纤维素的均匀性与碱纤维素中不溶部分的量有关。广泛用于制备碱纤维素的方法，包括经审查的日本专利申请公布号60-50801/1985或未经审查的日本专利申请公布号56-2302/1981所描述的方法，其中将醚化必需量的碱加入经粉碎纸浆得到的纸浆粉末中，然后机械混合。但该方法中，碱未被分布到纸浆粉末的所有部分中，从而使纸浆粉末的某些部分仍未与碱接触。其结果，导致某些部分不能成为纤维素醚，仍作为未反应的物质存在于产品中，并损害纤维素醚的质量。因此，该方法能引起问题。为了避免引起该问题，一种方法包括的步骤是在过量的碱溶液中浸透纸浆片材，使纸浆吸收足量的碱，然后将浸透的片材进行压按，除去不需要的部分碱，将碱控制在预定量。当该方法被工业化施行时，通常的习惯是使纸浆卷自由旋转，方法是把支撑轴穿过卷的中心管，将其抬高从而提离地表，或者将纸浆卷放在滚筒上。然后，从纸浆卷中拉出片材，将其放入浸渍槽。但是，根据该方法，由于浸渍期间纸浆片材被拉力拉破，操作经常中断。另外，为了实现大量生产，需要巨大的浸渍槽，用于将纸浆片材在其中浸渍到预定的时间。因此，该方法有缺点，如必须给槽足够的空间和不可避免的投资成本上升。另一方面，采用纸浆碎片时，其料块有不规则的表面，从而在压机压按时，产生挤压不均匀。不均匀挤压造成的碱分布不均匀，损害了碱纤维素的质量。日本纤维素协会(Cellulose Society of Japan)编写的“Encyclopediaof Cellulose”(2000年11月10日出版)第433页，描述了纤维胶制备用的碱纤维素的制备方法，其步骤包括将纸浆加至碱性溶液中，形成稀粥样浆料，并用浆料压机挤压浆料。虽然其克服了使用纸浆片材所致的缺点，但浆料压机引起挤压不均匀，从而因碱分布的不均匀而损害了碱纤维素质量。另外，单用该方法，由于挤压性能的局限，难以得到达到作为纤维素醚的原材料要求、碱含量相对较少的碱纤维素。因此，难以用该方法制备纤维素醚。在经审查的日本专利申请公布号3-73562/1991中，描述了一种制备具有所需组成的碱纤维素的方法，包括的步骤是用纤维素和过量的碱制备碱纤维素，然后用亲水性溶剂清洗碱纤维素从而除去碱。但是，该方法需要巨大的设备和许多操作。另外，亲水溶剂留在碱纤维素中，引起与醚化剂的副反应，从而降低了醚化剂的反应效率。需要中和清洗液或回收碱。因此，该方法难以工业化。
技术实现思路
本专利技术提供一种高效地制备具有均匀碱分布的碱纤维素的方法。由此，在本专利技术的一个方面中提供制备碱纤维素的方法，包括下列步骤在旋转进料型接触器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液持续接触以产生接触混合物，并将该接触混合物排水。在本专利技术的另一个方面中，还提供制备纤维素醚的方法，包括使用由此制备的碱纤维素。在本专利技术的另一个方面中，还提供用于制备碱纤维素的装置，其包括旋转进料型接触器，其包含含至少一个入口和至少一个出口的环状外壳，环状接触转鼓(drum)，其能够连接到所述入口和出口，可在所述外壳内沿外壳作圆形旋转，并具有布置在外壳内部沿圆周方向的多个滤槽(filter cell)；和滤液排出导管，其沿直径方向置于所述环状接触转鼓内，能够连接到各滤槽的滤器并收集通过所述滤器的滤液，其中被导入入口的纸浆和金属氢氧化物溶液，在各个滤槽内彼此接触产生接触混合物同时能够循环运动，通过滤器的接触混合物的液体部分被收集在滤液排出导管中，而该接触混合物的固体部分作为料块从出口被排出；以及用于对由此从出口排放的料块进行排水的排水器。根据本专利技术，能够高效地制备具有均匀碱分布的碱纤维素。由此，能够高效地制备具有高透明度的纤维素醚。附图说明图1显示一旋转过滤型接触器，在其转子部分装有滤器。具体实施例方式本专利技术中所用纸浆可优选地为粉末或碎片的形式。通过粉碎纸浆片材可以获得纸浆粉末，其是粉末的形式。纸浆粉末的平均粒度通常可以是，但是不限于，10到1,000μm。虽然在纸浆粉末的制备方法上并没有加以限制，但是可使用粉碎机如切碎机和锤磨机。虽然对纸浆碎片的制备方法没有限制，但纸浆碎片可以用已知的剪切设备例如切割机(slitter cutter)切割纸浆片材来制备。从投资费用的观点看，连续的剪切设备可能是有利的。碎片的平面面积可以通常为4到10,000mm2，特别是优选为10到2,500mm2。制备平面面积小于4mm2的碎片可能是困难的。平面面积大于10,000mm2的碎片可能会给例如导入旋转进料型接触器、在接触器内部转移、及导入排水器等操作带来困难。将纸浆碎片看作六面体，则碎片的平面面积是该六面体碎片的六个面的面积中最大的面积。旋转进料型接触器通常在包含数个叶片5的外壳中旋转，叶片5旋转时叶片尖端接近外壳或设置在外壳中的分隔件。旋转进料型接触器持续地执行操作，操作包括下列步骤导入原料纸浆和碱金属氢氧化物溶液到两片叶片之间，以预定的角旋转，然后排出内含物。根据本专利技术，旋转进料型接触器可优选地具有能自由改变的转速。通过改变转速，可以改变纸浆与碱金属氢氧化物溶液之间的接触时间，这样目标碱纤维素中碱与纤维素的比值可以被控制。根据本专利技术，旋转进料型接触器可优选地是旋转进料器，特别优选是旋转过滤型的，其在环状接触转鼓中包含滤槽，如图1所示。更具体地，旋转滤器1包含固定外壳2和能够在外壳中旋转的环状接触转鼓34。外壳2可以被分隔件4分割为多个工作室。图1中所示的例子包括A到E5个室。每个分隔件可以被气压压在环状接触转鼓3上。活动的部分可以用弹性体密封框(hermetic frame)或膜密封件密封。相对于固定外壳2旋转的环状接触转鼓3的侧面的密封可以用图1未显示的填料函(压盖填料)来实现。在工作室A到E中分别设置连接导管(a)到(e)。环状接触转鼓3可以被沿圆周方向的分隔环(partition ring)和沿直径方向的叶片5分成滤槽6(过滤单元)。各个滤槽内可固定有滤网(筛网)。滤网(筛网)的开孔大小可以根据碱纤维素的种类改变，但优选可以为0.01-20mm。来自这些滤槽的滤液可以通过滤液导管7到达旋转滤器1之外。工作室E可具有刮板8和平喷嘴9用于将洗涤溶液例如碱金属氢氧化物溶液喷到滤网上以防止滤网孔堵塞。刮板可具有延伸臂。当延伸臂被延伸时，它伸到滤槽滤器中刮掉料块。当其收缩时，它可被容纳在工作室中以避免与叶片碰撞。纸浆可通过连接导管(a)被导入，而碱溶液可以从选自连接导管(a)、(b)、(c)和(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备碱纤维素的方法，包括下列步骤：　　　　在旋转进料型接触器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液持续接触，以产生接触混合物，和　　　　将该接触混合物排水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：成田光男，田畑正树，吉田敦，梅泽宏，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]