本发明专利技术公开了一种高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，属于纤维素生产技术领域。本发明专利技术为克服羧甲基羟乙基纤维素粘度稳定性差的问题，提供了一种高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，包括：纤维素的活化反应、一阶段醚化反应、部分中和、二阶段醚化反应、中和、洗涤、交联、烘干。本发明专利技术采用不同碱浓度条件进行羧甲基化反应和羟乙基化反应，提高葡萄糖单元上2、3和6位上羟基取代的均匀性，从而提高产品的均匀性，显著提高了CMHEC在常温及高温条件下粘度的稳定性。扩展了CMHEC的应用领域。件下粘度的稳定性。扩展了CMHEC的应用领域。件下粘度的稳定性。扩展了CMHEC的应用领域。
【技术实现步骤摘要】
高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法
[0001]本专利技术属于纤维素生产
，具体涉及一种高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法。
技术介绍
[0002]羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)在纤维素分子链上同时含有羧甲基离子和羟乙基非离子的纤维素混合醚，它兼具离子型纤维素和非离子型纤维素醚的特点，具有良好的溶解性、抗酶解性、耐温性、容盐性和抗酸碱性，能有效解决钻井行业中一些复杂问题，诸如各种矿物质Na、Ca、氯化物的侵害等。
[0003]CN200410012892.3公开了一种羧甲基羟乙基纤维素生产工艺，其工艺为：精制棉粉经碱化、羧甲基化反应、固液分离、二次加碱并碱化、羟乙基化反应，得到羧甲基羟乙基纤维素产品；CN202010188153.9公开了一种羧甲基-羟乙基纤维素盐的合成方法，其工艺为：精制棉粉经碱化、一次低温醚化反应(羧甲基化+羟乙基化同步进行)、二次加碱、二次高温醚化反应(羧甲基化+羟乙基化同步进行)，得到可用于锂电池电极片的羧甲基羟乙基纤维素盐。
[0004]CN201210511908.X公开了一种羟乙基羧甲基纤维素的制备方法，其工艺为：精制棉经碱化、加入两种醚化剂、升温进行醚化反应、再次升温进行醚化反应，得到羧甲基羟乙基纤维素产品；CN201510921721.0公开了一种水溶性羟乙基羧甲基纤维素增稠剂的制备方法，其工艺为：纤维素经碱化、先加入醚化剂(氯乙醇、或环氧乙烷等醚化剂)羟乙基化反应、再加入醚化(氯乙酸钠或氯乙酸+氢氧化钠等醚化剂)羧甲基化，制备羧甲基羟乙基纤维素或羟乙基羧甲基纤维素。CN02113771.4公开了一种羧甲基羟乙基甲基纤维素醚及其制备方法，其工艺为：以羟乙基纤维素为原料，经碱化、羧甲基化，得到羧甲基羟乙基纤维素产品。
[0005]由上述可知，目前羧甲基羟乙基纤维素的制备方法较多，可先进行羧甲基化再进行羟乙基化、先进行羟乙基化再进行羧甲基化或者同时进行羧甲基化和羟乙基化反应，再通过不同温度分阶段醚化提高反应效率等。纤维素对碱的吸附量随碱浓度的增加而增加，对水的吸附量则随碱浓度的增加而增至最大值后下降，且碱浓度越高越有利于碱纤维素的形成和均匀润胀，因此，为确保碱纤维素的形成及均匀溶胀，一般纤维素在碱化过程中碱浓度控制在35％以上，且随着NaOH浓度的升高，纤维素内结合的水量越低，越有利于碱纤维素的生成及后续的醚化等反应(如下图3所示)。
[0006]现有技术中，基本都在碱化后加入醚化剂进行醚化(或二次加碱提高碱浓度)，碱浓度较高，而在高碱浓度条件下，虽然碱纤维素与氯乙酸钠的羧甲基化反应和与环氧乙烷的羟乙基化反应速率均较快，有利于羧甲基羟乙基纤维素的合成，但上述合成方法忽略了一个重要问题，那就是环氧乙烷取代反应的特殊性，因为环氧乙烷开环后与纤维素主链上葡萄糖单元上的活性羟基进行反应(较高碱浓度条件下，葡萄糖单元上2、3和6位上羟基反应速率约为3：1：10，C6位反应活性最强，反应速率最快)，反应后侧链上末端羟基的反应活性更强(C
HE
)，环氧乙烷会优先与侧链末端的羟基继续进行反应(较高碱浓度条件下，葡萄糖
单元上2、3和6位上羟基及侧链羟基的反应速率约为3：1：10：20)，使得侧链接枝过长，容易断裂，导致产品出现粘度稳定性差的问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术为克服现有工艺生产的羧甲基羟乙基纤维素稳定性，特别是高温稳定性差的问题，提供了一种高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，其包括以下步骤：
[0008]A、将氢氧化钠和有机溶剂-水的混合溶剂混合，进行化碱；
[0009]B、化碱结束后，冷却，加入精制棉，进行碱化；
[0010]C、碱化结束后，加入醚化剂氯乙酸，升温进行第一阶段醚化反应；
[0011]D、第一阶段醚化反应结束后，冷却，加酸调节体系碱浓度至10～20wt％；
[0012]E、然后加入醚化剂环氧乙烷，升温进行第二阶段醚化反应；
[0013]F、第二阶段醚化反应结束后，冷却，加酸中和至体系pH为6.0～7.0，经分离、洗涤、交联和干燥，得高稳定性羧甲基羟乙基纤维素。
[0014]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤A中，所述氢氧化钠与有机溶剂-水混合溶剂中的水的质量比为1：0.8～1.5。
[0015]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤A中，所述有机溶剂-水的混合溶剂中水的质量百分含量为5～25％。
[0016]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤A中，所述有机溶剂为碳原子数为C3～C4的醇中至少一种。
[0017]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤A中，所述化碱的温度为50～80℃。
[0018]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤A中，所述化碱的时间为0.5～2h。
[0019]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤B中，所述精制棉的细度为40～100目。
[0020]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤B中，所述精制棉与步骤A中所述氢氧化钠的质量比为1：1.0～2.0。
[0021]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤B中，所述碱化的温度为10～25℃。
[0022]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤B中，所述碱化的时间为1～3h。
[0023]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤C中，所述醚化剂氯乙酸与精制棉的质量比为0.3～1.0：1。
[0024]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤C中，所述第一阶段醚化反应的温度为60～75℃。
[0025]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤C中，所述第一阶段醚化反应的时间为0.5～2.5h。
[0026]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤D中，所述酸为不含水或含水量极少的有机酸或无机酸。
[0027]优选的，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤D中，所述酸为冰醋酸或浓硫酸。
[0028]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤E中，所述醚化剂环氧乙烷与精制棉的质量比为0.8～1.2：1。
[0029]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤E中，所述第二阶段醚化反应的温度为80～95℃。
[0030]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤E中，所述第二阶段醚化反应的时间为1～3h。
[0031]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤F中，所述酸为盐酸、醋酸、硝酸或硫酸中的至少一种。
[0032]其中，上述高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，步骤F中，所述洗涤的具体操作为：分离所得固相物料用步骤A所述有机溶剂-水的混合溶剂洗涤3～5次，并控制每次洗涤时固相与混合溶剂的浴比(即折干固相物料与混合溶剂的质量比本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、将氢氧化钠和有机溶剂-水的混合溶剂混合，进行化碱；B、化碱结束后，冷却，加入精制棉，进行碱化；C、碱化结束后，加入醚化剂氯乙酸，升温进行第一阶段醚化反应；D、第一阶段醚化反应结束后，冷却，加酸调节体系碱浓度至10～20wt％；E、然后加入醚化剂环氧乙烷，升温进行第二阶段醚化反应；F、第二阶段醚化反应结束后，冷却，加酸中和至体系pH为6.0～7.0，经分离、洗涤、交联和干燥，得高稳定性羧甲基羟乙基纤维素。2.根据权利要求1所述的高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述氢氧化钠与有机溶剂-水混合溶剂中的水的质量比为1：0.8～1.5。3.根据权利要求1所述的高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，其特征在于：步骤A中，至少满足下列的一项：所述有机溶剂-水的混合溶剂中水的质量百分含量为5～25％；所述有机溶剂为碳原子数为C3～C4的醇中至少一种；所述化碱的温度为50～80℃；所述化碱的时间为0.5～2h。4.根据权利要求1所述的高稳定性羧甲基羟乙基纤维素的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述精制棉的细度为40～100目。5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周能武，吕玉山，高汕，杨利芬，
申请(专利权)人：泸州北方纤维素有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。