用于生产交联纤维素醚的方法技术

用于生产交联纤维素醚的方法包括以下步骤：(a)使至少一种纤维素材料与至少一种碱化试剂接触以形成活化纤维素材料；(b)使步骤(a)的所述活化纤维素材料与至少一种醚化试剂接触以形成未交联纤维素醚；(c)使步骤(b)的所述纤维素醚同时或逐步经历洗涤和/或造粒步骤；(d)在步骤(c)的所述洗涤和/或造粒期间将至少一种交联剂添加到所述未交联纤维素醚中以形成交联纤维素醚；和(e)期望的任何其它任选组分；以及通过上述方法生产的交联纤维素醚。以及通过上述方法生产的交联纤维素醚。以及通过上述方法生产的交联纤维素醚。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产交联纤维素醚的方法


[0001]本专利技术涉及用于生产交联纤维素醚的方法和由这类方法制备的交联纤维素醚。

技术介绍

[0002]纤维素衍生物，如纤维素醚，由于其优异的特性和生理安全性，被广泛用作例如增稠剂、粘合剂、粘结剂和分散剂、保水剂、保护胶体、稳定剂以及悬浮剂、乳化剂和成膜剂。此外，已知纤维素醚用于各种建筑应用中的干混砂浆中以改进砂浆的流变性。此外，纤维素醚用于砂浆中以赋予保水特性，从而限制水从砂浆流失到吸收基材。这确保液压粘结剂(水泥或石膏)在凝固反应期间有足够的水可用，从而引起最终产物的机械强度高。缺水将导致凝固不完全、机械强度差、裂纹形成和耐磨性低。
[0003]迄今为止，纤维素醚已通过众所周知的常规方法生产，所述方法包括使纤维素起始材料，如纤维素纸浆，经历两个工艺操作(步骤或阶段)：(1)碱化操作和(2)醚化操作。举例来说，在美国专利第US 6,235,893 B1号中说明和描述用于制造纤维素醚的众所周知的现有技术常规程序。常规方法包括以下步骤：(1)将纤维素纸浆碱化；和(2)将碱化纤维素纸浆醚化以形成纤维素醚。举例来说，在常规方法中，纤维素纸浆用氢氧化钠碱化并且用氯甲烷和环氧烷(环氧乙烷或环氧丙烷)醚化。并且，上述碱化和醚化操作中的每一个都可逐步进行，即在一个步骤中或在两个或更多个不同的单独步骤中进行，并且每个步骤可在规定的压力和温度工艺条件下进行预定时间段。在制造纤维素醚之后，纤维素醚可经历另外的期望工艺步骤如：(c)洗涤纤维素醚；(d)干燥纤维素醚；和(e)将纤维素醚研磨成颗粒形式。典型地，碱化和醚化操作可在单个反应器或两个或更多个反应器中进行。
[0004]最近，通过使用交联技术制造交联纤维素醚，对制造纤维素醚的常规方法进行改进。交联技术涉及可使用双功能交联剂(如二氯甲烷、表氯醇或各种二缩水甘油醚)扩链或交联的纤维素醚。举例来说，美国专利第6,958,393B2号(等同于EP1384727B9)公开一种使用交联技术制造含有聚醚基团的交联纤维素醚的方法。交联纤维素醚通过在90摄氏度(℃)或更低的温度下，在惰性气氛，例如氮气(N2)中，在含有聚醚基团的交联剂的存在下以及在苛性碱或碱的存在下使纤维素醚交联来生产。纤维素醚的交联在其中制造纤维素醚本身的反应器中以及在苛性碱或碱的存在下进行。
[0005]如与纯非交联纤维素醚相比，例如在干混砂浆配制物中使用交联纤维素醚的一个优点在于通过将纤维素醚与交联剂交联，纤维素醚的水溶液的粘度可增加并且具有增加或高粘度的所得交联纤维素醚可在水溶液中仍然保持水溶性。并且，使用交联技术生产的具有增加或高粘度的交联纤维素醚可以降低的剂量水平用于例如砂浆应用中，而不损害产物和应用性能。纤维素醚为砂浆配制物中使用的相对昂贵的成分，并且配制物中纤维素醚剂量的任何减少都可节省配制物成本。
[0006]在先前已知的方法中，用于使纤维素醚交联的交联剂的剂量保持非常低，以便防止“过度交联”，这继而提供保持水不溶性并且无助于水溶液的粘度的聚合物产物。然而，使用先前已知的方法非常难以实现添加到大型反应器的内容物中的少量交联剂的均匀分布。
[0007]本文中参考纤维素醚的交联的“过度交联”意指纤维素醚与交联剂的反应过于广泛，并且导致共价连接的纤维素醚链的3维网络；并且这类链不溶于水并且在水相中表现为凝胶颗粒。过度交联导致纤维素醚在水溶液中的水溶性降低。当纤维素醚中发生过度交联时，可溶于水溶液中的所得交联纤维素醚的量减少；并且在水溶液中无法实现交联纤维素醚的适当粘度。换句话说，过度交联导致不期望的粘度降低。与非过度交联纤维素醚相比，过度交联纤维素醚示出导致水溶性降低的交联度。
[0008]举例来说，美国专利第6,958,393B2号中描述的用于使纤维素醚交联的已知方法包括以下几个步骤，如：(1)在悬浮介质的存在下用碱金属氢氧化物水溶液将纤维素碱化；(2)使碱化纤维素与一种或多种环氧烷反应；(3)使碱化纤维素与悬浮介质中存在的烷基卤化物反应；(4)随后或同时，使用规定量的交联剂使碱化纤维素与交联剂反应；(5)另外将碱金属氢氧化物和/或碱化试剂添加到步骤(4)的反应混合物中；和(6)将所得交联纤维素醚纯化并且干燥。
[0009]美国专利第6,958,393 B2号中描述的方法要求：(1)在方法的醚化步骤期间在高压下添加交联剂；(2)在一些实例中使用表氯醇(ECH)作为交联剂；(3)以纯态或分散于有机溶剂中添加低水平的交联剂；(4)交联剂在有限的低纯交联剂水平下分布均匀；和(5)方法的所得产物表现出良好性能。除了上述要求之外，在一些情况下，使用上述已知方法导致交联剂在反应器中分布不良；并且已经发展出交联纤维素产物的过度交联和不期望的粘度降低。并且，美国专利第6,958,393 B2号的已知方法的效率不容易从实验室规模转移到中试工厂规模，和/或最终转移到全尺寸工业工厂规模。因此，需要更大程度的专业知识、知识和技术努力来使上述已知方法在工厂规模上；并且在已知方法的条件下起作用。
[0010]已经发现，为了进行成功的交联工艺，当交联剂以低量引入到工艺中时，必须实现交联剂的均匀分布。必须实现均匀分布以产生期望的支化聚合物并且防止导致过度交联的局部过量剂量。过度交联(即高水平交联)导致局部交联网络和局部不溶性材料水平增加。还发现过度交联可取决于交联纤维素醚生产方法何时以及在哪个阶段、步骤或操作中将交联剂引入到工艺中。举例来说，可在醚化操作之前、期间或之后引入或添加交联剂。然而，由于碱化和醚化反应为放热的，因此有许多因素可影响工艺中是否发生过度交联。因素可包括例如反应时间、引入到工艺中的交联剂类型、引入到工艺中的交联剂的量、如何将交联剂引入到工艺中、将交联剂引入到工艺中时的工艺条件以及在多长时间段内将交联剂引入到工艺中。
[0011]因此，期望提供一种用于生产交联纤维素醚的新的改进方法，所述方法可用于工业工厂规模并且以比已知常规方法更高的效率实施；并且同时，其中这类改进方法的所得产物的性能保持与已知的常规方法的产物的性能相同或更好。

技术实现思路

[0012]使用本专利技术的方法可解决现有技术方法的问题。本专利技术涉及用于制备具有适当增加的粘度的交联纤维素醚(本文中称为“XCE”)的新颖方法。
[0013]本专利技术涉及用于制备具有增强的水溶液粘度的XCE的新颖低压(例如，在大气压下)方法。本专利技术涉及在大气压下在纤维素醚生产方法中提供交联剂剂量，其使得能够生产XCE，如羟乙基甲基纤维素衍生物，这不仅消除已知现有技术方法的成本密集型高压剂量步
骤，而且还提供水溶液粘度增加的XCE产物。这类XCE产物可以降低的剂量用于例如干混砂浆配制物中，并且仍然提供适当的性能特性。
[0014]在一个实施例中，交联剂剂量发生在低压步骤，在本专利技术方法中，所述低压步骤例如是在方法的洗涤和/或造粒步骤期间，所述步骤为在高压醚化工艺步骤之后和下游执行的步骤。在本专利技术中，控制交联剂的剂量为生产具有良好流变性能(较高粘度水平)的XCE产物提供经济的方式，但技术上的努力较少。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产交联纤维素醚的方法，其包含以下步骤：(a)使至少一种纤维素材料与至少一种碱化试剂接触以形成活化纤维素材料；(b)使步骤(a)的所述活化纤维素材料与至少一种醚化试剂接触以形成未交联纤维素醚；(c)使步骤(b)的所述未交联纤维素醚经历选自以下的步骤：(ci)洗涤步骤和造粒步骤，其中所述洗涤步骤和所述造粒步骤同时执行；或(cii)洗涤步骤和造粒步骤，其中所述洗涤步骤为与所述造粒步骤分离的步骤；并且其中所述洗涤步骤和所述造粒步骤以逐步程序分别执行；或(ciii)仅洗涤步骤；或(civ)仅造粒步骤；和(d)将至少一种交联剂添加到所述未交联纤维素醚中，使得所述至少一种交联剂和所述未交联纤维素醚形成交联纤维素醚；其中(di)在所述洗涤步骤(ci)期间并且在所述造粒步骤(ci)期间；或(dii)在所述洗涤步骤(cii)期间并且在所述造粒步骤(cii)期间；或(diii)仅在所述洗涤步骤(cii)期间；或(div)仅在所述造粒步骤(cii)期间；或(dv)在所述洗涤步骤(ciii)期间；或(dvi)在所述造粒步骤(civ)期间将所述交联剂添加到工艺中。2.根据权利要求1所述的方法，其另外包括使来自步骤(d)的所述交联纤维素醚经历纯化、干燥和研磨中的一个或多个步骤的所述步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)的所述至少一种纤维素材料选自由木浆、棉短绒以及其混合物组成的组；并且其中步骤(a)的所述至少一种碱化试剂选自由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂以及其混合物的溶液组成的组。4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)的所述至少一种醚化试剂选自由环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氯甲烷、氯乙烷以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：