一種羥乙基纖維素及其製備方法
2023-06-28 09:55:31 2
專利名稱：一種羥乙基纖維素及其製備方法
技術領域：
本發明涉及高分子化學技術領域，具體涉及一種羥乙基纖維素及其製備方法。
背景技術：
羥乙基纖維素(HEC)是一種重要的纖維素羥烷基醚，是世界範圍內生產量僅次於 羧甲基纖維素(CMC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)的一種水溶性纖維素醚。羥乙基纖維素冷水、熱水均可溶，且無凝膠特性，取代、溶解和粘度範圍很寬，熱穩 定性好(140°C以下)，在酸性條件下也不產生沉澱。HEC溶液能夠形成透明薄膜，由於具有 不與正、負離子作用、相容性好的非離子型特徵，可作為包覆劑，粘結劑、增稠劑、藥用輔料、 鑽井處理劑、纖維和紙張上漿劑、分散劑、凝膠劑等等，廣泛應用在塗料、石油、建築、日用化 工、高分子聚合及紡織工業等領域，在社會經濟發展中起著重要作用，是近年來發展迅速的 纖維素醚之一。目前羥乙基纖維素的工業化生產多採用棉短絨為原料，但棉花生長期短G個月 左右)，種植多採取農戶分散型種植方式，受自然條件、農民收益等因素的影響大，原料供應 不穩定、質量良莠不齊。在六、七十年代，我國棉花畝產僅為一百多公斤，棉纖維成熟度在 80%左右；現在，棉花畝產300公斤左右，但成熟度僅為63%，成熟度的降低意味著棉纖維 質量的下降。而且，近幾年精製棉價格持續高漲，原料供應也不穩定。此外，由於傳統的棉 纖維素纖維在發展規模方面有一定局限，如棉花的「與糧爭地」的問題，人們把視線越來越 多的集中在了新型天然、再生纖維素纖維的開發和利用上。相比較而言，竹子生長周期長，成熟度受外界影響小，質量比較穩定。價格也遠遠 低於精製棉。我國竹類資源豐富，竹子是一種速生植物，栽培成活後2年 3年即可連續砍 伐使用。而且竹子易於人工種植，再生能力強，成材期短，生長迅速，具有一次造林永久利用 的特點，因此其收購價格低，成本優勢相當明顯。以前竹子主要應用於農業、手工業，建築 業、人造板、竹碳加工、製漿造紙等，大多還停留在傳統應用上，其加工水平有限，產品附加 值不高。但通過近幾年對竹材的研究，發現它不僅具有其它纖維所具有的特性，還具有獨特 的抗菌、抑菌功能，其功能性特點在粘膠化纖領域己有利用，但是還有待其他高附加值產品 的開發。竹材中纖維素的含量在40%以上，採用竹材加工而成的漿粕中α-纖維素含量可 達到90 %以上，具備合成羥乙基纖維素的可能性。因此採用竹漿粕為原料合成羥乙基纖維素不僅能緩解國內對精製棉需求的緊張 局面，同時能帶動國內竹資源加工產業的發展，為竹子的深加工和高附加值利用開闢了一 條新途徑。但採用竹漿粕合成羥乙基纖維素在技術上有相當的難度，首先，在結構上竹纖維 次生壁的微細結構與針葉木或闊葉木纖維不同。其次，竹漿粕在加工過程中雜質去除不淨， 聚合度不穩定。諸多因素導致羥乙基纖維素醚化過程難控制，產品溶解性不好。所以國際 上尚無採用竹漿粕合成羥乙基纖維素的公開報導。
發明內容
本發明解決的問題在於提供一種羥乙基纖維素的製備方法，能夠得到溶解性好的 羥乙基纖維素。本發明還提供由這種製備方法製備的羥乙基纖維素。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為一種羥乙基纖維素的製備方法，包括以下步驟a)將竹漿粕粉碎；b)在反應釜內，向粉碎後的竹漿粕中加入異丙醇和鹼液進行鹼化反應；c)將反應釜抽真空，將環氧乙烷加入反應釜中進行醚化反應，然後充氮氣進行保 護；d)向醚化後的物料中加入酸進行中和反應，調節pH至6. 5 7. 5 ；e)用異丙醇水溶液將中和後的物料進行洗滌；f)對洗滌後的物料進行乾燥，物料的水分控制在 5%，得到羥乙基纖維素產品。作為優選，所述b)中異丙醇的重量為所述竹漿粕重量的600% 1000%。作為優選，所述b)中鹼液的重量為所述竹漿粕重量的100% 200%，鹼液的重量 百分比濃度為15% ；35%。作為優選，所述鹼化反應的溫度為15°C 35°C，鹼化反應的時間為Ih 3.證。作為優選，所述c)中環氧乙烷的重量為所述竹漿粕重量的100% 200%。作為優選，所述醚化反應的溫度為55°C 75°C，醚化反應的時間為2. 5h 4. 5h。作為優選，所述c)中充氮氣進行保護的壓力為0. IMPa 0. 5MPa。作為優選，所述d)中酸為醋酸或鹽酸。作為優選，所述e)中異丙醇水溶液的重量為所述竹漿粕重量的500% 1000%， 所述異丙醇水溶液中異丙醇的重量百分比濃度為75% 90%。作為優選，所述f)中乾燥的溫度為70°C 110°C。一種由所述羥乙基纖維素的製備方法製備的羥乙基纖維素。本發明以竹漿粕為原料製備羥乙基纖維素，製得的羥乙基纖維素溶解性好、粘度 適中，所用的竹漿粕原料易得、價格低廉、質量穩定，不僅能緩解國內對精製棉需求的緊張 局面，同時能帶動國內竹資源加工產業的發展，對竹子的深加工和高附加值利用開闢了一 條新途徑。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是 應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求的 限制。本發明提供的製備羥乙基纖維素的方法為a)將板狀或絮狀的竹漿粕成品通過錘片式粉碎機粉碎，過篩成粉狀。本發明以竹 漿粕為原料，竹子分為散生型、叢生型和混生型，散生型竹類有紫竹、方竹、毛竹、淡竹等；叢 生型的有佛肚竹、鳳凰竹、青皮竹等，而混生型的有茶竿竹、苦竿竹等，將竹子製成竹漿粕， 竹漿粕的α-纖維素含量為90% 98%，聚合度為400 1500。竹漿粕的聚合度較棉短絨要低，後續若用常規的製備方法會影響羥乙基纖維素的粘度，而通過本發明提供的製備方 法則能夠很好的進行控制。b)在反應釜內，向粉碎後的竹漿粕中緩慢加入異丙醇和鹼液進行鹼化反應，以竹 漿粕重量為基準，異丙醇的重量為竹漿粕重量的600% 1000%，鹼液的重量為竹漿粕重 量的100 % 200 %，鹼液的重量百分比濃度為15 % 35 %，鹼液可以為NaOH溶液或KOH 溶液，優選的，鹼化反應的溫度為15°C 35°C，鹼化反應的時間為Ih 3.證。本發明中鹼 液的加入量比利用棉短絨為原料時要多，且鹼化反應的時間控制較為靈活，使得製備出的 羥乙基纖維素的粘度適中。c)將反應釜抽真空，將環氧乙烷緩慢加入反應釜中進行醚化反應，環氧乙烷的重 量為所用竹漿粕重量的100 % 200 %，醚化反應的溫度為55 °C 75 °C，醚化反應的時間為 2. 5h 4. 5h ；然後充氮氣進行保護，氮氣保護壓力為0. IMPa 0. 5MPa。本發明中醚化反 應的時間控制較為靈活，另外由於竹漿粕中含有木質素雜質，利用氮氣保護可使得製得的 羥乙基纖維素的飛散性較小，粘度容易控制。d)向醚化後的物料中加入酸進行中和反應，調節pH至6. 5 7. 5，酸可選用醋酸
或鹽酸。e)用異丙醇水溶液將中和後的物料進行洗滌，異丙醇水溶液的重量為所用竹漿粕 重量的500% 1000%，異丙醇水溶液中異丙醇的重量百分比濃度為75% 90%。f)優選在70 V 110°C時對洗滌後的物料進行乾燥，物料的水分控制在 5 %，得到羥乙基纖維素產品。利用以上提供的方法製備羥乙基纖維素，具體實施例如表1所示表1羥乙基纖維素的製備實施例
配方實施例1234竹漿α-纖維素含量95.696.595.596.8粕聚合度856771652429
權利要求
1.一種羥乙基纖維素的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟a)將竹漿粕粉碎；b)在反應釜內，向粉碎後的竹漿粕中加入異丙醇和鹼液進行鹼化反應；c)將反應釜抽真空，將環氧乙烷加入反應釜中進行醚化反應，然後充氮氣進行保護；d)向醚化後的物料中加入酸進行中和反應，調節pH至6.5 7. 5 ；e)用異丙醇水溶液將中和後的物料進行洗滌；f)對洗滌後的物料進行乾燥，物料的水分控制在 5%，得到羥乙基纖維素產品。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述b)中異丙醇的重量為所述竹漿 粕重量的600% 1000% ο
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述b)中鹼液的重量為所述竹漿粕 重量的100% 200%，鹼液的重量百分比濃度為15% ；35%。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述鹼化反應的溫度為 15°C 35°C，鹼化反應的時間為Ih 3.釙。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述c)中環氧乙烷的重量為所述竹 漿粕重量的100% 200%。
6.根據權利要求1或5所述的製備方法，其特徵在於，所述醚化反應的溫度為55°C 75°C，醚化反應的時間為2. 5h ~ 4. 5h0
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述c)中充氮氣進行保護的壓力為 0. IMPa 0. 5MPa。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述d)中酸為醋酸或鹽酸。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述e)中異丙醇水溶液的重量為所 述竹漿粕重量的500% 1000%，所述異丙醇水溶液中異丙醇的重量百分比濃度為75% 90%。
10.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述f)中乾燥的溫度為70°C 110°C。
11.一種由權利要求1至10中任一項所述的製備方法製備的羥乙基纖維素。
全文摘要
本發明提供的羥乙基纖維素的製備方法，包括a)將竹漿粕粉碎；b)在反應釜內，向粉碎後的竹漿粕中加入異丙醇和鹼液進行鹼化；c)將反應釜抽真空，將環氧乙烷加入反應釜中進行醚化，然後充氮氣進行保護；d)向醚化後的物料中加入酸進行中和反應，調節pH至6.5～7.5；e)用異丙醇水溶液將中和後的物料進行洗滌；f)對洗滌後的物料進行乾燥，物料的水分控制在1％～5％，得到羥乙基纖維素產品。本發明以竹漿粕為原料製備的羥乙基纖維素溶解性好、粘度適中，所用的竹漿粕原料易得、價格低廉、質量穩定，不僅能緩解國內對精製棉需求的緊張局面，同時能帶動國內竹資源加工產業的發展，對竹子的深加工和高附加值利用開闢了一條新途徑。
文檔編號C08B11/08GK102060931SQ20101059048
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者呂少一, 宋德武, 張煥志, 李振峰, 王飛俊, 趙明, 邵自強, 鄭書華, 黃義明 申請人:北京理工大學, 河北吉藁化纖有限責任公司