以棉稈為原料製造硝化纖維素的方法
2023-06-14 03:52:41
專利名稱：以棉稈為原料製造硝化纖維素的方法
技術領域：
本發明涉及棉纖維代用品的精製及其硝化纖維素的製造技術。
棉杆纖維屬於種子類莖杆纖維素，由韌皮和莖杆兩部分組成。在莖杆外部的韌皮，纖維含量高達70%，而除去韌皮之後的莖杆部纖維素含量一般為40-45%，整個莖杆纖維素平均含量可達48-54%之間。我國棉杆資源豐富，在產棉區、棉杆一般只是作為燃料使用，棉杆中高含量的纖維素被燒掉實為極大的浪費。
本發明的目的在於，將資源豐富的棉杆進行加工，提取纖維素，作為民用或軍事用途，將廢棄的粗原料轉化為具有特殊用途的化工原料，造福人類。
本發明的技術方案是將棉杆置於篩網上，藉助壓縮空氣的風力除去棉杆帶入的灰塵及其它雜質，壓縮空氣的壓力控制在3.2～3.5Kg/cm2即可達到除去塵土及葉等雜質的目的。除去雜質的乾淨棉杆經間距為2mm左右的二輥機壓破後切成40-60mm長即可投料。將切碎的棉杆投入不鏽鋼反應釜中，與水共熱，在溫度為120-130℃、壓力為2-2.5Kg/cm2的條件下，保持20-40分鐘，使棉杆在水中水解，以除去棉杆中的水溶物和蠟質，並降低部分大分子結構，使棉杆變得疏鬆。排掉水解毋液後，再將由氫氧化鈉、硫化鈉及矽酸鈉組成的三元混合鹼液加入反應釜與水解後的疏鬆棉杆共同加熱蒸煮。混合鹼液中NaOH的加入量為物料總重量的3-3.5%;硫化鈉加入量為總物料重量的1.5-1.9%;矽酸鈉加入量為總物料量的0.2-0.3%，蒸煮時升溫控制在145-160℃，壓力控制在2.8-3.2Kg/cm2，保持70-90分鐘後，加入由蓖麻油和松香組成的混合皂化劑，此皂化劑按蓖麻油∶松香＝0.5～1.5∶9.5～8.5的比例配製成蓖麻油一松香混合皂化劑，其用量為總物料重量的0.25～0.35%。加入皂化劑後保溫60-80分鐘，使之發生皂化反應。反應過程中每隔30分鐘排氣一次，並循環攪拌反應液。反應完畢後，待溫度和壓力恢復正常時出料洗滌。經過皂化並洗滌後的棉杆纖維素再用漂白液進行氯化、漂白。經二、三段漂洗(若用作軍用硝化纖維原料則只作二段漂白)、再入水洗機中洗至無氯離子，當PH為7.2～7.5時，再以0.025%的硫酸或銷酸中和，繼續洗滌至PH為6.8～7.2，經除鐵、除砂後濃縮便得精製棉杆纖維素，可將其成型為0.85～1.20mm厚的纖維布(似平絨布兩面有毛)，亦可由擠幹機直接擠幹。將上述製得的纖維素經撕碎機、抖松機進行撕碎、拌松後，於105～110℃溫度下予烘5分鐘(使纖維素內水份小於3%)，再以硝、硫混酸進行硝化。硝化設備採用U型連續硝化器。硝化完畢用離心機驅酸後再入水洗機內洗滌。經過洗滌的硝化纖維素用0.5%左右的稀硫酸在110～115℃煮洗後，再用水於115～120℃煮洗至中性即完成安定性處理。經過安定性處理的硝化纖維素在含30%水份(中性)或30%的乙醇中保存或運輸皆安全可靠。
採用本發明的生產方法，將棉杆在折水中進行水解後再以混合鹼皂化法精製，即可製得棉杆纖維素。在水解過程中，除去水溶物及蠟質之後，再加入混合鹼液，可以減少鹼的用量，同時減輕精製纖維素過程中的汙染。加入蓖麻油-松香皂化劑有利於棉杆纖維素的精製，可提高精製質量，提高產品得率，有利於硝化反應進行，從而降低生產成本縮短生產周期。與棉短絨製造硝化纖維素相比較，可降低成本19.3%左右。精製棉杆纖維素所生產的硝化纖維素可代替硝化棉製造硝基漆、賽璐珞、無煙火藥及其它軍品，亦可作為人造絲和人造纖維素的各種用途。
實施例按表一所列工藝控制條件進行操作時可製得如表二所列指標的硝化用精製棉杆纖維素和表三中所列指標的硝化棉杆纖維素。
表一工藝控制條件階段 項目 控制指標 備註除塵壓縮空氣壓力 3.2～3.5Kg/cm2二輥機之輥間距 2.0～3.2mm破碎 二輥機工作溫度 低於35℃進料速度 15～20公斤/分鐘切斷 棉杆長度 40～60mm進料速度 40～55公斤/分鐘最高溫度 128～130℃壓力 2.2～2.3Kg/cm2白水水解 固液比 1∶7反應時間 35分鐘 達到溫最高溫度 148～154℃ 後計算壓力 2.8～3.2Kg/cm2蒸煮皂化 固液比 1∶8 棉杆與NaOH加入量 3.2% 鹼液之Na2S加入量 1.7% 比Na2Sio3加入量 0.25%
蓖麻油加入量松香加入量 0.32% 按10%的比例在松香中加入蓖麻油總反應時間 240分鐘氯化漂洗 漿料濃度 6%加氯量(對漿料) 1.8%硝化反應 H2SO468.44HNO321.87氧化氮 1.22水 8.07投料速度 8公斤/分鐘 根據硝化纖硝化反應溫度 22～24℃ 維素含氮量硝化反應時間 可調整反應時間安定性處理 溫度 (1)酸煮112℃(2)水煮115～120℃壓力 (1)酸煮0.7kg/cm2(2)水煮1.25kg/cm2H2SO4加入量 0.47%
表二 硝化用棉杆纖維素質量指標(%)實測數據項目 提出指標 1 2 3 備註α-纖維素 95 96.72 97.22 97.89五碳糖 3.5 2.72 2.11 1.50-5℃時12% NaOH 85 93.27 92.22 94.53不溶物粘度 15～40 33.5 34.2 31.9 單位釐泊硫酸不溶物 0.5 0.12 0.15 0.11木質素 0.5 0.23 0.29 0.26灰份 0.5 0.18 0.23 0.24水份 8 3.82 3.90 3.70吸溼度 大於110克水 134.2 136.4 128.7/克纖維素表三 硝化棉杆纖維素質量指標(%)WJ23-64 實測數據項目 指標 1 2 3含氮量 12.20～13.50 13.494 13.532 13.573醇醚溶解物 不大於30 12.3 13.2 9.7乙醇溶解度 不大於4 1.4 1.2 1.1粘度(E°) 3.0～15 4.8 5.2 4.4140℃貝克曼試驗 不大於3 1.87 2.01 1.96甲基紫試驗 70-60 80-70 80-70 80-70灰份 不大於0.4 0.18 0.23 0.21得率 175.47 176.10 176.38
權利要求
1.以棉杆為原料製造硝化纖維素的方法，涉及棉纖維代用品的精製及硝化纖維素的製造技術，是將除雜質的原料採用予水解皂化法製取棉杆纖維素，再將其氯化、漂洗後的精製棉杆纖維素以混酸硝化並經安定性處理即可製得硝化棉杆纖維素，本發明的技術特徵在於a、採用壓縮空氣除去棉杆中的雜質，將其壓破後切碎投入反應釜中與水共熱進行白水水解，在溫度120～130℃、壓力2～2.5Kg/cm2條件下保持20～30分鐘後排掉水解毋液以去掉水溶物及蠟質，再加入三元混合鹼液進行蒸煮，在溫度145～160℃、壓力2.8～3.2Kg/cm2條件下保持70～90分鐘後，加入蓖麻油-松香混合皂化劑，再保溫60-80分鐘，使之發生皂化反應；b、精製後的棉杆纖維素可成型為雙面有毛的纖維素布，亦可用擠幹機直接擠幹；c、將精製棉杆纖維素用撕碎機撕碎、用(抖松機)抖松之後再進行硝化。
2.按照權利要求1所述方法，其特徵在於三元混合鹼液是由氫氧化鈉、硫化鈉和矽酸鈉組成，其用量分別為物料重量的3～3.5%、1.5～1.9%、0.2～0.3%。
3.按照權利要求1所述方法，其特徵在於蓖麻油-松香混合皂化劑是按蓖麻油∶松香＝0.5～1.5∶9.5～8.5的比例配製而成，其用量為總物料重量的0.25～0.35%。
全文摘要
以棉稈為原料製造硝化纖維素的方法，涉及棉纖維代用品的精製及硝化纖維素製造技術。本發明以棉稈為原料採用白水水解除去其中的水溶物及蠟質，再用三元混合鹼液皂化法製取棉稈纖維素。採用白水水解可減少鹼的用量，降低成本。採用蓖麻油—松香混合皂化劑可提高精製纖維素質量及產品得率。硝化棉稈纖維素可代替硝化棉製造硝基漆、賽璐珞、無煙火藥及其它軍品和人造絲及人造纖維的各種用途。
文檔編號C08B5/02GK1052484SQ90109489
公開日1991年6月26日 申請日期1990年11月24日 優先權日1990年11月24日
發明者劉吉平 申請人:劉吉平