專利名稱：造紙涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到羧甲基纖維素鈉的制備方法，特別是涉及到造紙行業(yè)中涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法。
隨著造紙工業(yè)的發(fā)展，涂布工藝是近來圍繞著降低木材資源的消耗，提高紙品的檔次，改善紙品的印刷性能而出現(xiàn)的一種新工藝。羧甲基纖維素鈉作為一種保水劑，同時也作為一種輔助膠粘劑被引入到涂布工藝中，用以改變涂料的流變性能，提高涂料保水值和紙品性能而應(yīng)用在涂布紙與紙板的生產(chǎn)。
傳統(tǒng)的羧甲基纖維素鈉的制備方法是將漿泊纖維于捏合機中與燒堿醇溶液制成堿纖維素，然后再加入一氯醋酸進行醚化，所得產(chǎn)物用稀酒精洗滌，再經(jīng)壓濾烘干、粉碎即成成品。
公開號為CN1136569的羧甲基纖維素的制備方法是將針葉木槳于捏合機中與燒堿醇溶液制成堿纖維素，其滴加燒堿的時間控制在0.5-1小時，攪拌1-2小時，然后加一氯乙酸進行醚化，其滴加一氯乙酸的時間控制在0.5-1小時，滴加結(jié)束后加熱至75-85℃，攪拌1-2小時，所得物再用稀乙醇洗滌，再經(jīng)壓濾、烘干、粉碎即成成品。
上述兩種羧甲基纖維素鈉的制備方法都是在捏合機中進行，加入醚化劑進行醚化反應(yīng)從而制得成品，這兩種工藝均存在醚化劑利用率低、燒堿耗量大，其產(chǎn)品溶解性能差，溶解時間長，溶解完全需適當(dāng)升溫，粘度高(在600mpa·s左右)，因此，增稠傾向大，同時剪切稀化性能差，致使涂料流動性能差的問題，不適于造紙涂布，只能用于建材行業(yè)及其它行業(yè)。
本發(fā)明的目的在于提供一種造紙涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法，它克服了上述兩種生產(chǎn)方法的問題，對原料進行預(yù)處理后在均相(或非均相)的條件下進行醚化反應(yīng)，從而生產(chǎn)出超低粘度，冷水速溶，剪切稀化性能優(yōu)良的產(chǎn)品，滿足了造紙涂布工藝的要求。
本發(fā)明的工藝如下將木槳或棉纖維在容器中浸沒裝有在無機酸如鹽酸或硫酸容器中，溫度為75-85℃，時間為30分鐘至1小時，并加燒堿中和至中性，冷卻至室溫，后加水，經(jīng)磨槳機碎槳，并經(jīng)分離干燥完成原料的預(yù)處理，其所得物再溶于氯化鋰/二甲基乙酰胺(質(zhì)量體積比為4-9/100)溶液中，并加燒堿制成堿纖維素，然后再一氯乙酸作為醚化劑在均相，溫度為70-80℃的條件下進行醚化反應(yīng)，其產(chǎn)物再用稀乙醇洗滌2次，即可得產(chǎn)品?；蛘咴诜蔷鄺l件下，使分離干燥后的纖維素與異丙醇的浴比為1∶8-10時，溫度不超過35℃，先進行絲化反應(yīng)1-1.5小時，制得堿纖維素，然后再加入相轉(zhuǎn)移催化劑吡啶及硼砂在70-80℃下進行非捏合式醚化反應(yīng)1-2小時即可得產(chǎn)品。
纖維素的預(yù)處理其木槳可以為針葉木槳或闊葉木槳。其木槳或棉纖維素浸沒于鹽酸或硫酸中以期能打斷纖維素的分子鏈，容器中的溫度最好為85℃，時間為1小時，再用燒堿中和至中性并冷卻至室溫，然后再加水使纖維素得到進一步的稀釋后，控制纖維素含量在10％-15％并在磨槳機中將其磨碎至2微米，并將纖維素從水中分離出來壓干、烘干。
將經(jīng)過預(yù)處理的纖維素溶于氯化鋰/二甲基乙酰胺溶液中，其質(zhì)量體積比最好為5/100，加溫至80℃攪拌溶解，溶解的纖維素的含量為20％-25％，并將30％的燒堿二甲基乙酰胺溶液用30-40分鐘時間加入其中，升溫至80℃攪拌45-60分鐘制成堿纖維素，最后再小心地加入一氯乙酸，于均相條件下保溫反應(yīng)1-2小時，冷卻后，將產(chǎn)物以60℃，80％乙醇洗滌2次后，最后經(jīng)壓濾、烘干即可得產(chǎn)品。
或是將預(yù)處理的纖維素加入到異丙醇中，溶比為1∶8-10，然后將30％燒堿溶液用半小時時間緩緩加入到溶液中，控制溫度不超過35℃，并攪拌1-2小時，制得堿纖維素，再將40％一氯乙酸異丙醇溶液用1小時時間滴加入上述體系中，滴加完畢后加入4-6/1000砒啶和5-10％的硼砂(以纖維素的質(zhì)量計)升溫至80℃于非均相條件下反應(yīng)1-2小時，冷卻，并以10％鹽酸異丙醇溶液中和至PH值7-8，然后過濾、干燥即得產(chǎn)品。
本發(fā)明的優(yōu)點是1．本方法通過對原材料進行了化學(xué)和物理方面的預(yù)處理，使原料達(dá)到超細(xì)狀態(tài)，獲得了更好的反應(yīng)可及性，降低了醚化劑的耗量，同時降低了原料的聚合度，從而為制取超低粘度羧甲基纖維素鈉創(chuàng)造了條件。而傳統(tǒng)方法沒有該過程，且醚化劑利用率低，燒堿耗量大。成品的水溶液有微量不溶物，產(chǎn)品粘度得不到有效控制，以致產(chǎn)品應(yīng)用于涂布工藝時溶解性差、溶解時間長，增稠傾向大，流動性能較差。
2．本方法采用了非捏合工藝，將經(jīng)預(yù)處理后的原料溶于LiCl/DMAc溶液中，使醚化反應(yīng)在均相條件中進行；或?qū)㈩A(yù)處理后的原料于異丙醇中，進行醚化反應(yīng)。所制備的羧甲基纖維素鈉具有較高的取代均一性、超低粘度、冷水速溶等特性。
3．用本工藝制成的成品能在冷水速溶。在冷水中輕微攪拌10-15分鐘，便能獲得均一透明的水溶液，極大地改善了該產(chǎn)品的應(yīng)用條件，能充分地滿足涂布工藝中涂料配制的要求。
4．用本工藝制成的成品替代度高且粘度低，其粘度在20mpa·s以下，在涂布工藝中還具有較高的保水值，但傳統(tǒng)方法制得的高替代度羧甲基纖維素鈉，粘度通常在600mpa·s以上。不能滿足涂布工藝要求。
5．用本工藝制成的成品使涂布工藝中涂料的剪切稀化性能優(yōu)良，極大地改善了涂料的流變性能。
實施例實施例1用天平稱取40克纖維素，用手將纖維素漿板撕碎裝入100毫升燒瓶中，配制2N鹽酸溶液500毫升傾入燒瓶中，升溫至85℃并保持30分鐘，用燒堿中和至中性并冷卻至室溫。用濾布濾去水并壓干濾餅，置于烘箱中烘干備用。稱取20克已烘干的預(yù)處理過的纖維素于250毫升三頸瓶中，加入異丙醇130毫升，稱取14.3克燒堿溶于40毫升水中，開啟攪拌，將燒堿溶液用0.5小時時間緩緩加入三頸瓶中，控制溫度35℃以下攪拌1小時，以30毫升異丙醇溶解一氯乙酸并用1小時時間滴加入體系中，然后加入0.1克吡啶及1克硼砂，此時應(yīng)控溫于70℃，當(dāng)?shù)渭油戤吅?，升溫?0℃并反應(yīng)90分鐘，冷卻并以10％鹽酸異丙醇溶液中和至PH值為7-8，然后過濾、干燥即得成品。
稱取2.000克樣品，以GB12029.4-89測取代度，得結(jié)果取代度DS=0.846，基本上達(dá)到了我們所設(shè)計的值。稱取2.000克樣品，以GB12029.2-89中的步驟，用NDJ-1型粘度計測2％水溶液的粘度，得室溫結(jié)果為19mpa·s。
實施例2稱取50克已經(jīng)干燥的氯化鋰溶于1000毫升二甲基乙酰胺中，于80℃加溫溶解，以備使用。取100毫升溶液置入250毫升三頸瓶中，開啟攪拌，稱取20克已經(jīng)預(yù)處理的纖維素溶于其中。以20毫升二甲基乙酰胺溶解14.3克燒堿并緩緩加入體系中攪拌30分鐘，然后升溫至80℃并小心地將11.7克一氯乙酸加入其中，保溫反應(yīng)1小時，冷卻，將析出物過濾并以60℃、80％乙醇洗滌兩次，濾出產(chǎn)品壓干置于烘箱中干燥。
以GB12029.4-89測樣品取代度為0.912；稱取2.000克樣品，配制2％水溶液，按GB12029.2-89之步驟，用NDJ-1型粘度計測得粘度為18mpa·s。
權(quán)利要求
1．一種造紙涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征是將木槳或棉纖維在容器中浸沒裝有在無機酸如鹽酸或硫酸容器中，溫度為75-85℃，時間為30分鐘至1小時，并加燒堿中和至中性，冷卻至室溫，后加水，經(jīng)磨槳機碎槳，并經(jīng)分離干燥完成原料的預(yù)處理，其所得物再溶于氯化鋰/二甲基乙酰胺(質(zhì)量體積比為4-9/100)溶液中，并加燒堿制成堿纖維素，然后再一氯乙酸作為醚化劑在均相，溫度為70-80℃的條件下進行醚化反應(yīng)，其產(chǎn)物再用稀乙醇洗滌2次，即可得產(chǎn)品。或者在非均相條件下，使分離干燥后的纖維素與異丙醇的浴比為1∶8-10時，溫度不超過35℃，先進行絲化反應(yīng)1-1.5小時，制得堿纖維素，然后再加入相轉(zhuǎn)移催化劑吡啶及硼砂在70-80℃下進行非捏合式醚化反應(yīng)1-2小時即可得產(chǎn)品。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征是纖維素的預(yù)處理其木槳可以為針葉木槳或闊葉木槳。其木槳或棉纖維素浸沒于鹽酸或硫酸容器中的溫度最好為85℃，時間為1小時，再用燒堿中和至中性并冷卻至室溫，然后再加水使纖維素得到進一步的稀釋后，并控制纖維素含量在10％-15％并在磨槳機中磨碎至2微米，并將纖維素從水中分離出來壓干、烘干。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征是將經(jīng)過預(yù)處理的纖維素溶于氯化鋰/二甲基乙酰胺溶液中，其質(zhì)量體積比最好為5/100，加溫至80℃攪拌溶解，使纖維素的含量為20％-25％，并將30％的燒堿二甲基乙酰胺溶液用30-40分鐘時間加入其中，升溫至80℃攪拌45-60分鐘制成堿纖維素，最后再小心地加入一氯乙酸，于均相條件下保溫反應(yīng)1-2小時，冷卻后，將產(chǎn)物以60℃，80％乙醇洗滌2次后，最后經(jīng)壓濾、烘干即可得產(chǎn)品。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征是將預(yù)處理的纖維素加入到異丙醇中，溶比為1∶8-10，然后將30％燒堿溶液用半小時時間緩緩加入到溶液中，控制溫度不超過35℃，并攪拌1-2小時，制得堿纖維素，再將40％一氯乙酸異丙醇溶液用1小時時間滴加入上述體系中，滴加完畢后加入4-6/1000砒啶和5-10％的硼砂(以纖維素的質(zhì)量計)升溫至80℃于非均相條件下反應(yīng)1-2小時，冷卻，并以10％鹽酸異丙醇溶液中和至PH值7-8，然后過濾、干燥即得產(chǎn)品。
全文摘要
一種造紙涂布專用羧甲基纖維素鈉的制備方法,它是將木漿或棉纖維素在無機酸如鹽酸、硫酸等中進行預(yù)處理,再溶于氯化鋰/二甲基乙酰胺溶液中,加燒堿制成堿纖維素,再以一氧乙酸為醚化劑在均相條件下進行醚化反應(yīng)從而制得羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品;或于非均相條件下,在纖維素與異丙醇的浴比為1∶8—10時進行醚化反應(yīng),從而獲得超低粘冷水速溶的羧甲基纖維素鈉。本發(fā)明能生產(chǎn)出超低粘度,冷水速溶,剪切稀化性能優(yōu)良的產(chǎn)品,滿足造紙涂布工藝的特定要求。
文檔編號C08B1/08GK1288898SQ9911667
公開日2001年3月28日 申請日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月22日
發(fā)明者徐丹, 徐振明 申請人:徐丹, 徐振明