Способ получения микрокристалической целлюлозы

1 ц 751808 ОП ИСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических(45) Дата опубликования описания 30.07.80Е. Котельников Заявитель МИКРОКРИСТАЛЛ ИЧЮЛОЗЫ Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, точнее к способу гидролиза целлюлозы до так называемой предельной степени полимеризации с получением микрокристаллической цел(МКЦ)МКЦ может применяться в самых разнообразных отраслях народного хозяйства.Как наполнитель и стабилизатор при приготовлении фармацевтических препара тов и косметических кремов, в качестве пищевых добавок. В керамической промышленности для получения высококачественного фарфора, для производства огнеупорных материалов. Может широко использо ваться как стабилизатор водно-латексных красок и как различного назначения сорбенты и т. п.Известен способ получения микрокристаллической целлюлозы 11 из различного 20 целлюлозного сырья хлопка, хлопкового линтера древесных целлюлоз, вискозного шелка, шинного корда и других в оптимальных условиях: водный 2,5 н. раствор НС 1 при 105 С в течение 15 мин. В зависи мости от вида целлюлозного сырья СП в пределах 150 - 250, Способ требует использования целлюлозы.Известен способ получения МКЦ 21 обработкой древесной целлюлозы и хлопково 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕ Цго линтера 1 н. водным раствором НС 1 при кипячении в течение 1,5 - 2 ч, После гидро- лиза остаток (выход продукта 90% от взятой целлюлозы) промывали водой до нейтральной реакции, затем этанолом и подсушивали в вакууме прп 40 С.СП в зависимости от вида целлюлозного сырья составляла величину 1 б 5 - 275.В указанном способе в качестве исходного сырья также применяется дорогостоящая целлюлоза, предназначенная для химической переработки.Целью предлагаемого изобретения являлось удешевление микрокристаллической целлюлозы и расширение сырьевой базы. Эта цель достигается использованием в качестве сырья отходов гидролпзной промышленности гидролизного лигнина.Технология получения микрокрпсталлической целлюлозы нз гидролизного лигнина заключается в обработке его водной суспензии азотной кислотой, концентрация которой в полном объеме составляет 1 - 2 н.Обработку проводят при температуре 90 в 1 С, модуле 7 - 8 с перемешиванием в течение 4 - 5 ч, При обработке лигнин подвергается окислительно-гидролитическому расщеплению и переходит в раствор. Твердый остаток отделяют от раствора и обрабатывают щелочью (концен. водного751808 5 10 Индекс кристалличности по ренгеновским диффракционным даннымИндекс симметрии полосы поглощения валентных колебаний ОН-групп в ИК-спектрахРазмер кристаллитов по нормалик пл. (002),А Образец 0,65 - 0,67 0,62 - 0,64 38,6 - 45,0 38,6 - 40,5 МКЦ по прототипу МКЦ предлагаемый 0,88 0,88 раствора КаОН 0,25 - 0,5 с/а) при модуле 10 - 15 и температуре 80 - 100 С в течение 30 - 60 мин,Для получения более очищенного светлого образца остаток после обработки азотной кислотой суспендпруют при перемешивании в ацетоне при комнатной температуре и модуле 10 - 15 в течение 30 - б 0 мин, а затем обрабатывают 0,25 - 0,5/с водным раствором КаОН при модуле 10 - 15 и температуре 80 - 100 С в течение 30 - 60 мин. Целлюлозный остаток легко диспергируется в водной суспензии (концентрация сухого вещества 3 а/о) с помощью ультразвука и дает устойчивые сметаноподобные гели что является характерным для микрокристаллических целлюлоз.Совокупность приведенных выше показателей позволяет утверждать, что целлюлозный остаток, полученный по предлагаемому способу, представляет собой микро- кристаллическую целлюлозу и может использоваться в тех же областях, что и МКЦ, полученная из чистой целлюлозы по способу прототипа.П р и м е р 1. 100 г гидролизного лигнина суспендируют в 500 мл воды в течение 4 ч при комнатной температуре, приливают 200 мл азотной и слоты (уд. вес 1,35).Температура массы благодаря экзотермии реакции окисления лигнина устанавливается в пределах 90 - 100 С, а конечная концентрация Н 1 ЧОз в полном объеме соответствует - 1 н. раствору, Далее массу дополнительно кипятят 5 ч (модуль 7).После охлаждения твердый остаток отделяют фильтрованием (выход 50 а/а),Остаток затем суспендируют в 500 мл 0,5 а/а-ного водного раствора МаОН (модуль 10), нагревают до 100 С и выдерживают прп этой температуре и перемешиванип в течение 30 мин, Остаток, представляюгцпй собою микрокристаллпческую целлюлозу (МКЦ), отделяют от щелочного раствора фильтрованием, промывают водой и сушат.Выход МКЦ 15 а/а от исходного лигнина; СП 123, Содержание трудногидролизуемых полисахаридов (ТГП) 5,3/оП р и м е р 2. 100 г гидролизного лигнина суспензируют в 500 мл воды в течение 4 ч при комнатной температуре, приливают 300 мл азотной кислоты (уд. вес 1,35). 15 20 25 30 35 40 45 50 Выход продукта МКЦ 15 - 25/, от взятого количества лигнина,Степень полимернзацип 120 в 1. Продукты полного гидролиза полученной МКЦ содержит в основном (до 97 - 99/о) глюкозу.По данным рентгендифрактометрии и ИК-спектроскопии (табл. 1) МКЦ по заявленному способу соответствует МКЦ по способу прототипа. Температура массы устанавливается в пределах 90 - 100 С, а конечная концентрация НХОз в полном объеме соответствует 2 н. раствору. Массу дополнительно кипятят в течение 4 ч (модуль 8),Остаток суспензируют в 750 мл (модуль 15) 0,25 а/а-ного водного раствора МаОН, нагревают до 80 С и выдерживают при этой температуре и при перемешивании в течение 60 мин. Остаток отделяют так же как в примере 1. Выход МКЦ - 20%, СП 130, Содержание ТГП 5,8/с.П р и м е р 3. Окисление гидролизного лигнина проводят как в примере 1.Остаток отделяют фильтрованием, суспензируют в 500 мл (модуль 10) ацетона и при комнатной температуре и перемешиванип выдерживают в течение 60 минут. Остаток отделяют от растворителя и обрабатывают 750 мл (модуль 15) 0,25 а/а водного раствора ХаОН, как в примере 2. Выход МКЦ 20 а/а. СП 130. Содержание ТГП 4,8/,.П р и м е р 4. Окисление гидролизного лигнина проводят как в примере 1.Остаток суспензируют в 750 мл ацетона (модуль 15) и при комнатной температуре псремешивают в течение 30 мин, Остаток отделяют от растворителя и обрабатывают 500 мл 0,5 а/а-ного водного раствора ХаОН (модуль 10) как в примере 1. Выход МКЦ 15/а, СП 120. Содержание ТГП 4,2 .Предлагаемый способ получения микро- кристаллической целлюлозы прост в выполнении. Для его осуществления не требуется специального оборудования. Он позволяет полезно использовать отходы гидролизной промышленности (лигнин), которые составляют до 3 млн т в год, и получать ценный целлюлозный материал МКЦ, количество которой может составить при751808 Ф ор мула изобретения Составитель Т. МаринскаяРедактор Л. Герасимова Техред А. Камышникова Корректор М. Полякова Заказ 1733/4 Изд Ко 434 Тираж 569 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 полном использовании отходов до 600 тыс, т/г. Таким образом, значительно экономится дорогостоящее целлюлозное сырье; стоимость такой МКЦ уменьшится. 1. Способ получения микрокристаллической целл 1 олозы обработкой целлюлозосодержащего сырья кислотой прн нагревании, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью удешевления производства и расширения сырьевой базы, в качестве целлюлозосодержащего сырья используют водную суспензию гидролизного лигнина, а в качестве кислоты 1 - 2 н. водный раствор азотной кислоты, обработку проводят 4 - 5 ч при 90 в 1 С и модуле 7 - 8, после чего нерастворившийся остаток обрабатывают 0,25 - 0,5% -ным водным раствором едкого патра 30 - 60 мин при 80 - 100 С и модуле 10 - 15.2. Способ по п, 1, отличающийся 5 тем, что нерастворившийся остаток предварительно экстрагируют ацетоном 30 - 60 мин при комнатной температуре и модуле 10 - 15. 10 Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе 1. О. ВаЫз 1 а. 1 пс 1. Епд. С 11 егп, 1950,42, 502.15 2. Н. Е. Котельникова, Е. А. Петропавловский, В. А. Шевелев, А. А, Волкова,Г. Г. Васильева, Взаимодействие микрокристаллической целлюлозы с водой, 1976, 10,391 в 3 (прототип),