Способ активации целлюлозы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 190281 (21) 3248855/23-05 51 М. КЛ. С 08 В 1/02 с присоединением заявки Ко(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 661. 728, .8(088,8) Опубликовано 230882, Бюллетень Ко 31Дата опубликования описания 230882 72) Авторь изобретен на Трудового Красного Знамени институт химии дрейсикы АН Латвийской ССР(54) СПОСОБ АКТИВАЦИИ ЦЕЛЛЮЛ агента. Например, приды из набухшей целлюлокислотой требуется постократное количествоной кислоты от веса цчае вытеснения агентаняющего реагента, расснижается, но возникамость в специальном ообеспечивающим фиксацсостояния целлюлозы вроткий срок, что трудНаиболее близким кявляется способ активпутем обработки ее гамиаком в автоклаве и0,5-0,7 МПа в течениенатной температуре слением и регенерацией последующим уда активирующего агента.В .этом случае активация целлюлозы достигается, во-первых, за счет ослабления водородных связей и снижения плотности упаковки макромолекул целлюлозы, во-вторых, эа счет перехо да кристаллической модификации при,родной целлюлозы - целлюлозы 1 - в более реакционноспособную кристалликую модификацию - целлюлозу 111.в-третьих, за счет разрушения пер ке. Основной недоста ба - высокий расходо к этоговытесняю чес Изобретение относится к химической технологии, в частности к повыше нию химической активности целлюлозы, и может быть использовано при химической переработке целлюлозы для получения вискозы, ацетатных волокон, нитроцеляюлозы, простых эфиров целлюлозы и других продуктов.Известен способ активации целлюлозы путем предварительной обработки ее агентом (вода, жидкий аммиак), в котором происходит набухание целлюлозы, с последующим вытеснением этого агента различными полярными и неполярными жидкостями или их парами 1,Однако активация целлюлозы достигается путем заполнения агентом, вы г зывающим набухание целлюлозы,ультра- микроскопических пространств между кристаллическими участками целлюлозы и последующим вытеснением этого агента органическим растворителем или его парами. В результате такой обработки не происходит уплотнение цепей целлюлозы, т.е. увеличивается активная поверхность целлюлозы и ее доступность 1 при последующей химической переработвытеснении возы уксуснойменьшей мереледяной уксусллюлозы В слупарами вытесод последнегот необходи орудовании,ю активногопредельно кооосуществимоизобретениюции целлюлозыообраэным ам".д давлением1-2 ч при ком 952852 4ничных стенок клеток целлюлозы, нызынаемого резким снятием давления в антоклаве по окончании, обработки целлюлозы газообразным аммиаком,21.Недостатками этого способа активации целлюлозы являются необходимость 5 затраты времени на полный вывод активирующего агента иэ обработанного материала и, происходящая при этом, усацка конечного продукта эа счет контракции клеточных стенок целлюло" зы, достигающая 2,0-2,2 от исходного объема целлюлозы.Цель изобретения - повышение эффективности активацни и реакционной способности целлюлозы. 15 Постанленная цель достигается тем, что согласно способу активации целлюлозы газообразным аммиаком при комнатной температуре под давлением 0,5-2 0,7 МПа 1-2 ч, целлюлозу дополнительно обрабатывают газообразным ангид-, ридом угольной, серной или уксусной кислот под давлением О,Т 5-0,8 МПа 3-15 мин.Последующая обработка модифицированной целлюлозы газообразным ангидридом кислоты дает следующие преимущества: сокращается продолжительность процесса активации эа счет исключения операции по удалению аммиака, заключенного как н ультрамикроскопических пространствах целлюлозы, так и связанного находящейся там водой; фиксируется активное (разрыхленное) состояние целлюлозы после обработки ее газообразным аммиаком 35 эа счет образования во всех, даже ультрамикроскопических пространствах, солей аммония, не позволяющих "захлопнуться" макромолекулам целлюлозы после активации; образование солей 40 аммония обусловливает химическое связывание эаключенных в целлюлозе аммиака и воды, в результате чего отпадает необходимость и уцалении воды из актиниронанной целлюлозы при ее последующей химической переработке; образовавшиеся соли аммония служат катализатором при дальнейшей химической переработке актинированного. целлюлозного сырья, например при ацетилировании.СпосОб Осуществляют следующим об разом.Вначале автоклав заполняют исходной целлюлозой, герметиэируют и накуумируют до давления -0,1 МПа,затем заполняют его газообразным аммиаком до давления 0,5-0,7 МПа и при оэтом давлении целлюлозу обрабатывают в течение 1-2 ч. После этого н автоклав вводят газообразный ангид рид под давлением, на 0,05-0,1 МПа превышающим избыточное давление аммиака в антоклаве. Возможно также после окончания модификации целлюло зы аммиаком давлений в автоклаве 65 снять до атмосферного, а газообраэ-ные ангидриды кислот вводить при иэ. быточном давлении 0,15-0,20 МПа.Такой способ несколько упрощает ввод н автоклав газообразных ангидридов, но ведет к увеличению продолжительности обработки. Реакция образования солей аммония в активируемай целлюлозе происходит в течение 3- 5 мин. Контроль за протеканием реакции можно осущестнлять как по времени протекания, так и по изменению давления в автоклаве. Вначале, при введении ангидрида в автоклав, давление н нем снижается за счет реакции образования солей аммония, а по окончании этой реакции давление начинает расти и достигает давления, под которым подают газообразный ангидрид. Это и служит признаком окончания процесса обработки. По окончании .активации автоклав вентилируется )и активированная целлюлоза готова для дальнейшей химической переработки.П р и м е р 1. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную воздушносухую сульфитную целлюлозу общей массой 0,1 кг. После герметизации автоклав вакуумируют до -0,1 МПа, а затем заполняют газообразным аммиаком до избыточного давления 0,7 МПа,При этом давлении ведут обработку целлюлозы аммиаком при комнатной температуре н течение 1 ч, После этого в автоклав вводят углекислый газ СОпод давлением 0,8 МПа.Обработку модифицированной аммиаком целлюлозы ангидридом угольной кислоты ведут н течение 3 мин при комнатной температуре, Физико-химические свойства полученной активированной целлюлозы приведены н таблице.П р и м е р 2, В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную ноэдушносухую азотнокислую целлюлозу общей массой 0,1 кг. Обработку целлюлозы газообразным аммиаком проводят при избыточном давлении 0,5 МПа н течение 2 ч,после чего в автоклан вводят газообразный сернистый ангидрид 50 под давлением 0,55 МПа. Обработку модифицированной аммиаком целлюлозы ангидридом сернистой кислоты ведут в течение 5 мин при комнатнойотемпературе.Физико-химические свойства полученной целлюлозы приведены в таблице. П р и м е р 3. В автоклав вместимостью 3 л загружают исходную ноздушносухую сульфатную целлюлозу общей массой 0,1 кг. Обработку целлюлозы аммиаком проводят .аналогично примеру 2, после чего давление в антоклаве снижают до атмосферного и в него вводят газообразный уксусный ангидрид (СНЗСО)10 под давлением 0,15 Мпа.Обработку модифицированной аммиакомцеллюлозы ангидридом уксусной кислоты ведут в течение 15 мин при комнатной температуре. Физико-химическиесвойства полученной целлюлозы приведены в таблице.м о оК 1 Ц 1 п 1 Я О дХцп ххцнци О и и 9 О ы х овец с о а Ц Ц х И Ю Х Е Э А О о с о о Е Э 03 б х а 4 Х Й 6е хбхоэа бси ех нххи хн хо бб а6 Нх6 Ххх хи аФиха х962Цло ооОЗаказ 6202/37 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4 Из приведенных в таблице данных физико-химических свойств следует, что предлагаемый способ активации це-, ллюлозы дает возможность .Увеличить объем капилляров и капиллярную впитываемость, снизить степень кристаллич ности и, тем самым, повысить аморфность активированной целлюлозы, что, в свою очередь, способствует повышению реакционной способности конечного продукта. Активированная эаявляе мым способом целлюлоза ацетилируется в 1,6 раза быстрее и при нитровании содержит аэота на 0,5-0,6 больше, чем целлюлоза, активированная по известному способу.Формула изобретенияСпособ активации целлюлозы обработкой газообразным аммиаком при комнатной температуре под давлением0,5-0,7 МПа 1-2 ч, о т л и ч а ю -ц и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса и реакционной способности целлюлозы, последнюю дополнительно обрабатываютгазообразным ангидридом угольной,серной или уксусной кислот под давлением 0,15-0,8 МПа 3-15 мин. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 335954, кл. С 08 В 1/00,1969.2. Авторское свидетельство СССРпо, заявке 9 2878140/23-05,кл. С 08 В 1/02, 1980 (прототип).