Способ активации целлюлозы

Использование: способ получения активированного порошка целлюлозы, можно применять в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: активацию целлюлозы осуществляют следующим образом: хлопкообразную массу обрабатывают водным раствором гидроокисью натрия, при молярном соотношении реагентов вода:гидроокись натрия:целлюлоза проводят сушку и помол. Полученный порошок целлюлозы обладает высокой реакционной способностью. Предложенный процесс является экологически чистым. Мамедов Джамал Вейс оглы,Гахраманов Надир Фаррух оглы,Гусейнов Ядигар Юсиф оглы, Гулиев Телман Дадаш оглы, Рамазанов Эльдар Абдулали оглы, Шахгелдиев Физули Ханали оглы (AZ)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СУМГАИТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ; ГАХРАМАНОВ НАДИР ФАРРУХ ОГЛЫ; МАМЕДОВ ДЖАМАЛ ВЕЙС ОГЛЫ (AZ) Изобретение относится к химии целлюлозы, а именно к способу активации целлюлозы, которая может найти применение в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Изобретение относится к повышению реакционной способности целлюлозной массы. Целлюлозная масса содержит до 10% гемицеллюлозы и при обработке 113%-ным водным раствором гидроокиси натрия, гемицеллюлозу экстрагируют между волокнами, и при этом образуются пустоты. При щелочной обработке к целлюлозной массе добавляют гидрофильные полимеры, так называемые расширители (полиэтиленгликоли, поливиниловые спирты, полиакрилаты, особенно в виде натриевой соли). После экстракции гемицеллюлозы образующиеся пустоты между волокнами заполняются расширителями, содержание расширителей при обработке целлюлозной массы колеблется от 0,5 до 2,0% (мас./мас.) в расчете на целлюлозу. Полученная обработанная целлюлозная масса имеет повышенную реакционную способность [1]. Недостатками способа являются многостадийность процесса активации целлюлозы, применение дополнительных гидрофильных полимеров и получение сточных вод. Известен способ получения модифицированной целлюлозы, включающий активацию целлюлозы гидроксидом натрия или аммиаком под давлением, частичное удаление активирующего агента до его остаточного содержания ниже 10 мас.%, введение полученной целлюлозы в реакцию с замещающим органическим соединением, удаление остатка активирующего агента и побочных продуктов реакции замещения. Изобретение позволяет увеличить степень разрушения кристаллических областей целлюлозы, что приводит к полному или частичному замещению с равномерным распределением гидроксильных групп и позволяет легче получить химические производные целлюлозы [2]. Недостатком способа является получение сточных вод при активации целлюлозы химическими реагентами. Перед проведением процесса привитой сополимеризации проводят активацию целлюлозы обработкой 2-20%-ным водным раствором NaOH в течение 2-24 ч, затем промывают 1% раствором HCl и дистиллированной водой или водным раствором HNO3 (2,510-3 м) в течение 1 ч при температуре 55C. После чего проводят привитую сополимеризацию целлюлозы с (5-30C и 3,5-5,5 ч) акриламидом и 2-акриламид-2-метилпропансульфоновой кислотой (0,4-2,5 моль) в присутствии N,N'-метилен-бисакриламида и без него в водном растворе HNO3 в присутствии инициатора церийаммоний-нитрата. Установлено, что обработка целлюлозы раствором NaOH понижает эффективность прививки и долю привитого СПЛ. С ростом концентрации акриламида доля привитого СПЛ закономерно возрастает максимальная доля прививки СПЛ около 64,8% [3, прототип]. Недостатками способа являются длительное время обработки целлюлозы при активации, высокая концентрация NaOH и получение сточных вод. Задачей изобретения является разработка экологически чистого способа активации целлюлозы с получением сыпучего порошка целлюлозы с высокой реакционной способностью. Задача решается использованием хлопкообразной массы альфа-целлюлозы (ГОСТ 5982-84) при обработке 4,5-6%-ным водным раствором гидроокиси натрия в течение 30-60 мин, при молярном соотношении вода:гидроокись натрия:целлюлоза, равном 20,88-21,2:0,45-0,60:0,0185-0,0216 соответственно, с последующей фильтрацией и сушкой при температуре 100-105C в течение 90 мин и помолом в течение 2-6 мин до размеров частиц 50-320 мкм. Получен сыпучий порошок целлюлозы с высокой реакционной способностью, выход составляет до 99,88 вес.%. Для снижения времени обработки целлюлозы используют водный раствор гидроокиси натрия. При обработке измельченной целлюлозы время доходит до 1200 мин, а при использовании хлопкообразной массы целлюлозы время составляет всего 60 мин. Предложенный способ активации альфа-целлюлозы отличается от прототипа тем, что для придания максимальной хрупкости макромолекулярной структуре целлюлозы перед помолом хлопкообразную массу целлюлозы пропитывают 4,5-6,0%-ным водным раствором гидроокиси натрия с последующей фильтрацией и сушкой и помолом в течение 2-6 мин, при этом разрушается макромолекулярная структура и водородные связи и получается сыпучий порошок с высокой реакционной способностью. Содержание основной фракции с размером частиц 10-320 мкм составляет 98,91 вес.%. (В прототипе активацию целлюлозы осуществляют 2-20% NaOH, время активации целлюлозы составляет 2-24 ч, с нейтрализацией активированной целлюлозы HCl или HNO3 и с промывкой дистиллированной водой в процессе образуются сточные воды.) Преимущество предложенного способа активации целлюлозы по сравнению с прототипом состоит в том, что в процессе обработки использование вместо измельченной целлюлозы хлопкообразной массы целлюлозы проводит к 10-кратному снижению времени обработки и к повышению выхода активированной целлюлозы. Предложенный процесс является экологически чистым. Способ осуществляют следующим образом. Сначала приготовляют водный раствор гидроокиси натрия. После хлопкообразную целлюлозную массу при молярном соотношении реагентов:вода:гидроокись натрия:целлюлоза, равном 20,88-21,2:0,45-0,60:0,0185-0,0216 соответственно, пропитывают указанным раствором в течение 30-60 мин. После целлюлозу фильтруют и сушат при темпера-1 024276 туре 100-105C в течение 90 мин. При этом повышается хрупкость целлюлозы и в результате размола разрушается макромолекулярная-волокнистая структура целлюлозы. Полученный порошок целлюлозы обладает высокой реакционной способностью и легко разделяется на 4 фракции: 50, 100, 200 и 320 мкм. Активированный порошок целлюлозы может использоваться при сополимеризации с ненасыщенными мономерами. Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приведены примеры. Пример 1. В литровый стакан с мешалкой загружают 382 г (21,22 моль) дистиллированной воды и 18 г(0,45 моль) гидроокиси натрия, после включают мешалку со скоростью 60 об/мин. В раствор гидроокиси натрия добавляют 3 г (0,0185 моль) измельченной целлюлозы с размерами частиц 1,51,5 см и обрабатывают в течение 1200 мин. Обработанную целлюлозу после фильтрации подают на сушку при температуре 100-105C в течение 90 мин с последующим помолом в течение 6 мин. Полученный порошок целлюлозы обладает высокой реакционной способностью. Молярное соотношение вода:гидроокись натрия:целлюлоза составляет 21,22:0,45:0,0185 соответственно. Результаты опытов представлены в таблице. Состав целлюлозы определяется по ГОСТ 5982-84, ГОСТ 6840-78, фракционный состав активированного порошка целлюлозы по ГОСТ 3584-73, гидроокись натрия по ГОСТ 2263-79 физико-химическим методом, водородное число растворов определяется рН-метром. Пример 2. Осуществляют по примеру 1, за исключением того, что время обработки целлюлозы раствором гидроокиси натрия составляет 60 мин. Молярное соотношение вода:гидроокись натрия:целлюлоза составляет 21,22:0,45:0,0185 соответственно. Пример 3. Осуществляют по примеру 2, за исключением того, что используют 376 г (20,88 моль) дистиллированной воды, 24 г (0,6 моль) гидроокиси натрия, время обработки целлюлозы составляет 50 мин. Молярное соотношение вода:гидроокись натрия:целлюлоза составляет 20,88:0,6:0,0185 соответственно. Пример 4. Осуществляют по примеру 3, за исключением того, что время обработки целлюлозы составляет 45 мин. Молярное соотношение вода:гидроокись натрия:целлюлоза составляет 20,88:0,6:0,0185 соответственно. Пример 5. Осуществляют по примеру 3, за исключением того, что время обработки целлюлозы составляет 40 мин и время помола - 4 мин. Молярное соотношение вода:гидроокись натрия:целлюлоза составляет 20,88:0,6:0,0185 соответственно. Пример 6. Осуществляют по примеру 3, за исключением того, что время обработки целлюлозы составляет 30 мин и время помола - 6 мин. Молярное соотношение вода:гидроокись натрия:целлюлоза составляет 20,88:0,6:0,0185 соответственно. Пример 7. Осуществляют по примеру 3, за исключением того, что время обработки целлюлозы 40 мин и количество целлюлозы составляет 3,5 г (0,0216 моль). Молярное соотношение вода:гидроокись натрия:целлюлоза составляет 20,88:0,6:0,0216 соответственно. Проведенные опыты показывают, что обработка хлопкообразной целлюлозы водным раствором гидроокиси натрия с последующей фильтрацией и сушкой при температуре 100-105C в течение 90 мин обеспечивает приобретение целлюлозой максимальной хрупкости и при помоле разрушается макромолекулярная и волокнистая структура с получением сыпучего порошка целлюлозы, обладающего высокой реакционной способностью.Guzdo Gulten, Guclu, Gamze, Ozgms Saadet. J. Apple. lolym. Sci. 2001, 80, No. 12, p. 2267-2272. Англ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ активации целлюлозы, включающий обработку целлюлозы гидроокисью натрия, отличающийся тем, что вместо измельченной целлюлозы используют хлопкообразную массу альфа-целлюлозы,обрабатывают ее 4,5-6,0%-ным водным раствором гидроокиси натрия в течение 30-60 мин при молярном соотношении вода:гидроокись натрия:целлюлоза, равном 20,88-21,22:0,45-0,60:0,0185-0,0216 соответственно, затем фильтруют и сушат при температуре 100-105C в течение 90 мин с последующим помолом в течение 2-6 мин, получают сыпучий порошок целлюлозы с высокой реакционной способностью, выход порошка целлюлозы с размерами частиц 50-320 мкм составляет до 99,88 вес.%.