一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，屬于高分子化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]羧甲基纖維素鈉(簡(jiǎn)稱CMC或Na-CMC)，是天然纖維素在堿性條件下與氯乙酸反應(yīng)而得到的一種水溶性離子型醚，廣泛應(yīng)用于日用化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)及油田開采等領(lǐng)域。CMC在造紙工業(yè)顯示出許多卓越的性能，已為越來越多的企業(yè)所接受。CMC主要用于紙和紙板的涂布加工，作為涂料的流變性控制劑、保水劑、成膜劑和輔助膠粘劑以及某些特種紙的表面施膠劑。同時(shí)，CMC還可用作助流增強(qiáng)劑，以少量的CMC代替陽離子淀粉，可獲得良好的協(xié)同效果。由于CMC性能優(yōu)良，在歐洲涂料的制備中已不再使用變性淀粉，目前我國(guó)在涂布加工紙生產(chǎn)方面所需的CMC幾乎全部依靠進(jìn)口。
[0003]CMC工業(yè)化生產(chǎn)方式主要有水媒法、溶媒法和溶液法。水媒法在堿化和醚化過程中以水為反應(yīng)介質(zhì)，其工藝流程和設(shè)備較為簡(jiǎn)單，主要用于生產(chǎn)石油，紡織及洗滌工業(yè)等領(lǐng)域的低端羧甲基纖維素鈉。溶媒法在堿化和醚化過程中以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，其生產(chǎn)周期短，但成本高，主要用于生產(chǎn)中高端羧甲基纖維素鈉。溶液法，又稱離子液體法，由于溶劑回收和經(jīng)濟(jì)上的原因，仍處于實(shí)驗(yàn)室研宄階段。
[0004]目前由于很多生產(chǎn)制備中采用纖維素漿柏或木漿纖維素的性能較差，制得的CMC粘度高，顏色發(fā)黃，純度不高。在相似的工藝條件下進(jìn)行生產(chǎn)，也存在精制棉原材料價(jià)格高，醚化效率低，后處理技術(shù)難度較大的特點(diǎn)，制得的CMC的粘度較高，極大的限制了它的推廣應(yīng)用。
[0005]現(xiàn)階段制備低粘度CMC的方法主要集中在通過氧化降解從而得到低粘度CMC，如中國(guó)專利 CN101548732、CN102367279、CN1490336、CN101455286 和 CN101548733。在專利CN101548732、CN101455286和CN101548733中，降粘是在中性條件下完成，這樣要得到較低粘度的CMC就需要延長(zhǎng)處理時(shí)間；CN102367279中，通過在不同條件下分次加入降粘劑，這樣就增加了操作難度，同時(shí)也較難掌控降粘程度，不利于得到目標(biāo)粘度的CMC ;專利CN1490336中，在淤漿工藝條件下，通過氧化降粘獲得了低粘度CMC，增加了溶劑回收的成本。中國(guó)專利CN103242453通過選用微晶纖維素為原料，通過堿化、醚化得到低粘度CMC，在制備過程中增加了纖維素原料的預(yù)處理過程，從而使制造成本上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述方法選用價(jià)廉的木漿作為原材料，通過堿化、醚化、氧化降粘、中和洗滌、離心、二次洗滌、離心、三次洗滌、離心以及干燥各工序依次進(jìn)行合成低粘度羧甲基纖維素鈉。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供如下技術(shù)方案。
[0008]一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述方法步驟如下:
[0009](I)堿化:將氫氧化鈉水溶液和乙醇的混合溶液與木漿纖維素混合，在20°C?35°C堿化30min?60min后生成堿纖維素；
[0010]其中，木漿纖維素與氫氧化鈉的質(zhì)量之比為10:3?7 ;
[0011](2)醚化:向堿纖維素中加入氯乙酸的乙醇溶液，在35°C以下加入并攪拌均勻，然后升溫至78°C?80 °C進(jìn)行醚化反應(yīng)20min?60min ；
[0012]其中，木漿纖維素與氯乙酸的質(zhì)量之比為10:3?8，所述氯乙酸的乙醇溶液中氯乙酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為58%?62% ；
[0013](3)氧化降解:將步驟(2)醚化反應(yīng)得到的物料冷卻到60°C以下，加入經(jīng)乙醇稀釋的氧化劑，氧化降解20min?50min ；
[0014]其中，木漿纖維素與氧化劑的質(zhì)量之比為10:1?3 ;所述氧化劑為次氯酸、雙氧水或高猛酸鉀；優(yōu)選在1min?15min內(nèi)勾速加入；
[0015](4)中和洗滌離心:用酸調(diào)節(jié)步驟(3)氧化降解得到物料的pH值為6.5?8.0，再用乙醇水溶液進(jìn)行洗滌，然后離心去除乙醇；
[0016]其中，所述乙醇水溶液中乙醇的體積百分?jǐn)?shù)為65%?75% ;所述酸優(yōu)選為鹽酸或醋酸；
[0017](5) 二次洗滌離心:用乙醇水溶液對(duì)步驟(4)離心后的物料進(jìn)行洗滌，然后離心去除乙醇；
[0018]其中，所述乙醇水溶液中乙醇的體積百分?jǐn)?shù)為70%?80% ;
[0019](6)三次洗滌離心:用乙醇水溶液對(duì)步驟(5)離心后的物料進(jìn)行洗滌，然后離心，得到沉淀為濕羧甲基纖維素鈉；
[0020]其中，所述乙醇水溶液中乙醇的體積百分?jǐn)?shù)為80%?90% ;
[0021]步驟(4)、(5)、(6)中所使用的乙醇水溶液中乙醇的體積百分?jǐn)?shù)依次增大；
[0022](7)烘干:將步驟(6)得到的濕羧甲基纖維素鈉烘干至水的質(zhì)量百分含量在2%以下，得到干燥的羧甲基淀粉鈉，為本發(fā)明所述的一種低粘度羧甲基纖維素鈉。
[0023]有益效果
[0024]1.本發(fā)明提供了一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述方法使用價(jià)廉的木漿纖維素為原料，有效降低了生產(chǎn)成本；
[0025]2.本發(fā)明提供了一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述方法中采用的是在醚化反應(yīng)后加入氧化劑，在堿性條件下進(jìn)行氧化降粘，氧化劑的加入方式采用的是氧化劑經(jīng)乙醇溶液稀釋后，在1min?15min內(nèi)均勻加入，得到的羧甲基纖維素鈉均勻性好，粘度為 1mPa.s ?60mPa.s ；
[0026]3.本發(fā)明提供了一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述方法中洗滌過程先采用較低濃度乙醇水溶液洗滌兩次，用以提高所得物料的純度，可使最后得到的低粘度羧甲基纖維素鈉的純度多98 %，然后采用高濃度的乙醇水溶液洗滌，得到外觀狀態(tài)為白色或?yàn)辄S色的低粘度羧甲基纖維素鈉；
[0027]4.本發(fā)明提供了一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述方法簡(jiǎn)單，無原料預(yù)處理過程，操作方便，工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低，易于規(guī)模化生產(chǎn)；
[0028]5.本發(fā)明提供了一種低粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，以所述方法制得的羧甲基纖維素鈉，外觀狀態(tài)為白色或微黃色粉末，粘度低，純度高，具有溶解速度快、分散性好、透明度好的特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。
[0030]以下實(shí)施例中:
[0031]所述木漿纖維素為智利產(chǎn)“銀星”牌木漿，聚合度為1000?1200。
[0032]制備得到的低粘度羧甲基纖維素鈉的檢測(cè)依據(jù)GB 1904-2005《食品添加劑羧甲基纖維素鈉》中所述的方法進(jìn)行；粘度為2%水溶液，25°C條件下，用Brookfield LVT粘度計(jì)檢測(cè)。
[0033]實(shí)施例1
[0034](I)在35°C下，向捏合機(jī)中加入疏松的木漿纖維素2Kg，同時(shí)加入由3000mL乙醇與
1.6Kg質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉水溶液組成的混合物，攪拌條件下堿化反應(yīng)60min后生成堿纖維素；
[0035](2)向堿纖維素中加入1.55Kg質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為58%的氯乙酸的乙醇溶液，在35°C以下加入并攪拌15min，然后升溫至78°C進(jìn)行醚化反應(yīng)20min ;
[0036](3)將步驟⑵醚化反應(yīng)得到的物料降溫到60°C，1min內(nèi)勻速加入150mL雙氧水與1500mL乙醇的混合溶液，氧化降解25min ；
[0037](4)用鹽酸調(diào)節(jié)步驟(3)氧化降解得到物料的pH值?7.0，再用體積百分?jǐn)?shù)為70%的乙醇水溶液進(jìn)行洗滌，然后離心去除乙醇；
[0038](5)用體積百分?jǐn)?shù)為75%的乙醇水溶液對(duì)步驟(4)離心后的物料進(jìn)行洗滌，然后離心去除乙醇；
[0039](6)用體積百分?jǐn)?shù)為80%的乙醇水溶液對(duì)步驟(5)離心后的物料進(jìn)行洗滌、然后離心，得到沉淀為濕羧甲基纖維素鈉；
[0040](7)將步驟(6)得到的濕羧甲基纖維素鈉在80°C下烘干至水的質(zhì)量百分含量在2%以下，得到干燥的羧甲基纖維素鈉，為本發(fā)明所述的一種低粘度羧甲基纖維素鈉。
[0041]對(duì)本實(shí)施例制備得到的低粘度羧甲基纖維素鈉進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下:
[0042]取代度為0.73，純度為98%，粘度為55mPa.S。
[0043]實(shí)施例2
[0044](I)在30°C下，向捏合機(jī)中加入疏松的木漿纖維素2Kg，同時(shí)加入由3200mL乙醇與
1.8Kg質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉水溶液組成的混合物，攪拌條件下堿化反應(yīng)60min后生成堿纖維素；
[0045](2)向堿纖維素中加入1.68Kg質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%的氯乙酸的乙醇溶液，在35°C以下加入并攪拌15min，然后升溫至78