Файл: Бытенский В.Я. Производство эфиров целлюлозы.pdf

В присутствии Na-КМЦ величина поверхностного натяжения воды почти не изменяется. Адсорбционная способность К.МЦ на поверхности текстильных волокон и частиц минеральных сус­ пензий также незначительна.

Na-КМЦ широко применяется в различных отраслях народ­ ного хозяйства:

в текстильной промышленности — для шлихтования нитей основы, как загуститель для печатных красок, для аппретиро­ вания тканей;

впроизводстве моющих веществ — в качестве добавки, ко­ торая, адсорбируясь на волокне и частицах загрязнений, пре­ пятствует повторному осаждению (ресорбции) загрязнений на тканях;

внефтяной промышленности — для стабилизации глинистых суспензий, применяемых при бурении нефтяных и газовых

шения пластичности массы и повышения прочности изделия ш цемента — для регулирования сроков «схватывания» и реологи/ ческих свойств цементных суспензий, а также может использо­ ваться как клеющее вещество. Очищенная КМЦ-шрименяется в производстве зубных паст, радио- и телевй^люнньц ламп, ки­ нофотоматериалов, фармацевтической промышленности, и т. д.

В Советском Союзе выпускаются е'пециальетйе марки Na-КМЦ, которые различаются степенью полимеризации

СУЛЬФАТЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Способы производства

Сульфаты целлюлозы (СЭЦ) являются сложными эфирами целлюлозы и серной кислоты, состав их может быть выражен следующей общей формулой:

[CeH?0 2(0H)3- x(0 S 0 3H)x]n

Впервые их получил Браконно в 1819 г. при обработке льна холодной концентрированной серной кислотой.

Сульфаты целлюлозы могут быть получены взаимодействием со следующими соединениями:

1) с трехокисью серы (газообразной; растворенной в четы­ реххлористом углероде, сероуглероде, жидкой двуокиси серы; в виде комплексов с диметилформамидом, диметилсульфокси-

174

дом, третичными алкиламинами, пиридином, поли-2-винилин- ридином)

|С6Н70 2(ОН)3]„ + re*S03 — >■ [C6H70 2(0H)3_ x(0 S 0 3H )J„

2) с хлорсульфоновой кислотой или хлорсульфонатом нат­ рия в присутствии пиридина или уксусной кислоты и ацеталь­

дегида

[C6H.,02(0H)3]„ + nxC!S03Na — ► [CsH70 2(0H)3_ *(0S 03Na)x]ra + n x H Q \ n x HCl + 3/zxCgHsN — ► /ixSCßHöN • HCl

3) с серной кислотой в присутствии алифатических или хло­ рированных спиртов и инертных разбавителей (жидкая дву­ окись серы, алифатические, ароматические и хлорированные углеводороды)

[СбН70 2(0Н )3]п + rtxH2S 04 — >■ [CeH70 2(0H)3_ x(0 S 0 3H)*]„

4) с фторсульфонатами натрия или аммония в присутствии едкого натра

[С6Н70 2(0Н)3]„ + «xNaS03F + п х NaOH —

— >• fC6H70 2(0H)3- x(0 S 0 3Na)x],j + пхNaF + nxHjO + 24,3 ккал/моль

В СССР условия получения СЭЦ при взаимодействии цел­ люлозы с серной кислотой, а также их свойства изучали Рого­ вин, Петропавловский, Тимохин, Финкельштейн и др. [122—125].

Наиболее эффективны в технологическом отношении методы получения СЭЦ, основанные на взаимодействии целлюлозы с серной кислотой в присутствии алифатических спиртов, инерт­ ных разбавителей и поверхностно-активных веществ неионоген­ ного типа (ОП-Ю) [125], а также на взаимодействии щелочной целлюлозы с фторсульфонатами [126].

Первый метод включает следующие стадии: приготовление сульфатирующей смеси перемешиванием серной кислоты, спир­ тового раствора ОП-ІО и керосина при 0—5°С; перемешивание сульфатирующей смеси с целлюлозой при 5°С в течение 2—4 ч; нейтрализация готового продукта порошкообразным карбонатом натрия; сушка, измельчение, упаковка.

Степень замещения СЭЦ зависит от соотношения серная кислота: целлюлоза, температуры и продолжительности про­ цесса сульфатирования.

Результаты кинетических исследований процесса сульфати­ рования щелочной целлюлозы фторсульфонатом натрия приве­ дены в табл. 20.

Получение сульфатов щедлщдозы с использованием твердого

175

Таблица 20

Результаты кинетических исследований процесса сульфатирования целлюлозы фторсульфонатом натрия по классическому методу

Суспензионный метод

Целлюлоза (порошкообразная, резаная целлюлозная бумага ■и т. п.) перемешивается с этиловым спиртом и бензолом при модуле 15, обрабатывается водным раствором едкого натра при перемешивании в течение 40 мин при 20 °С, а затем твердым фторсульфонатом натрия или аммония. Затем суспензия пере­ мешивается сначала в течение 15 мин при 20°С, потом нагре­ вается до 60 °С и перемешивается еще в течение 3—4 ч.

Полученный продукт отфильтровывают, нейтрализуют (на­ пример, уксусной кислотой), высушивают и упаковывают.

Параллельно реакции сульфатирования протекает гидролиз фторсульфоната натрия:

NaS03F + 2N a0H — ►Na2S04 + NaF + Н20

Повышение температуры, как и в случае получения КМЦ, приводит, к значительному увеличению скорости сульфатиро­ вания.

Сульфатирование целлюлозы фторсульфонатом натрия про­ текает эффективнее, чем фторсульфонатом' аммония: коэффи­ циент использования фторсульфоната натрия составляет 48% (степень замещения СЭЦ 96), а фторсульфоната аммония 33% (степень замещения СЭЦ 66-F67). Это связано с тем, что фторсульфонат натрия более устойчив к гидролитическому дей­ ствию водного раствора едкого натра, чем фторсульфонат ам­

мония.

Степень замещения СЭЦ регулируется изменением соотно­ шения целлюлозы и фторсульфоната натрия:

1 7 6