专利名称:制备碱纤维素和纤维素醚的方法
技术领域：
本发明涉及碱纤维素和使用其制备纤维素醚的方法。
背景技术：
制备纤维素醚的已知方法包括的步骤是，将高度纯化的纸浆与碱性溶液接触而制备碱纤维素，然后用醚化剂醚化碱纤维素。虽然通过合适地控制取代度，得到的终产品纤维素醚变得可溶于水，但是纤维素醚含有不溶于水的部分，由于不溶于水的部分被认为是杂质，致使水溶液的透光率可降低或可损害纤维素醚的商品价值。
不溶部分是由于具有低取代度部分的存在引起的。该低取代度部分不具有足够的取代基以容许纤维素醚在水中的溶解。原因之一在于碱纤维素中不均匀的碱分布。
碱发挥的作用包括(a)膨胀纤维素以改变纸浆中的晶体结构，从而加速醚化剂的渗透；(b)催化环氧烷烃的醚化反应，和(c)作为卤代烷的反应物。不与碱的水溶液接触的纸浆部分不参加反应，从而仍保持为不溶部分。因此，碱纤维素的均匀性与碱纤维素中不溶部分的量有关。
广泛用于制备碱纤维素的方法，包括经审查的日本专利申请公布号60-50801/1985或未经审查的日本专利申请公布号56-2302/1981所描述的方法，其中将醚化必需量的碱加入经粉碎纸浆得到的纸浆粉末中，然后机械混合。但该方法中，碱未被分布到纸浆粉末的所有部分中，从而使纸浆粉末的某些部分仍未与碱接触。其结果，导致某些部分不能成为纤维素醚，仍作为未反应的物质存在于产品中，并损害纤维素醚的质量。因此，该方法能引起问题。
为了避免引起该问题，一种方法包括的步骤是在过量的碱溶液中浸透纸浆片材，使纸浆吸收足量的碱，然后将浸透的片材进行压按，除去不需要的部分碱，将碱控制在预定量。当该方法被工业化施行时，通常的习惯是使纸浆卷自由旋转，方法是把支撑轴穿过卷的中心管，将其抬高从而提离地表，或者将纸浆卷放在滚筒上。然后，从纸浆卷中拉出片材，将其放入浸渍槽。但是，根据该方法，由于浸渍期间纸浆片材被拉力拉破，操作经常中断。另外，为了实现大量生产，需要巨大的浸渍槽，用于将纸浆片材在其中浸渍到预定的时间。因此，该方法有缺点，如必需给槽足够的空间和不可避免的投资成本上升。另一方面，采用纸浆碎片时，其料块有不规则的表面，从而在压机压按时，产生挤压不均匀。不均匀挤压造成的碱分布不均匀，损害了碱纤维素的质量。
日本纤维素协会(Cellulose Society of Japan)编写的“Encyclopediaof Cellulose”(2000年11月10日出版)第433页，描述了纤维胶制备用的碱纤维素的制备方法，其步骤包括将纸浆加至碱性溶液中，形成稀粥样浆料，并用浆料压机挤压浆料。虽然克服了使用纸浆片材所致的缺点，但浆料压机引起挤压不均匀，从而因碱分布的不均匀而损害了碱纤维素质量。另外，单用该方法，由于挤压性能的局限，难以得到达到作为纤维素醚的原材料要求、碱含量相对较少的碱纤维素。因此，难以用该方法制备纤维素醚。
在经审查的日本专利申请公布号3-73562/1991中，描述了一种制备具有所需组成的碱纤维素的方法，包括的步骤是用纤维素和过量的碱制备碱纤维素，然后用亲水性溶剂清洗碱纤维素从而除去碱。但是，该方法需要巨大的设备和许多操作。另外，亲水溶剂留在碱纤维素中，引起与醚化剂的副反应，从而降低了醚化剂的反应效率。需要中和清洗液或回收碱。因此，该方法难以工业化。
发明内容本发明提供一种高效地制备具有均匀碱分布的碱纤维素的方法。
在本发明的一个方面中提供制备碱纤维素的方法，包括下列步骤在管道型接触器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液持续接触以产生接触混合物，和使接触混合物排水。
在本发明的另一个方面中，还提供制备纤维素醚的方法，包括使用由此制备的碱纤维素。
在本发明的另一个方面中，还提供用于制备碱纤维素的装置，其包括管道型接触器，其包含在一端用于导入纸浆和碱金属氢氧化物溶液的至少一个入口，和在另一端用于排出接触混合物的至少一个出口，其中纸浆和碱金属氢氧化物溶液可从一端被移动到另一端，同时彼此相互接触而产生接触混合物；以及用于从由出口排放的接触混合物中分离出料块的排水器。
根据本发明，能够高效地制备具有均匀碱分布的碱纤维素。由此，能够高效地制备具有高透明度的纤维素醚。
图1显示一碱纤维素制备装置的示例。
图2显示具有连接于纸浆入口的旋转阀的制备装置的示例。
图3显示一连接了装有料斗的蛇泵的制备装置的示例。
具体实施方式本发明中要用到的纸浆可优选地为粉末或碎片的形式。
纸浆粉末可以通过粉碎纸浆片得到，其为粉末形式。纸浆粉末的平均粒径通常可以是，但不限于，10到1,000μm。虽然对纸浆粉末的制备方法没有限制，但可以使用粉碎机例如切碎机和锤磨机。
虽然对纸浆碎片的制备方法没有限制，但纸浆碎片可以用已知的剪切设备例如切割机切割纸浆片材来制备。从投资费用的观点看，连续剪切设备可能是有利的。
碎片的平面面积可以通常为4到10,000mm2，特别是优选为10到2,500mm2。制备平面面积小于4mm2的碎片可能是困难的。平面面积大于10,000mm2的碎片可能会在操作中造成困难，例如导入管道型接触器、在接触器内部转移、及导入排水器等。将纸浆碎片看作六面体，则碎片的平面面积是该六面体碎片的六个面的面积中最大的面积。
在本发明中，每小时流过管道的纸浆重量与碱金属氢氧化物溶液体积之比优选为0.10kg/L或更小，更优选0.05kg/L或更小，更优选0.02kg/L或更小。当该比值超过0.10时，易于导致管道内堵塞。该比值的下限优选为0.0001kg/L。如果不满足下限，设备会变得不切实际的过大。
用于本发明的管道型接触器可以是长的管状容器，碱金属氢氧化物溶液在该管道型接触器中流动。
管道的长度可以按需要改变。例如，可以通过提供多个长度不同的管道，并将流动途径在管道之间切换来改变管道的长度。还可以通过在管道中提供一些抽气阀并改变抽气位置来改变管道长度。任选地可使用套管，使得用于温度控制的热介质可以在其外管道中流动。
管道的内径可优选地大于纸浆碎片的尺寸(最长的一面)，特别优选至少大三倍，以防止被纸浆碎片堵塞。
图1显示了碱纤维素制备装置的一个实例，其包括管道型接触器10，及用于将管道型接触器中产生的接触混合物进行排水以从中分离料块的排水器20。
来自碱金属氢氧化物溶液槽4的碱金属氢氧化物溶液2与来自纸浆进料器5的纸浆1的预混合物，由泵6导入位于管道型接触器10一端的入口11内。
或者，可以不预先混合碱金属氢氧化物溶液和纸浆，而将它们导入到各自的入口内。
这样导入的纸浆和碱金属氢氧化物溶液，当使它们相互接触的同时，可以将它们从接触器的一端输送到另一端。然后，接触混合物可以从出口12排出。这样排出的接触混合物可以被排水器20分离，得到料块形式的碱纤维素3。作为使接触混合物流过管道的驱动单元，可以使用已知的单元例如驱动泵。由排水器回收的液体可以被泵21送到碱金属氢氧化物溶液槽4，并可被再循环。
如图2所示，可通过将旋转阀7连接到纸浆进料器5，并通过该阀导入纸浆，从而将纸浆导入管道型接触器中。
还可以如图3所示，通过将使用带料斗的蛇泵8制备的预混合物导入入口11，从而将纸浆导入管道型接触器。或者，可以将料斗置于浆料泵的抽吸部以接收纸浆和碱金属氢氧化物溶液。
当管道向下倾斜时，管道内的液相和气相之间出现界面，使得液相的截面积可能不与管道的截面积一致，这会给接触时间的控制造成问题。因此，优选可增加向上倾斜的部分。
优选地，管道型接触器可以自由地控制碱金属氢氧化物溶液的温度或接触时间。碱纤维素的组成根据纸浆吸收碱金属氢氧化物溶液的速率而变化，而该吸收速率可以通过控制碱金属氢氧化物溶液的温度或接触时间来调整。因此，能够控制它的装置可以生产具有所需组成的碱纤维素。
虽然碱金属氢氧化物溶液的温度可以用已知的技术控制，但可以优选使用热交换器。热交换器可装在管道的内部或外部。虽然对碱金属氢氧化物溶液的温度没有具体限制，其可调节为20到80℃。优选地，管道型接触器能够进行连续处理。连续式装置的尺寸可以做得比分批型装置更小，因此从节约空间的观点看是有利的。
接触时间可优选地通过改变碱金属氢氧化物溶液的流速和/或接触区域的长度来调整。
管道中的流速由碱金属氢氧化物溶液的流速而确定。管道中的线速度可优选地为0.1m/s或更大，特别优选0.2到10m/s。当其小于0.1m/s时，纸浆在管道中的运动将变得困难。当其大于10m/s时，压力损失将过大，影响顺利的操作。流速可用常规方法改变，例如包括改变浆料泵的转速或使用控制阀。
管道中接触区的长度可优选为0.1-200m，特别优选为0.2-100m。当其小于0.1m时，则可能难以控制吸收量。当其超过200m时，则设备可能变得不切实际的大。
纸浆与碱金属氢氧化物溶液之间的接触时间可优选为1秒到15分钟，特别是优选为2秒到2分钟。当接触时间少于1秒时，吸收量的控制会非常困难。当接触时间多于15分钟时，装置可能过大而降低生产率。另外，纸浆可能吸收过多量的碱，使得任何排水器均难于制备具有适于制备纤维素醚的所需组成的碱纤维素。
优选地，管道型接触器可具有允许水通过夹套循环的主体，从而碱和纤维素混合所产生的热能够被控制，由此使内部温度可以被控制。
用于使纸浆与碱金属氢氧化物溶液接触的装置优选能够连续地进行处理。从节约空间上看这样的连续型装置比分批型的有利，因为该装置本身可以做得比分批型的小。考虑到碱纤维素的良好质量，接触器优选地使纸浆能以活塞流方式通过。碱纤维素的组成根据上述的接触时间而变化，从而恒定的接触时间使得碱纤维素具有均匀的组成。为了获得质量良好的产品，应当避免被导入接触器的纸浆不与碱接触而通过。由于纸浆易于漂浮在碱金属氢氧化物溶液中，因而纸浆通过接触器时必须保证与碱金属氢氧化物溶液完全接触。
优选地，可以对管道型接触器抽气或用氮吹扫以防止在氧的存在下碱纤维素的聚合度降低。如果在氧存在下希望同时控制聚合度，可以优选具有能够控制氧量的结构的接触器。
对用于本发明的碱金属氢氧化物溶液没有具体限制，只要使用它能够得到碱纤维素。可以优选氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，从经济的观点看特别优选前者。溶液的浓度可优选23到60重量％，特别优选35到55重量％。当浓度小于23重量％时在经济上可能是不利的，因为在后续的纤维素醚制备中醚化剂和水之间可能发生副反应。另外，可能不会得到具有所需取代度的纤维素醚，而且如此制备的纤维素醚的水溶液的透明度可能较差。当浓度大于60重量％时，由于粘度上升，溶液可能不容易操作。用于与纸浆接触的碱金属氢氧化物溶液的浓度可优选地保持恒定，以稳定碱纤维素的组成并确保纤维素醚的透明度。
根据本发明，即使不使用惰性溶剂，例如优选具有1到4个碳的低级醇，也可以改善碱分布的均匀性。但是，使用这样的溶剂并不会造成任何问题。使用这样的溶剂可以改善碱分布的均匀性和碱纤维素的堆积密度。
根据本发明，在管道型接触器中使纸浆和碱金属氢氧化物溶液相互接触后，使用排水器例如压榨机(squeezer)从接触混合物中除去过量的碱金属氢氧化物溶液，从而得到碱纤维素。
排水器可以包括利用离心力的排水器，例如倾析器或转篮(rotating basket)；机械排水器，例如辊式、V型盘式压机或螺旋压机；以及真空过滤器。从均匀排水的观点来看，可优选使用利用离心力的排水器。此外，可以优选的是，排水器可以进行连续的处理。实例可包括螺旋排放型离心脱水器、挤压板(extrusion plate)型离心分离器及倾析器。在利用离心力的排水器中，可以通过调节排水器的转速达到所需的排水度。在机械排水器和真空过滤器中，可以分别通过调节排水压力和真空度来达到所需的排水度。
通过排水回收的碱溶液可以再循环。当其再循环时，可以优选将碱金属氢氧化物溶液连续供给至系统，其用量等于从系统取出用于碱纤维素的碱金属氢氧化物溶液的量。在这种情况下，可将经排水而回收的碱溶液一次性转到槽中，然后将其从槽中进料至装置中用于接触，而后加入新的碱金属氢氧化物溶液，从而保持该槽的恒定液面。
当循环使用通过排水回收的碱溶液时，可以特别优选的是，将具有带孔转子的连续式离心分离器与具有无孔转子的连续式离心分离器一起使用。这样可能防止具有带孔转子的离心分离器的堵塞以及防止因此造成的离心分离器的过滤失败或振动。首先，通过使用装备有带孔转子的连续式离心分离器，将由纸浆与碱金属氢氧化物溶液接触得到的混合物分离为液体和固体。然后，使用具有无孔转子的连续式离心分离器将被分离的液体中的细粒固体进行进一步的分离。可以将由具有带孔转子的连续式离心分离器分离的一部分或全部的液体直接引入到具有无孔转子的连续式离心分离器中。或者，可以将其放入到槽中，然后再引入到具有无孔转子的连续式离心分离器中。通过具有无孔转子的连续式离心分离器从分离的液体中回收的固体可以作为碱纤维素使用。
连续式离心分离器可以根据纸浆与碱金属氢氧化物溶液之间的接触时间和接触温度以及必要的排水度来控制旋转次数。换句话来说，连续式离心分离器可以控制离心效应。离心效应的控制可以保持碱金属氢氧化物溶液浓度的恒定，所述溶液被重复供给与纸浆接触。从而可以得到具有高透明度的纤维素醚。当在目前的操作下增大接触时间和/或接触温度时，离心效应可能降低。当降低接触时间和/或接触温度时，离心效应可能增大。可以优选将碱金属氢氧化物溶液的浓度变化保持在±10％之内，特别优选±5％之内。
顺便提及，离心效应是指示离心力大小的值，其由离心力与重力的比(见“New Edition Chemical Engineering Dictionary Edited by Societyfor Chemical Engineers，Japan”，1974年5月30日出版)给出。离心效应z以下面的方程式表示Z＝(ω2r)/g＝V2/(gr)＝π2N2r/(900g)其中“r”代表转子的旋转直径(单位m)，“ω”代表转子的角速率(单位rad/sec)，“V”表示转子的圆周速率(单位m/sec)，“N”代表转子的转数(单位rpm)，“g”代表重力加速度(单位m/sec2)。
通过排水得到的料块中所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体含量之间的重量比(碱金属氢氧化物/纸浆中的固体部分)可以优选为0.3至1.5，更优选为0.65至1.30，还更优选为0.90至1.30。当该重量比落在0.3至1.5的范围内时，由此得到的纤维素醚具有改善的透明度。除了作为主成分的纤维素之外，纸浆中的固体部分还可以包括半纤维素、木质素、诸如树脂的有机物以及诸如Se和Fe成分的无机物。
(碱金属氢氧化物)/(纸浆中固体部分)的重量比可以用下面的滴定方法确定。
首先，取4.00g的料块样品，用中和滴定(0.5mol/L H2SO4，指示剂酚酞)确定料块中所含的碱金属氢氧化物的重量百分比(重量％)。用相似的方式进行空白试验。
碱金属氢氧化物的重量％＝(当量因子(normality factor))×{(H2SO4滴定量(ml))-(空白试验中H2SO4滴定量(ml)}然后使用料块中所含的碱金属氢氧化物的重量％，根据下列等式计算碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比(碱金属氢氧化物的重量)/(纸浆中固体部分的重量)＝(碱金属氢氧化物的重量％)÷[{100-(碱金属氢氧化物的重量％)/(B/100)}×(S/100)]。
在上述等式中，“B”表示碱金属氢氧化物溶液的浓度(重量％)，“S”代表纸浆中的固体部分的浓度(重量％)。纸浆中的固体部分的浓度是用大约2g纸浆样品在105℃干燥2小时后的剩余重量除以纸浆样品的重量而得到的，表示为重量百分比。
测量纸浆到管道型接触器的管道的进料速率；排水之后碱纤维素的回收率；或碱金属氢氧化物溶液的消耗速率。在此碱纤维素的组成是基于它们的重量比计算的。可以控制接触时间、管道中碱金属氢氧化物溶液的温度或诸如挤压压力的排水度，从而使计算的组成与目标组成一致。可以将上面描述的测量、计算及控制操作自动化进行。
碱纤维素的组成可以根据由碱纤维素所获得的纤维素醚的醚化程度，即摩尔取代度或值来确定。
使用如上述制备方法所得的碱纤维素作原料，可以用已知的方式制备纤维素醚。
反应方法可包括分批型或连续型。根据本发明，使用连续型制备碱纤维素，因此优选用连续型制备纤维素醚，但分批型也是可行的。
在分批型中，从排水器排出的碱纤维素可以存放在缓冲槽中或直接装入醚化反应器中。可优选将碱纤维素存放在缓冲槽中，然后在短时间内将碱纤维素装入反应容器中，以减少其占据醚化反应器的时间。这样提高了生产率。优选对缓冲槽抽真空或氮吹扫以在其中形成无氧气氛，这样可抑制聚合度的降低。
以所得碱纤维素作为起始原料可获得的纤维素醚的例子可包括烷基纤维素、羟基烷基纤维素、羟基烷基烷基纤维素和羧甲基纤维素。
烷基纤维素的例子可包括具有1.0-2.2(D.S.)甲氧基的甲基纤维素及具有2.0-2.6(D.S.)乙氧基的乙基纤维素。应该指出，D.S.(取代度)意思是无水的葡萄糖单位中取代的羟基的平均数，而M.S.(摩尔取代)是指无水的葡萄糖单位中取代基的平均数。
羟基烷基纤维素的例子可包括具有0.05到3.0(M.S.)羟乙氧基的羟乙基纤维素，及具有0.05到3.3(M.S.)羟丙氧基的羟丙基纤维素。
羟烷基烷基纤维素的实例可以包括具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基团和0.1至0.6(M.S.)的羟乙氧基基团的羟乙基甲基纤维素、具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基团和0.1至0.6(M.S.)的羟丙氧基基团的羟丙基甲基纤维素、以及具有1.0至2.2(D.S.)的乙氧基基团和0.1至0.6(M.S.)的羟乙氧基基团的羟乙基乙基纤维素。
具有0.2-2.2(D.S.)的羧甲氧基的羧甲基纤维素也可作为纤维素醚的例子。
醚化剂的例子可包括卤代烷例如氯甲烷和氯乙烷；环氧烷烃例如环氧乙烷和环氧丙烷；及一氯乙酸。
实施例下面用实施例对本发明作进一步描述。不应理解为本发明被这些实施例所限制或仅限于这些实施例。
实施例1将内径为38mm、长10m的管道向上倾斜放置。将装有料斗的蛇泵连接到该管道的入口。在蛇泵的料斗中，以1,300L/hr的速率供应49重量％的40℃氢氧化钠水溶液。同时，以50kg/hr的速率导入纸浆碎片，所述纸浆碎片是用木材生产的4mm见方的纸浆碎片，其固体浓度为93重量％。调节蛇泵的转速使得料斗内的液体水平达到预定的水平。管道中的线速度为0.32m/s，纸浆的移动速度为0.32m/s，保留时间为31秒。
管道的出口与V形盘式压机相连，从管道排出的纸浆碎片和氢氧化钠溶液的混合物被连续地排水。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为1.25。
实施例2以与实施例1相似的方式制备碱纤维素，除了以1,800L/hr的速率进料49重量％的氢氧化钠水溶液，且离心效应为600的螺旋排料型离心脱水器被置于管道的出口作为排水器。管道内的线速度为0.44m/s，纸浆的移动速度为0.44m/s，保留时间为23秒。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为1.00。
实施例3以与实施例1类似的方式制备碱纤维素，除了使用长7.4m的管道，且在管道的出口安装离心效应为600、带0.2mm狭缝滤网(slit screen)的挤压板型离心脱水器作为排水器。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为1.00。
实施例4在耐压反应器中装入20kg的实施例1中获得的碱纤维素。抽真空以后，加入11kg氯甲烷和2.7kg环氧丙烷进行反应。将反应产物洗涤、干燥并粉碎得到羟丙基甲基纤维素。
这样得到的羟丙基甲基纤维素具有1.90的甲氧基(D.S.)和0.24的羟基(MS)。该羟丙基甲基纤维素2重量％水溶液在20℃下的粘度为10,000mPa·s。用光电比色计“PC-50”，比色皿长度20mm、可见光测得其2重量％水溶液在20℃下的透光率为98.0％。
实施例5将内径为38mm、长10m的管道向上倾斜放置。将装有料斗的蛇泵连接到该管道的入口。在蛇泵的料斗中，以1,800L/hr的速率由槽供应44重量％的40℃氢氧化钠水溶液。同时，以50kg/hr的速率导入纸浆碎片，所述纸浆碎片是用木材生产的4mm见方的纸浆碎片，其固体浓度为93重量％。调节蛇泵的转速使得料斗内的液体水平达到预定的水平。管道中的线速度为0.44m/s，纸浆的移动速度为0.44m/s，保留时间为23秒。将螺旋排料型离心脱水器安装在管道型接触器的出口作为排水器。从管道型接触器排出的纸浆碎片和氢氧化钠溶液的混合物以600的离心效应被连续地排水。将由此被分离的液体引入至槽中，并被再循环用于与纸浆接触。将49重量％的氢氧化钠水溶液连续进料至该槽中，以保持槽内的溶液水平恒定。槽内溶液的浓度保持在44重量％。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为1.00。
在耐压反应器中装入以纤维素含量计5.5kg的上述所得的碱纤维素。抽真空以后，加入9kg氯甲烷和1.4kg环氧丙烷进行反应。将反应产物洗涤、干燥并粉碎得到羟丙基甲基纤维素。测量所得纤维素醚的取代度、该纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的粘度，及该纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的透光率，并将结果示于表1。用光电比色计“PC-50”，比色皿长度20mm、可见光测得其2重量％水溶液在20℃下的透光率为98％。
实施例6将内径为38mm、长10m的管道向上倾斜放置。将装有料斗的蛇泵连接到该管道的入口。在蛇泵的料斗中，以1,800L/hr的速率供应44重量％的40℃氢氧化钠水溶液。同时，以50kg/hr的速率导入纸浆碎片，所述纸浆碎片是用木材生产的4mm见方的纸浆碎片，其固体浓度为93重量％。调节蛇泵的转速使得料斗内的液体水平成为恒定。管道中的线速度为0.44m/s，纸浆的移动速度为0.44m/s，保留时间为23秒。将螺旋排料型离心脱水器安装在管道型接触器的出口作为排水器。从管道型接触器排出的纸浆碎片和氢氧化钠溶液的混合物以600的离心效应被连续地排水。将由此被分离的液体引入至槽中，并通过泵送到以离心效应2500运行中的倾析器内。在倾析器中微细的固体被收集。将由此回收的微细固体与碱纤维素混合。通过倾析器的液体回到槽中并被再循环用于与纸浆接触。将49重量％的氢氧化钠水溶液连续进料至该槽，以保持槽内的溶液水平恒定。槽内溶液的浓度保持在44重量％。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为1.00。
在耐压反应器中装入以纤维素含量计5.5kg的由此获得的碱纤维素。抽真空以后，加入9kg氯甲烷和1.4kg环氧丙烷进行反应。将反应产物洗涤、干燥并粉碎得到羟丙基甲基纤维素。所得纤维素醚的取代度、该纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的粘度，及该纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的透光率都在表1显示。用光电比色计“PC-50”、比色皿长度20mm和可见光测量其2重量％水溶液在20℃下的透光率。
实施例7以与实施例6相似的方式得到碱纤维素，除了所述44重量％的氢氧化钠水溶液的温度降为20℃且螺旋排料式离心脱水器的离心效应升为1000。槽内氢氧化钠水溶液的浓度保持在44重量％。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为0.60。
以与实施例6类似的方式制备纤维素醚，除了加入的是6.5kg氯甲烷和1.2kg环氧丙烷。所得纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的粘度和在20℃下的透光率在表1中显示。
实施例8以与实施例6相似的方式制备碱纤维素，除了44重量％的氢氧化钠水溶液的送料速率改为1,300L/hr，螺旋排料式离心分离器的离心效应改为300，管道内的线速度改为0.32m/s，纸浆的移动速率改为0.32m/s，保留时间改为31秒。槽内氢氧化钠水溶液的浓度保持在44重量％。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为1.25。
按类似于实施例6的方式制备纤维素醚，除了加入的是11kg氯甲烷和2.7kg环氧丙烷。所得纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的粘度和在20℃下的透光率在表1中显示。
实施例9以与实施例6相似的方式得到碱纤维素，除了44重量％的氢氧化钠水溶液的送料速率改为1,300L/hr，管道内的线速度改为0.32m/s，纸浆的移动速率改为0.32m/s，保留时间改为31秒。螺旋排料型离心分离器的离心效应保持600。槽内氢氧化钠水溶液的浓度为46重量％。由此得到的碱纤维素中所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比，由滴定法确定为1.25。
以与实施例6类似的方式制备纤维素醚，除了加入的是11kg氯甲烷和2.7kg环氧丙烷。该纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的粘度和在20℃下的透光率在表1中显示。
表1
权利要求
1.一种制备碱纤维素的方法，包括下列步骤在管道型接触器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液持续接触，以产生接触混合物，和将该接触混合物排水。
2.根据权利要求
1的制备碱纤维素的方法，其中排水步骤中得到的料块所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比是0.3到1.5。
3.根据权利要求
1或2的制备碱纤维素的方法，其中排水步骤中得到的料块所含的碱金属氢氧化物与纸浆所含的固体部分的重量比是通过改变管道型接触器的管道中碱金属氢氧化物溶液的线速度和/或接触区域来控制的。
4.一种制备纤维素醚的方法，包括使用由权利要求
1到3任一项的方法所制备的碱纤维素。
5.一种用于制备碱纤维素的装置，包括管道型接触器，其包括在一端用于导入纸浆和碱金属氢氧化物溶液的至少一个入口，和在另一端用于排出接触混合物的至少一个出口，其中纸浆和碱金属氢氧化物溶液在彼此接触产生接触混合物的同时，所述纸浆和碱金属氢氧化物溶液可从一端被移动到另一端；以及用于从出口排放的接触混合物中分离出料块的排水器。
专利摘要
提供一种高效地制备其中具有均匀碱分布的碱纤维素的方法。更具体地，提供了一种制备碱纤维素的方法，包括在管道型接触器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液持续接触以产生接触混合物，并将该接触混合物排水的步骤；以及一种制备纤维素醚的方法，包括使用该碱纤维素；一种用于制备碱纤维素的装置，包括管道型接触器，在其一端具有至少一个用于导入纸浆和碱金属氢氧化物溶液的入口，在其另一端具有至少一个用于排出接触混合物的出口，其中纸浆和金属氢氧化物溶液在彼此接触产生接触混合物的同时从一端运动到另一端；以及用于从接触器排出的接触混合物分离出料块的排水器。
文档编号C08B11/00GK1990505SQ200610156796
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月27日
发明者成田光男, 田畑正树, 吉田敦, 梅泽宏 申请人:信越化学工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan