工业级瓷砖系列专用改性羟丙基甲基纤维素的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及羟丙基甲基纤维素生产领域，具体地说，是一种工业级瓷砖系列专用 改性羟丙基甲基纤维素的制备方法。
【背景技术】
[0002] 羟丙基甲基纤维素(HPMC)属非离子型纤维素醚，为白色或乳白色纤维状粉末或颗 粒，堆积密度300_400kg/m3,几乎无臭、无味，具吸湿性。易于分散在水中成透明胶状溶液， 在乙醇等有机溶媒中不溶。2%水溶液pH为6.5-9.5，当pH> 10或<5时，胶浆粘度显著降低， 在pH= 7时性能最佳。对热稳定，在20°C以下粘度迅速上升，45°C时变化较慢，80°C以上长时 间加热可使胶体变性而粘度和性能明显下降。易溶于水，溶液透明；在碱性溶液中很稳定， 遇酸则易水解，pH值为2-3时会出现沉淀，遇多价金属盐也会反应出现沉淀。
[0003] 工业级羟丙基甲基纤维素醚在商品砂浆中具有极其广泛的用途，作为保水剂、增 稠剂和粘接剂，用量很大。在普通干粉砂浆、外墙外保温砂浆、自流平砂浆、瓷砖粘结砂浆、 高性能建筑腻子、抗裂内外墙腻子、防水砂浆、石膏基砂浆、填缝剂等材料中，纤维素醚起到 重要的作用。纤维素醚对于砂浆体系的操作性能、湿粘性、可操作时间和砂浆的施工方法都 有着重要的影响。
[0004] 随着人们的生活水平日益提高，对于自己的居住环境和建筑建材的健康越来越重 视。羟丙基甲基纤维素是建筑建材中不可缺少的一个组成部分。优质的HPMC可以使其在砂 浆中与水泥体系的相互作用，还会起到引气，缓凝，提高拉伸粘接强度的辅助作用。防止砂 浆离析泌水，增加砂浆的和易性和施工性能。使其无黏感和僵硬感。纤维素醚具有优良的保 水性，可以防止湿砂浆中的水分过早蒸发或被基层吸收，确保水泥充分水化，从而最终保证 砂浆的力学性能，这特别有利于薄层砂浆和在吸水性基层或在高温、干燥条件下施工的砂 浆。纤维素醚的保水作用可以改变传统的施工工艺，提高施工进度，如在吸水的基材上不需 要预湿即可以进行抹灰施工。而工业级较低粘度羟丙基甲基纤维素在这方面有着更为良好 的使用效果。
[0005] 中国专利文献CN102675474A公开了一种超高粘度羧甲基纤维素钠的制备方法，它 是以精制棉为主要原料，以乙醇水溶液和水的混合溶液为反应介质，经碱化、醚化、洗涤、耙 干、烘干、粉碎等工序精制而成，同时为了保证碱化效果，碱化的同时加入一定量的片碱以 提高酸利用率；采用该方法制备生产的羧甲基纤维素钠，具有较高的粘度性能，1% Brookf ield型粘度(3#转子，转速30R条件下)可达到1 OOOOmPa. s以上。
[0006] 中国专利文献CN102775503A公开了一种高耐盐高粘度羧甲基纤维素钠的制备方 法，该方法以精制棉为纤维素原料，包括的步骤有纤维素的碱化，碱纤维素的醚化;其特征 在于，所述精制棉的平均聚合度为3000~3300,该发明所述的方法以高聚合度的特制精制 棉为纤维素原料，采用合适的温度控制，碱化反应时充加氮气，合理的工艺配方和工艺时间 设计等有效手段，使产品的粘度在Br 〇〇kfieldLVDV-I+型粘度计上测量1%水溶液达到 600011^?.8以上，盐粘比2 0.90，取代度2 0.90。
[0007] 目前市场上的HPMC基本是通用型的，但是纤维素用在不同的砂浆系列性能完全不 同，瓷砖粘结剂系列不仅要求强度、开放时间，还有抗滑移等性能。根据标准JC/T547-2005 抗滑移性能要求达到<〇.5mm，开放时间要求2 30min，市售的纤维素普遍都达不到这个指 标。
[0008] 关于一种工业级瓷砖系列专用改性羟丙基甲基纤维素的制备方法至今未见报导。
【发明内容】
[0009] 现有技术中没有专门用于建筑建材中的瓷砖粘结剂的羟丙基甲基纤维素产品，现 有的羟丙基甲基纤维素在瓷砖粘结剂中，开放时间和抗滑移性能比较差，本发明的目的旨 在设计一种针对瓷砖粘结剂专用的过程更为简单，操作更方便的羟丙基甲基纤维素的制备 方法。
[0010] 本发明的第一方面，提供一种工业级瓷砖系列专用改性羟丙基甲基纤维素的制备 方法，包括以下步骤：以棉纤维为原料，经过纤维素的碱化，碱纤维素的醚化，得到羟丙基甲 基纤维素纯产品，加入有机高分子和特种树脂混同，得到所述的工业级改性羟丙基甲基纤 维素；
[0011] 其中，所述的棉纤维的平均聚合度在为1600-2000。
[0012] 具体步骤包括:把高浓度的氢氧化钠和环氧丙烷、氯甲烷加入棉纤维中，抽真空反 应一段时问后加入醚化剂，进行醚化，醚化反应结束。最后经2次洗涤、脱液、干燥、粉碎，加 入水溶性合成类有机高分子和特种树脂混同得到所述的工业级改性羟丙基甲基纤维素。
[0013] 所述的有机高分子选自聚乙烯醇或聚丙烯酰胺、聚季胺盐、聚乙二醇胺中的一种， 优选聚丙烯酰胺(PAM)。选用上述有机高分子的原因是聚丙烯酰胺为水溶性有机高分子，分 子量为800-2000万，与水泥砂浆混合，可以有效提高瓷砖粘结剂的开放时间，保水率，间接 的提高瓷砖粘结剂的粘结强度和柔韧性。
[0014] 所述的特种树脂选自高吸水性树脂(淀粉接枝丙烯晴、纤维素接枝丙烯晴、聚丙烯 酸系、聚氧乙化烯系）中的一种，优选聚氧化乙烯(ΡΕ0)。
[0015] 选用上述聚氧化乙烯的型号是UCARFL0C 470,原因是分散性好，水溶液透明无沉 淀和颗粒等杂质，增加保水率、增稠、提高强度，可以提高砂浆的稳定性和抗流挂性，克服在 施工时砂浆下垂或者结团等负面作用，这使得瓷砖胶不会有滑移现象。
[0016]所述的纤维素纯产品、有机高分子、特种树脂的质量比是1:(0.1-0.4) :(0.03-0.1);优选 1:0.3:0.07。
[0017]优选的，所述的工业级瓷砖系列专用改性羟丙基甲基纤维素的制备方法，具体包 括以下步骤：
[0018] A ·碱化
[0019]将平均聚合度在1600-2000的棉纤维、质量浓度50-60%氢氧化钠水溶液和质量浓 度25-35 %过氧化氢溶液连续加入反应器内搅拌，其中棉纤维:氢氧化钠水溶液:过氧化氢 溶液的质量比为1:(1.5-3.2) :(1.5-2.5)，优选1:2.5:2.5,加入过氧化氢后，启动真空栗， 使反应器的压力达到-0. lmpa，搅拌过程温度控制在40-60°C，时间为30-80分钟；
[0020] B.醚化
[0021 ]连续加入环氧丙烷和氯甲烷，在10-20分钟内加入反应器内，再加入质量浓度80- 90%的二甲醚溶液，其中棉纤维与醚化剂的质量比为1: (1.6-2.0)，优选1:2，然后使反应器 的温度逐步升高，控制在60-80°C，反应60分钟;再升温至100°C，保持60分钟；
[0022] 在步骤A和B的整个过程中，需要反应器的压力至少为_0.090MPa，氮气从步骤A开 始就要冲入，压力保持在〇 · 3到0 · 4Mpa;
[0023] C.洗涤烘干
[0024]启动回收洗涤水槽的蒸汽加热系统，温度达到95°C，反应器主轴仍旧以30r/min的 速度运转，向反应器加入15m3的滤液，经过洗涤、出料，脱液、烘干、粉碎；
[0025] D.将步骤C得到的粉碎好的羟丙基甲基纤维素纯产品加入有机高分子和特种树 月旨，混合均匀后出料包装;所述的纤维素、有机高分子和特种树脂的质量比是1:(0.1-0.4): (0.03-0.1)，优选 1:0.3:0.07。
[0026] 所述的反应器采用德国最先进的卧式反应设备。DCS也为德国进口设备。反应器是 德国LODIGE公司，型号DVT26000。
[0027] 本发明的第二方面，提供一种工业级瓷砖系列专用改性羟丙基甲基纤维素，采用 上述的制备方法制备得到。
[0028]本发明优点在于：
[0029] 1.本发明的制备方法简单易行。过程更为简单，操作更方便；
[0030] 2.通过纤维素和有机高分子、特种树脂的混同，实现了提高瓷砖粘结剂的开放时 间和抗滑移性、粘结强度等特点；
[0031 ] 3.生产的改性HPMC具有较高取代度，改性程度好，水溶性好，溶液透亮，粘度稳定， 施工性能好，粘结强度高，特别适合瓷砖粘结剂使用。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例对本发明提供的【具体实施方式】作详细说明。
[0033] 实施例1羟丙基甲基纤维素纯产品的制备
[0034] A ·碱化
[0035]将平均聚合度在1600-2000的棉纤维、质量浓度50-60%氢氧化钠水溶液和质量浓 度25-35 %过氧化氢溶液连续加入反应器内搅拌，其中棉纤维:氢氧化钠水溶液