[发明专利]制备碱纤维素或纤维素衍生物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备碱纤维素或纤维素衍生物的改进的方法。

背景技术

木材和其他木素纤维素，如稻草或其他一年生植物，其由多种不 同的细胞类型组成，其中主要的化学组分是纤维素、半纤维素、和木 素。与水性化学溶出液接触时，木素和半纤维素被大量从纤维基体中 溶出，所述木素主要包埋在木材纤维之间作为粘结剂和在外部细胞壁 层中。在该方法中结构单元的内聚力失去。溶出(digestion)后得到的 纤维材料主要由纤维素组成，被称为纸浆。将所得水性纤维悬浮液洗 涤、过筛、任选地漂白、脱水并干燥。在常规脱水和干燥过程中形成 纸浆单层片，将其干燥并销售(通常以卷的形式)。制浆方法详细描述 于Ullmann′s encyclopedia of Industrial Chemistry，2002， Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA.，DOI： 10.1002/14356007.a18_545，在线文章“Paper and Pulp”，贴出时间：2000 年6月15日，14-35页。可用的制浆方法为例如碱法制浆法、硫酸盐 法制浆或亚硫酸盐法。

为制造纤维素衍生物，如纤维素醚或纤维素酯，以细颗粒形式提 供基于纤维素的材料，使其与碱性溶液在衍生作用之前接触。为制备 细的基于纤维素的颗粒，可使用为片或捆包形式的干纤维素纸浆。片 可以为环状的卷形式或可被切成独立的块。将片或捆包进料到纤维素 研磨机入口以将其磨成纤维素粉末。在很多情况下，研磨机为切割研 磨粉碎机(cutting mill)，如刀式研磨粉碎机(knife mill)。研磨机通常 在出口具有筛子(screen)或筛网(sieve)以控制所得产物的粒度。

将纤维素粉末转移入反应器容器并与碱性溶液接触以得到碱纤维 素，所述碱纤维素可进一步反应以得到纤维素衍生物，如醚或酯。可 用于得到纤维素衍生物如纤维素醚或酯的方法是本领域公知的，例如 可于Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry，第五次完全修改版， VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinheim 1986，第15卷第461-487页； Das Papier 12/1997，第653-660页；或美国专利No.4,456,751中回顾。

在工业生产中，大规模生产碱纤维素和纤维素衍生物。工业规模 批式反应器的尺寸从数百升到数立方米。因此，反应器需要大量资本， 在工业上一直寻找用于衍生过程，得到高质量的纤维素衍生物同时降 低需要的资本的方法。

本领域技术人员寻求达到纤维素与碱性溶液的密切接触以及碱性 溶液在纤维素中的均匀分布以避免未反应的纤维素部分。US-A 2002/ 0099203讨论了各种使纤维素与碱性溶液接触的方法及其缺点。一种制 备碱纤维素的方法是将干燥的纸浆片浸入氢氧化钠水溶液中，以使得 纸浆吸收足够量的碱并挤压纸浆以除去过量的碱。然而，该方法并不 很多产。更多产的方法是将干燥的纸浆片磨成粉末并向粉末状干燥的 制浆中加入预定量的碱。为得到碱在碱纤维素中的均匀分布， US-A2002/0099203描述了制备碱纤维素和纤维素醚的方法，其中纤维 素以干燥的粉末形式加入双轴捏合机并在强烈搅拌下与碱性水溶液接 触。US-A2002/0099203公开了所制得的碱纤维素具有高的堆积密度， 这使得其在后续的醚化反应步骤中可将更大量的碱纤维素加入更小的 反应器中。不幸的是，在大规模制备过程中使用双轴捏合机要求大量 的资本投入。

本发明的目的之一是提供以增加的产量制备纤维素衍生物，特别 是纤维素醚或纤维素酯的方法。本发明优选的目的是提供以高产量制 备纤维素衍生物，特别是纤维素醚或纤维素酯，同时使使用大量资本 的制造设备最小化的方法。

发明内容

在本发明的一个方面，令人惊奇地发现，当使用粒状基于纤维素 的材料制备纤维素衍生物时可得到高质量的纤维素衍生物。意料之外 地，当使用粒状基于纤维素的材料时，可制备与公知方法中制备的质 量基本相同的纤维素衍生物，在所述公知方法中使用粉末状的基于纤 维素的材料来进行碱化和衍生。