RU2570079C2 - СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В СРЕДЕ N,N-ДИМЕТИЛАЦЕТАМИД - LiCl ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ - Google Patents
СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В СРЕДЕ N,N-ДИМЕТИЛАЦЕТАМИД - LiCl ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570079C2 RU2570079C2 RU2014111842/05A RU2014111842A RU2570079C2 RU 2570079 C2 RU2570079 C2 RU 2570079C2 RU 2014111842/05 A RU2014111842/05 A RU 2014111842/05A RU 2014111842 A RU2014111842 A RU 2014111842A RU 2570079 C2 RU2570079 C2 RU 2570079C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cellulose
- microwave radiation
- carboxymethylation
- power
- dimethylacetamide
- Prior art date
Links
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Inorganic materials [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 25
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 17
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 36
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 6
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 abstract description 5
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 abstract description 4
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N phenolphthalein Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2C(=O)O1 KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 235000019814 powdered cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920003124 powdered cellulose Polymers 0.000 description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- -1 carboxyalkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M sodium chloroacetate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)CCl FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химическому модифицированию целлюлозы и предназначено для получения карбоксиметилцеллюлозы, может быть использовано в качестве реагентов для бурения нефтяных и газовых скважин, в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в горно-перерабатывающей промышленности, а также фармацевтической промышленности. Способ карбоксиметилирования целлюлозы заключается в том, что порошковую целлюлозу растворяют в N,N-диметилацетамиде и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с, охлаждают до 100°C и добавляют хлорид лития LiCl, смесь охлаждают до комнатной температуры и перемешивают в течение 8 ч, прибавляют NaOH и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с, затем добавляют монохлоруксусную кислоту и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с, высаживают в 70%-ный этиловый спирт, отфильтровывают и промывают этанолом, подкисленным уксусной кислотой, высушивают на воздухе. Изобретение позволяет значительно сократить продолжительность процесса карбоксиметилирования и получить продукт, характеризующийся высокими степенью замещения, степенью полимеризации и растворимостью в воде. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для получения натриевых солей карбоксиметилцеллюлозы, используется в качестве химических добавок для регулирования свойств промывочных жидкостей при бурении, для стабилизации растворов в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в горно-перерабатывающей промышленности, а также в фармацевтической и пищевой промышленности.
Известны суспензионные способы получения натриевой соли карбоксиметилирования целлюлозы в среде воды, спиртов и других органических растворителей [1, 2], которые предполагают суспендирование целлюлозы в среде растворителя и дальнейшее проведение процесса карбоксиметилирования в одну или две стадии в условиях термического нагрева. Данные способы позволяют получить карбоксиметилцеллюлозы со степенью замещения (СЗ) 0,8-1,2.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению относится гомогенный способ получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в растворе LiCl - N,N-диметилацетамид [3] - прототип, при котором нагревают целлюлозу (1 г) в N,N-диметилацетамиде (60 мл) в течение 2 ч при 130°C; охлаждают до 100°C и добавляют 3 г LiCl, охлаждают до комнатной температуры при постоянном перемешивании до полного растворения целлюлозы. Через сутки в течение 10 мин добавляют суспензию монохлоруксусной кислоты (2,15 г) в 20 мл N,N-диметилацетамида, а затем в течение 10 мин суспензию NaOH (1,48) в 20 мл N,N-диметилацетамида при интенсивном перемешивании при комнатной температуре. Температуру повышают до 70°C и выдерживают в течение определенного времени. Реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и осаждают в этаноле. Растворяют в воде и вновь переосаждают из этанола. Продукты промывают этанолом и сушат в вакууме при 50°C. Недостатки прототипа - высокая продолжительность процесса растворения и карбоксиметилирования (10-72 ч).
Сущность изобретения: способ карбоксиметилирования целлюлозы, заключающийся в том, что порошковую целлюлозу растворяют в N,N-диметилацетамиде и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 560-700 Вт в течение 40-60 с, охлаждают до 100°C, добавляют хлорид лития LiCl, смесь охлаждают до комнатной температуры и перемешивают в течение 8 ч, прибавляют NaOH и смесь подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с, затем добавляют монохлоруксусную кислоту и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 560-700 Вт в течение 40-60 с. Получают водорастворимый продукт, характеризующийся высоким содержанием карбоксиметильных групп (высокой СЗ), за значительно более короткое время, сокращается продолжительность процесса растворения целлюлозы в ≈3 раза, а общая продолжительность процесса карбоксиметилирования более чем в 36000 раз. В этом и состоит технический результат изобретения.
Способ осуществляется следующим образом.
Порошковую целлюлозу предварительно растворяют в системе LiCl - N,N-диметилацетамид с использованием микроволнового излучения. К полученному раствору целлюлозы прибавляют NaOH и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 560-700 Вт в течение 40-60 с. Затем добавляют монохлоруксусную кислоту и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 560-700 Вт в течение 40-60 с. Полученный продукт высаживают в 70%-ный этиловый спирт. Отфильтровывают и промывают 70%-ным этанолом, подкисленным уксусной кислотой, до отрицательной реакции на щелочь по фенолфталеину и на хлорид-ионы с раствором нитрата серебра, а затем сушат на воздухе.
Общим для прототипа и заявляемого изобретения является карбоксиметилирование целлюлозы в растворе LiCl - N,N-диметилацетамид.
Данное изобретение отличается от прототипа:
1) Использованием микроволнового излучения на стадии растворения целлюлозы в растворе LiCl - N,N-диметилацетамид;
2) Двухстадийностью процесса карбоксиметилирования (последовательное добавление NaOH и монохлорацетата натрия);
3) Использованием микроволнового излучения на стадии обработки NaOH и стадии взаимодействия с монохлоруксусной кислотой.
Способ поясняется примерами.
Пример 1.
Навеску 1 г воздушно-сухого образца целлюлозы (Полицелл ГЩС) помещают в колбу, добавляют 60 мл N,N-диметилацетамида и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с. Смесь охлаждают до 100°C, добавляют 3 г безводного хлорида лития. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры и перемешивают в течение 8 ч до чистоты поля. Полученную смесь разбавляют 20 мл N,N-диметилацетамида.
К раствору целлюлозы в LiCl и N,N-диметилацетамиде прибавляют суспензию измельченного NaOH (1,48 г) в 20 мл N,N-диметилацетамида. Полученную смесь подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 560 Вт в течение 40 с. Затем добавляют суспензию 1,7 г монохлоруксусной кислоты в 20 мл N,N-диметилацетамида и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 560 Вт в течение 40 с.
Полученный продукт высаживают в 70%-ный этиловый спирт. Отфильтровывают и промывают 70%-ным этиловым спиртом, подкисленным уксусной кислотой, до отрицательной реакции на щелочь по фенолфталеину и на хлорид - ионы с раствором нитрата серебра, а затем сушат на воздухе.
Пример 2.
Так же, как в примере 1, только продолжительность обработки NaOH и монохлоруксусной кислотой по 60 сек.
Пример 3.
Так же, как в примере 1, только мощность микроволнового излучения на стадиях обработки NaOH и монохлоруксусной кислотой 700 Вт.
Пример 4.
Так же, как в примере 3, только продолжительность на стадии обработки NaOH 60 сек.
Пример 5.
Так же, как в примере 3, только продолжительность на стадии обработки монохлоруксусной кислотой 60 сек.
Пример 6.
Так же, как в примере 3, только продолжительность на стадиях обработки NaOH и монохлоруксусной кислотой по 60 сек.
В полученных продуктах определяют содержание карбоксиметильных групп, степень замещения (СЗ), степень полимеризации (СП), растворимость в воде. Результаты представлены в таблице.
Из представленных данных следует, что предлагаемый способ карбоксиметилирования позволяет не только значительно сократить продолжительность стадии растворения целлюлозы, общую продолжительность процесса карбоксиметилирования, но и получить при этом продукты с более высокой степенью замещения, растворимостью в воде и степенью полимеризации, чем в прототипе.
Источники информации
1. Патент №2517577 (US). Preparation of carboxyalkyl ethers of cellulose / Klug E.D., TinsIey J.S. / 1950.
2. Григорьева T.A., Давыдова М.И. Процессы получения КМЦ // Пластические массы. 1981. №11. С. 42-43.
3. Heinze Т., Erler U., Nehls I., Klemm D. Determination of the substituent pattern of heterogeneously and homogeneously synthesized carboxymethyl cellulose by using high-performance liquid chromatography // Die Angewandte Makromolekulare Chemie. 1994. V. 215. N1. Pp. 93-106.
Claims (1)
- Способ карбоксиметилирования целлюлозы, заключающийся в том, что порошковую целлюлозу растворяют в N,N-диметилацетамиде и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с, охлаждают до 100°C и добавляют хлорид лития LiCl, смесь охлаждают до комнатной температуры и перемешивают в течение 8 ч, прибавляют NaOH и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с, затем добавляют монохлоруксусную кислоту и подвергают воздействию микроволнового излучения мощностью 700 Вт в течение 60 с, высаживают в 70%-ный этиловый спирт, отфильтровывают и промывают этанолом, подкисленным уксусной кислотой, высушивают на воздухе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111842/05A RU2570079C2 (ru) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В СРЕДЕ N,N-ДИМЕТИЛАЦЕТАМИД - LiCl ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111842/05A RU2570079C2 (ru) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В СРЕДЕ N,N-ДИМЕТИЛАЦЕТАМИД - LiCl ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014111842A RU2014111842A (ru) | 2015-10-10 |
| RU2570079C2 true RU2570079C2 (ru) | 2015-12-10 |
Family
ID=54289259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014111842/05A RU2570079C2 (ru) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В СРЕДЕ N,N-ДИМЕТИЛАЦЕТАМИД - LiCl ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2570079C2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2517577A (en) * | 1946-12-10 | 1950-08-08 | Hercules Powder Co Ltd | Preparation of carboxyalkyl ethers of cellulose |
| RU2001040C1 (ru) * | 1991-02-04 | 1993-10-15 | Иль Моисеевич Ротенберг | Способ получени натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с высокими степен ми замещени |
| RU2393169C1 (ru) * | 2008-12-08 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Способ получения карбоксиметилированного лигноуглеводного материала под воздействием микроволнового излучения |
-
2014
- 2014-03-26 RU RU2014111842/05A patent/RU2570079C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2517577A (en) * | 1946-12-10 | 1950-08-08 | Hercules Powder Co Ltd | Preparation of carboxyalkyl ethers of cellulose |
| RU2001040C1 (ru) * | 1991-02-04 | 1993-10-15 | Иль Моисеевич Ротенберг | Способ получени натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с высокими степен ми замещени |
| RU2393169C1 (ru) * | 2008-12-08 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Способ получения карбоксиметилированного лигноуглеводного материала под воздействием микроволнового излучения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Heinze T., Erler U., Nenls I., Klemm D. Demermination of the substituent pattern of hererogeneously and homogeneously synthesized carboxymethyl cellulose by using high-performance liguid chomatography. Die Angewandte Makromolekulare Chemie. 1994. V. 215.N1. Pp. 93-106. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014111842A (ru) | 2015-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumari et al. | Extraction and characterization of chitin and chitosan from fishery waste by chemical method | |
| He et al. | The production of fully deacetylated chitosan by compression method | |
| Zhang et al. | Base-free preparation of low molecular weight chitin from crab shell | |
| Thanakkasaranee et al. | High substitution synthesis of carboxymethyl chitosan for properties improvement of carboxymethyl chitosan films depending on particle sizes | |
| Souza et al. | Synthesis, Vibrational Spectroscopic and Thermal Properties of Oxocarbon Cross‑Linked Chitosan | |
| CN110343194B (zh) | 壳聚糖巯基化衍生物及其制备方法和应用 | |
| Charhouf et al. | Characterization of a dialdehyde chitosan generated by periodate oxidation | |
| CN108727516A (zh) | 一种壳聚糖绿原酸盐及其制备方法和应用 | |
| Würfel et al. | Efficient and catalyst-free synthesis of cellulose acetoacetates | |
| CN104031173A (zh) | 一种壳聚糖双吡啶季铵盐及其制备方法和应用 | |
| Huerta-Ángeles et al. | Synthesis and physicochemical characterization of undecylenic acid grafted to hyaluronan for encapsulation of antioxidants and chemical crosslinking | |
| JP2004256814A (ja) | グリオキサールで処理されたポリサッカリド誘導体、前記誘導体中の非結合グリオキサールを減少する方法 | |
| Blanco et al. | Physicochemical characterization of chitosan derivatives | |
| CN106519060A (zh) | 一种羧甲基可得然胶的制备 | |
| WO2018061890A1 (ja) | 水溶性ヒドロキシエチルセルロースの製造方法 | |
| RU2570079C2 (ru) | СПОСОБ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В СРЕДЕ N,N-ДИМЕТИЛАЦЕТАМИД - LiCl ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ | |
| Palaniselvam et al. | Structural characterization and toxicity effect of nano-carboxymethyl chitosan from Uroteuthis (Photololigo) sibogae (Adam, 1954) in the zebrafish model | |
| CN103585638B (zh) | 一种海藻酸钠-碳酸钙杂化颗粒的制备方法 | |
| CN109602916A (zh) | 一种氟苯尼考包合物及其制备方法 | |
| CN108059148A (zh) | 具有清除自由基能力的纳米粒子的制备方法 | |
| RU2382050C1 (ru) | Способ получения модифицированной аскорбиновой кислотой сшитой соли гиалуроновой кислоты и биоактивная композиция на ее основе | |
| Azevedo et al. | Preparation and characterization of chitosans carrying aldehyde functions generated by nitrogen oxides | |
| RU2565216C1 (ru) | Способ карбоксиметилирования целлюлозы в гомогенной среде под воздействием микроволнового излучения | |
| Wahyuni et al. | Synthesis of Sodium Carboxymethyl Cellulose-Based Hydrogel from Durian (Durio zibethinus) Rind Using Aluminium Sulphate as Crosslinking Agent: doi. org/10.26538/tjnpr/v5i5. 13 | |
| CN114106217B (zh) | 一种高取代度6-o-羧甲基甲壳素的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180327 |