一種利用竹漿粕制備羥乙基纖維素的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用竹漿粕制備羥乙基纖維素的方法。首先制備羥乙基尿素/尿素/氫氧化鈉水溶液，然后將竹漿粕溶于該水溶液中，并加入適當(dāng)比例的氯乙醇在均相中反應(yīng)制備羥乙基纖維素。本發(fā)明所用溶劑無毒、環(huán)境友好，而且竹漿粕在反應(yīng)過程中基本不發(fā)生降解；具有易于操作，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，取代度容易控制等優(yōu)點(diǎn)，有著較廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種利用竹漿粕制備羥乙基纖維素的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 竹子屬單子葉植物禾本科竹亞科，中國(guó)約有39屬500余種，竹林面積500多萬hm2， 占世界竹林總面積的20%以上，是一種理想和優(yōu)良的生物質(zhì)資源。
[0003] 羥乙基纖維素具有增稠、懸浮、分散、乳化、粘合、成膜、保護(hù)水分和提高保護(hù)膠體 的優(yōu)越性質(zhì)，可被廣泛應(yīng)用在石油、涂料、建筑、醫(yī)藥、食品、紡織、造紙工業(yè)以及高分子聚合 反應(yīng)等領(lǐng)域；但是工業(yè)生產(chǎn)一般是在非均相體系中進(jìn)行的，但制備的纖維素在能上差異很 大。
[0004] 200510019340. X專利提出了一種利用氫氧化鈉/尿素水溶液為溶劑的均相法制 備羥乙基纖維素，具有價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明在合成竹漿柏溶劑的基礎(chǔ)上，提 出了一種更為高效的利用竹漿柏為原料制備羥乙基纖維素的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，所用溶劑無毒、 環(huán)境友好，而且竹漿柏在反應(yīng)過程中基本不發(fā)生降解；具有易于操作，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率 高，取代度容易控制等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下列的技術(shù)方案： 本發(fā)明所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，包括如下步驟： 1) 稱取質(zhì)量比為1.6~2. 5:1的尿素與一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到 10(Tl20°C反應(yīng)2?4小時(shí)； 2) 加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液、用量為一乙醇胺質(zhì)量的25~40倍，混合均勻后，冷 凍到-5~-20°C ;即得環(huán)保型竹漿柏溶劑； 3) 加入竹漿柏并在室溫下快速攪拌5~15分鐘，得到竹漿柏與步驟2)的環(huán)保型竹漿柏 溶劑質(zhì)量比為2~5%的竹漿柏溶液； 4) 將氯乙醇加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)2. 5~3. 5小時(shí)后，升溫到5(T65°C反應(yīng) 1. 5?3小時(shí)； 5) 用鹽酸中和至溶液為中性停止反應(yīng)，分離，即得羥乙基纖維素。
[0007] 上述步驟4)中的氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比為5~7。
[0008] 所述竹漿柏為α纖維素的含量大于95%，聚合度小于1000的竹漿柏。
[0009] 上述尿素與一乙醇胺的質(zhì)量比優(yōu)選為1. 8~2. 2:1。
[0010] 上述濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液用量?jī)?yōu)選為一乙醇胺質(zhì)量的3(Γ35倍。
[0011] 上述氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比優(yōu)選為5. 5飛.5。
[0012] 具體地說，本發(fā)明所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，包括如下步 驟： 1) 稱取質(zhì)量比為2:1的尿素與一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到11(TC反應(yīng)3 小時(shí)； 2) 加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液(用量為一乙醇胺質(zhì)量的30倍)，混合均勻后，冷凍 到-7。。； 3) 加入竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分鐘，得到質(zhì)量濃度為2~5%的竹漿柏溶液； 4) 將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為5~7)加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng) 3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)； 5) 用鹽酸中和至中性停止反應(yīng)，分離，即得羥乙基纖維素。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：本發(fā)明與200510019340. X專利的區(qū)別在于本發(fā)明在溶劑中增 加采用了"一乙醇胺"，利用一乙醇胺與尿素反應(yīng)生成羥乙基尿素，由于羥乙基尿素的氫鍵 供體（3個(gè)）與氫鍵受體（2個(gè))，比尿素的氫鍵供體（2個(gè)）與氫鍵受體（1個(gè)）多，也比硫脲的 氫鍵供體（2個(gè)）與氫鍵受體（1個(gè)）多，因此輕乙基尿素與氫氧化鈉反應(yīng)剩下的尿素共同作 用下，對(duì)竹漿柏具有更好的溶解性，形成的竹漿柏溶液也更穩(wěn)定。
[0014] 本發(fā)明所用溶劑無毒、環(huán)境友好，而且竹漿柏在反應(yīng)過程中基本不發(fā)生降解；具有 易于操作，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，取代度容易控制等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明與200510019340. X專利 對(duì)比，氯乙醇用量更少，只有200510019340. X專利中使用量的2/3,不僅節(jié)約了生成成本， 而且由于殘余的氯乙醇更少，因此對(duì)于后期處理也更簡(jiǎn)便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為實(shí)施例廣4中制備的羥乙基纖維素的紅外譜圖。
[0016] 圖2~圖5為實(shí)施例廣4中制備的羥乙基纖維素的氫核磁共振譜圖。
[0017] 圖6?圖9為實(shí)施例廣4中制備的羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下將結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019] 實(shí)施例1 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2925g 溶劑中加入75ga纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為2. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩 爾比為6)加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和 至溶液為中性停止反應(yīng)，分離，即得91. 3g羥乙基纖維素。圖1中的a為羥乙基纖維素的紅 外譜圖；圖2為羥乙基纖維素的氫核磁共振譜圖；圖6為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0020] 實(shí)施例2 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2910g 溶劑中加入90g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加入 到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停止反 應(yīng)，分離，即得110. 3g羥乙基纖維素。圖1中的b為羥乙基纖維素的紅外譜圖；圖3為羥乙 基纖維素的氫核磁共振譜圖；圖7為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0021] 實(shí)施例3 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加 入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停止 反應(yīng)，分離，即得127. 6g羥乙基纖維素。
[0022] 圖1中的c為羥乙基纖維素的紅外譜圖；圖4為羥乙基纖維素的氫核磁共振譜圖； 圖8為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0023] 實(shí)施例4 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2880g 溶劑中加入120g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為4%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加入 到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停止反 應(yīng)，分離，即得145. 8g羥乙基纖維素。圖1中的d為羥乙基纖維素的紅外譜圖；圖5為羥乙 基纖維素的氫核磁共振譜圖；圖9為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0024] 實(shí)施例5 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2865g 溶劑中加入135g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為4. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加 入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停止 反應(yīng)，分離，即得164. 5g羥乙基纖維素。
[0025] 實(shí)施例6 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為5. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停 止反應(yīng)，分離，即得128. 6g羥乙基纖維素。
[0026] 實(shí)施例7 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-10°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為700的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加 入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停止 反應(yīng)，分離，即得129. 6g羥乙基纖維素。
[0027] 實(shí)施例8 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到115°C反應(yīng)2. 5小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-15°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為600的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為5. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停 止反應(yīng)，分離，即得128. 9g羥乙基纖維素。
[0028] 實(shí)施例9 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到115°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-10°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停 止反應(yīng)，分離，即得129. 9g羥乙基纖維素。
[0029] 實(shí)施例10 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-12°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性停 止反應(yīng)，分離，即得130. 2g羥乙基纖維素。
[0030] 實(shí)施例11 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-12°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)2. 5小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2小時(shí)；用鹽酸中和至中性 停止反應(yīng)，分離，即得130. 9g羥乙基纖維素。
[0031] 實(shí)施例12 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到110°C反應(yīng)3小 時(shí)；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-12°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質(zhì)量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)3小時(shí)后，升溫到55°C反應(yīng)2. 5小時(shí)；用鹽酸中和至中性 停止反應(yīng)，分離，即得130. 9g羥乙基纖維素。實(shí)施例13 表1為實(shí)施例1~4中制備的羥乙基纖維素的取代度數(shù)據(jù)。

【權(quán)利要求】
1. 一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，包括如下步驟： 1) 稱取質(zhì)量比為1.6~2. 5:1的尿素與一乙醇胺于反應(yīng)容器中混合均勻，加熱到 10(Tl20°C反應(yīng)2?4小時(shí)； 2) 加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液、用量為一乙醇胺質(zhì)量的25~40倍，混合均勻后，冷 凍到-5~-20°C ;即得環(huán)保型竹漿柏溶劑； 3) 加入竹漿柏并在室溫下快速攪拌5~15分鐘，得到竹漿柏與步驟2)的環(huán)保型竹漿柏 溶劑質(zhì)量比為2~5%的竹漿柏溶液； 4) 將氯乙醇加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應(yīng)2. 5~3. 5小時(shí)后，升溫到5(T65°C反應(yīng) 1. 5?3小時(shí)； 5) 用鹽酸中和至溶液為中性停止反應(yīng)，分離，即得羥乙基纖維素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：在 步驟4)的氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比為5~7。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于： 所述竹漿柏為α纖維素的含量大于95%，聚合度小于1000的竹漿柏。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：尿 素與一乙醇胺的質(zhì)量比優(yōu)選為1.8~2. 2:1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：濃 度為7. 6%的氫氧化鈉溶液用量?jī)?yōu)選為一乙醇胺質(zhì)量的3(Γ35倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：氯 乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比優(yōu)選為5. 5飛.5。
【文檔編號(hào)】C08B11/08GK104119453SQ201410317438
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月6日
【發(fā)明者】陳禮輝, 盧玉棟, 黃六蓮 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)