延缓溶解型纤维素胶的制备方法.pdf

本发明公开了一种设备及工艺均较简单、具有延缓溶解特性的延缓溶解型纤维素胶的制备方法，包括如下步骤：①预先把一定量的氢氧化钠水溶液同乙醇水溶液按一定比例混合并冷却至室温，再将精制棉开松成絮状；②按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化反应；③碱化结束后进行醚化反应，升温至75～80℃醚化反应40～80分钟；④醚化反应结束后调整pH值为5.0～6.0之间；⑤然后进行交联反应：将化学改性剂以喷雾的形式加入到体系中，温度控制在40～60℃之间，化学改性剂的重量与纤维素的重量比控制在1∶5～50；⑥洗涤，耙式酒精回收，再经干燥、粉碎和过筛，得到延缓溶解型纤维素胶产品。所得产品可应用于涂料行业。

1、  延缓溶解型纤维素胶的制备方法，包括如下步骤：
①预先把重量浓度为40～50％的氢氧化钠水溶液同重量浓度为70～98％的乙醇水溶液按重量比1∶0.5～3的比例混合，将得到的混合液冷却至室温，再将精制棉开松成絮状，精制棉与氢氧化钠的摩尔比控制在1∶2.2～6.0，乙醇水溶液的量为精制棉的1～10倍；
②按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化，投料结束后关闭捏合机投料口，碱化温度控制在20～28℃之间，反应时间为30～60分钟；
③碱化结束后进行醚化反应，精制棉与醚化剂的摩尔比控制在1∶1.0～2.8；在添加醚化剂期间，时间控制在30～60分钟，温度控制在30～50℃之间；醚化剂加完后逐渐升温至75～80℃醚化反应40～80分钟；
④醚化反应结束后调整PH值为5.0～6.0之间，搅拌10～40分钟，温度控制在30～50℃之间；
⑤然后进行交联反应：将化学改性剂以喷雾的形式加入到体系中，搅拌30～90分钟，温度控制在40～60℃之间，化学改性剂的重量与纤维素的重量比控制在1∶5～50；
⑥经洗涤后，通过耙式酒精回收装置回收酒精，再经干燥、粉碎和过筛，得到延缓溶解型纤维素胶产品。

2、  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的化学改性剂为二醛类化合物。

3、  根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的化学改性剂选自甲醛、乙二醛、琥珀醛、己二醛中的任一种。

4、  根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的醚化剂为氯乙酸的酒精溶液，其中氯乙酸的重量占50～80％。

延缓溶解型纤维素胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种能在中性或微酸性的冷水中延缓溶解的延缓溶解型纤维素胶的制备方法。
背景技术
大多数场合要求纤维素胶不结块、不团聚、能快速彻底溶解。有时希望延缓溶解。这样就可将纤维素胶加到含水的多组份体系中，而不至于使体系初始粘度太大，同时诸如水泥、涂料或者黏结剂等其他组份都可加入并充分混合均匀。待溶解之后体系粘度再急剧增大，达到所期望的水平。
延缓溶解型纤维素胶是一种应用于建筑涂料的经济型改性纤维素胶，具有延缓溶解特性的流变改性剂。它在中性或微酸性的冷水中展现了极佳的分散性。提高pH值或提高温度可使其完全溶解，其又是一种可用于涂料中的多用途添加剂，它具有水相增稠、控制流平性、优良的保水性、保持分散稳定性的作用。与其他纤维素醚相比还展现了更佳的抗飞溅性。独特复合增稠性使其在水溶液中呈现较低的初始黏度，而在涂料系统当中达到预期的黏度。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备及工艺均较简单、具有延缓溶解特性的延缓溶解型纤维素胶的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的延缓溶解型纤维素胶的制备方法，包括如下步骤：
①预先把重量浓度为40～50％的氢氧化钠水溶液同重量浓度为70～98％的乙醇水溶液按重量比1∶0.5～3的比例混合，将得到的混合液冷却至室温，再将精制棉开松成絮状，精制棉与氢氧化钠的摩尔比控制在1∶2.2～6.0，乙醇水溶液的量为精制棉的1～10倍；
②按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化，投料结束后关闭捏合机投料口，碱化温度控制在20～28℃之间，反应时间为30～60分钟；
③碱化结束后进行醚化反应，精制棉与醚化剂的摩尔比控制在1∶1.0～2.8；在添加醚化剂期间，时间控制在30～60分钟，温度控制在30～50℃之间；醚化剂加完后逐渐升温至75～80℃醚化反应40～80分钟；
④醚化反应结束后调整PH值为5.0～6.0之间，搅拌10～40分钟，温度控制在30～50℃之间；
⑤然后进行交联反应：将化学改性剂以喷雾的形式加入到体系中，搅拌30～90分钟，温度控制在40～60℃之间，化学改性剂的重量与纤维素的重量比控制在1∶5～50；
⑥经洗涤后，通过耙式酒精回收装置回收酒精，再经干燥、粉碎和过筛，得到延缓溶解型纤维素胶产品。
上面所述的化学改性剂为二醛类化合物。可以选自甲醛、乙二醛、琥珀醛、己二醛中的任一种。
上面所述的醚化剂为氯乙酸的酒精溶液，其中氯乙酸的重量占50～80％。
本发明主要是利用纤维素在一定的条件下与醛类反应后改性得到的纤维素胶产品。主要是纤维素的一个羟基与醛的一端的醛基发生醇醛缩合，而醛的另一端醛基又与另一个纤维素上的一个羟基相遇而发生另一个醇醛缩合后所形成的一个不稳定的网状立体型的大分子结构；用醛进行交联的纤维素胶，改变了原有的性质，使之粉状的纤维素胶分散性能得到改善，在水中不会马上抱成团状，并在搅拌条件下纤维素醚的颗粒很快在水分子中分散开。在水合阶段，即在水中分散的过程中，仅有少量的润胀，与此同时，半缩醛结构开始以一个稳定的速率水解直到交联键破坏，分子链解交联，纤维素胶快速溶解，粘度急剧增大。pH＝4～5时，半缩醛结构最稳定。水解速率随着温度和pH偏离4～5程度的增加而增加，在pH值小于2的强酸和大于9的强碱中，延缓作用几乎完全消失。
本发明所述的方法，设备简单工艺不繁琐，成本低，特别适合中小企业投资生产。得到的产品具有延缓溶解的特性。在中性或微酸性的冷水中展现了极佳的分散性，提高pH值或提高温度可使其完全溶解，应用于涂料行业，由于其物美价廉的特性，可用来部分取代价格昂贵的羟乙基纤维素(HEC)产品，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述。实施例中各原料的份数和比例均以重量计。
实施例1：
预先把48.0％的氢氧化钠水溶液同91.5％的乙醇水溶液混合，将混合液冷却至室温，再将精制棉开松成絮状，精制棉与氢氧化钠的摩尔比值控制在1∶2.8，乙醇水溶液的量为精制棉的3.2倍。按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化，投料结束后关闭捏合机投料口，碱化温度控制在20-28℃之间，反应时间为30-60分钟。碱化结束后进行醚化反应，醚化剂采用50-80％的氯乙酸酒精溶液，精制棉与醚化剂的摩尔比值控制在1∶1.3；在加醚化剂期间，时间控制在30-60分钟，温度控制在30-50℃之间；醚化剂加完后逐渐升温至75～80℃进行醚化反应40～80分钟。中和，调pH值在5.0-6.0之间，搅拌10-40分钟；温度温度控制在30-50℃之间。交联，化学改性剂甲醛的量与纤维素的重量比值控制在1∶30，甲醛以喷雾的形式加入到体系中，搅拌30-90分钟，温度控制在40-60℃之间。然后洗涤，酒精回收(耙式)，干燥和粉碎，过筛，得到最终的延缓溶解型纤维素胶产品。检测结果显示，纤维素醚的延迟溶解时间为10分钟，30分钟后达到粘度最大值，在涂料运用中测得1％的斯托默(KU)值为76。
实施例2：
预先把47.0％的氢氧化钠水溶液同92.0％的乙醇水溶液混合，将混合液冷却至室温，再将精制棉开松成絮状，精制棉与氢氧化钠的摩尔比值控制在1∶3.1，乙醇水溶液的量为精制棉的3.5倍。按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化，投料结束后关闭捏合机投料口，碱化温度控制在20-28℃之间，反应时间为30-60分钟。碱化结束后进行醚化反应，醚化剂采用50-80％的氯乙酸酒精溶液，精制棉与醚化剂的摩尔比值控制在1∶1.5，在加醚化剂期间，时间控制在30-60分钟，温度控制在30-50℃之间；醚化剂加完后逐渐升温至75～80℃进行醚化反应40～80分钟。中和，调pH值在5.0-6.0之间，搅拌10-40分钟，温度温度控制在30-50℃之间。交联，化学改性剂乙二醛的量与纤维素的重量比值控制在1∶40，乙二醛以喷雾的形式加入到体系中，搅拌30-90分钟，温度控制在40-60℃之间。然后洗涤，酒精回收(耙式)，干燥和粉碎，过筛，得到最终的延缓溶解型纤维素胶产品检测结果显示，纤维素醚的延迟溶解时间为18分钟，45分钟后达到粘度最大值，在涂料运用中测得1％的斯托默(KU)值为79。
实施例3：
预先把48.5％的氢氧化钠水溶液同94.0％的乙醇水溶液混合，将混合液冷却至室温，再将精制棉开松成絮状，精制棉与氢氧化钠的摩尔比值控制在1∶3.8，乙醇水溶液的量为精制棉的4.2倍。按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化，投料结束后关闭捏合机投料口，碱化温度控制在20-28℃之间，反应时间为30-60分钟。碱化结束后进行醚化反应，醚化剂采用50-80％的氯乙酸酒精溶液，精制棉与醚化剂的摩尔比值控制在1∶1.8，在加醚化剂期间，时间控制在30-60分钟，温度控制在30-50℃之间；醚化剂加完后逐渐升温至75～80℃进行醚化反应40～80分钟。中和，调pH值在5.0-6.0之间，搅拌10-40分钟，温度控制在30-50℃之间。交联，化学改性剂琥珀醛的量与纤维素的重量比值控制在1∶20，琥珀醛以喷雾的形式加入到体系中，搅拌30-90分钟，温度控制在40-60℃之间。然后洗涤，酒精回收(耙式)，干燥和粉碎，过筛，得到最终的延缓溶解型纤维素胶产品。检测结果显示，纤维素醚的延迟溶解时间为28分钟，55分钟后达到粘度最大值，在涂料运用中测得1％的斯托默(KU)值为71。