一种利用微波技术制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110285868.7

申请日:

2011.09.21

公开号:

CN102304186A

公开日:

2012.01.04

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C08B 11/12申请公布日:20120104|||实质审查的生效IPC(主分类):C08B 11/12申请日:20110921|||公开

IPC分类号:

C08B11/12; D21C5/00

主分类号:

C08B11/12

申请人:

张根林

发明人:

张根林; 张磊; 鲁建江; 邓辉

地址:

832000 新疆维吾尔自治区石河子市北四路221号石河子大学化学化工学院

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开一种采用微波技术以棉秆制备羧甲基纤维素钠的方法,棉秆原料首先经过粉碎,加碱微波处理去杂,漂白、酸化、洗涤、干燥制备棉秆纤维素,然后利用微波辐射加热技术碱化、醚化,经中和、洗涤、干燥得羧甲基纤维素钠产品。此羧甲基纤维素钠制备方法具有原料便宜、易得,微波辐射技术即能够缩短反应时间,降低加热能耗,并能利用微波辐射技术的高选择性减少副反应的特点。

权利要求书

1: 一种利用微波技术制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法, 其特征在于包含以下步骤 : 第一步 棉秆用蒸馏水洗涤 3 次, 80℃干燥至恒重, 粉碎, 过 80 目筛, 按照固液比 1 ∶ 9 加入 12%的 NaOH 溶液, 搅拌后置入带冷凝管的微波炉中, 200 ~ 250W 下处理 6min ; 第二步 第一步处理完后静置, 过滤, 在室温下用 10% NaClO 和 30% H2O2 漂白 1h, 静置 过滤后用 5% HCl 酸化 10min, 蒸馏水洗涤至中性, 80℃干燥至恒重, 所得固体为棉秆纤维 素; 第三步 第二步所得固体与 95%的乙醇混合, 加入三口烧瓶中搅拌均匀, 喷入 NaOH 溶 液, 150W 碱化反应 2 ~ 3min ; 第四步 在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液, 搅拌均匀, 195W 醚化反应 1.6 ~ 2min ; 第五步 完成第四步后三口烧瓶中加入 90%乙酸中和, 过滤, 90%的乙醇洗涤两次, 无 水乙醇洗涤一次、 抽滤后 80℃干燥得产品。
2: 根据权利要求 1 所述方法, 其特征在于第三步中固体与 95%的乙醇比为质量体积比 为 1 ∶ 10, 固体与 NaOH 的质量比为 1.0 ∶ 1.0 ~ 1.0 ∶ 1.2。
3: 根据权利要求 1 所述方法, 其特征在于第四步中加入氯乙酸的量与固体质量比为 1.3 ∶ 1.0 ~ 1.1 ∶ 1.0。

说明书


一种利用微波技术制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法

    【技术领域】
     本发明涉及以棉秆为原料利用微波技术生产羧甲基纤维素钠的方法, 属于生物化工领域。 背景技术 新疆是我国特大型棉花生产基地, 棉花秸秆资源非常丰富。新疆棉秆年均产量约 5.4×106t, 各地棉区每年大面积棉花收获之后, 棉花秸秆往往被农民运回家当柴烧, 或者 丢弃在田间地头, 甚至焚烧, 直接燃烧能量利用率低, 田间焚烧又造成资源的严重浪费, 造 成环境污染和资源浪费。 目前可以利用的途径有棉秆切碎还田、 饲料加工、 造纸造板和食用 菌培养等, 但规模较小、 且由于技术落后等原因造成利用率也偏低。
     羧甲基纤维素 ( 简称 CMC) 是一种具有醚类结构的天然高分子衍生物, 是由天然纤 维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物, 属于天然纤维素改性 产品, 广泛用于食品、 石油钻井、 纺织印染、 造纸和医药等行业。一直以来, 生产 CMC 的原料 为棉短绒, 但由于近年来棉短绒的紧缺和涨价, 国外纷纷开发非棉纤维为原料的 CMC 产品。
     针对新疆棉秆资源, 利用微波加热技术制备羧甲基纤维素钠, 以满足新疆对棉秆 资源化应用的需求, 无论是对新疆棉花产业的发展, 还是对扩大羧甲基纤维素钠制备原料, 都具有十分重要的战略意义。
     发明内容
     本发明的目的在于利用微波加热技术对棉秆进行处理制备羧甲基纤维素钠, 生产 出满足要求的产品。
     主要技术方案 : 微波加热制备棉秆源羧甲基纤维素钠主要包括三个步骤 : 棉秆预 处理去除半纤维素和木质素, 采用 12%的 NaOH、 固液比 1 ∶ 9、 微波功率 200W 条件下处理 6min ; 棉秆纤维素的碱化, 采用棉秆纤维素与碱化剂 NaOH 的质量比 1.0 ∶ 1.1、 微波功率 150W 条件下作用 2 ~ 3min ; 制备羧甲基纤维素钠的醚化过程, 采用棉秆纤维素与醚化剂氯 乙酸的质量比 1.0 ∶ 1.2、 微波功率 195W 条件下作用 1.6 ~ 2min。微波加热制备棉秆源羧 甲基纤维素钠的方法为 :
     第一步 棉秆用蒸馏水洗涤 3 次, 80℃干燥至恒重, 粉碎, 过 80 目筛, 按照固液比 1 ∶ 9 加入 12%的 NaOH 溶液, 搅拌后置入带冷凝管的微波炉中, 200 ~ 250W 下处理 6min ;
     第二步 第一步处理完后静置, 过滤, 在室温下用 10% NaClO 和 30% H2O2 漂白 1h, 静置过滤后用 5% HCl 酸化 10min, 蒸馏水洗涤至中性, 80℃干燥至恒重, 所的固体为棉秆纤 维素 ;
     第三步 第二步所得固体与 95 %的乙醇混合, 加入三口烧瓶中搅拌均匀, 喷入 NaOH 溶液, 150W 碱化反应 2 ~ 3min ;
     第四步 在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液, 搅拌均匀, 195W 醚化反应 1.6 ~ 2min ;第五步 完成第四步后三口烧瓶中加入 90%乙酸中和, 过滤, 90%的乙醇洗涤两 次, 无水乙醇洗涤一次、 抽滤后 80℃干燥得产品。
     上述微波加热制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法中, 第三步中固体与 95%乙醇的 质量体积比为 1 ∶ 10, 固体与 NaOH 的质量比为 1.0 ∶ 1.0 ~ 1.0 ∶ 1.2。
     上述微波加热制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法中, 第四步中加入氯乙酸的量与 固体质量比为 1.3 ∶ 1.0 ~ 1.1 ∶ 1.0。
     本发明的优点在于 : 原料易得, 制备方法容易操作, 反应时间短, 微波辐射技术的 高选择性减少了副反应, 使棉秆得以有效转化利用。 具体实施方式
     实施例 1 :
     第一步 20g 棉秆用蒸馏水洗涤 3 次, 80℃干燥至恒重, 粉碎, 过 80 目筛, 按照固液 比 1 ∶ 9 加入 12%的 NaOH 溶液, 搅拌后置入带冷凝管的微波炉中, 200W 下处理 6min ;
     第二步 第一步处理完后静置, 过滤, 在室温下用 10% NaClO 和 30% H2O2 漂白 1h, 静置过滤后用 5% HCl 酸化 10min, 蒸馏水洗涤至中性, 80℃干燥至恒重 ; 第三步 取第二步所得固体 10g 与 100mL95%的乙醇混合, 加入三口烧瓶中搅拌均 匀, 喷入 NaOH 溶液 (11g), 150W 碱化反应 2min ;
     第四步 在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液 (12g), 搅拌均匀, 195W 醚化反 应 1.95min ;
     第五步 完成第四步后三口烧瓶中加入 90%乙酸中和, 过滤, 90%的乙醇洗涤两 次, 无水乙醇洗涤一次、 抽滤后 80℃干燥得产品。
     所得产品取代度 DS = 0.77, 1%水溶液的粘度为 486.0cps, 纯度为 92.0%。
     实施例 2 :
     第一步 20g 棉秆用蒸馏水洗涤 3 次, 80℃干燥至恒重, 粉碎, 过 80 目筛, 按照固液 比 1 ∶ 9 加入 12%的 NaOH 溶液, 搅拌后置入带冷凝管的微波炉中, 220W 下处理 6min ;
     第二步 第一步处理完后静置, 过滤, 在室温下用 10% NaClO 和 30% H2O2 漂白 1h, 静置过滤后用 5% HCl 酸化 10min, 蒸馏水洗涤至中性, 80℃干燥至恒重 ;
     第三步 取第二步所得固体 10g 与 100mL95%的乙醇混合, 加入三口烧瓶中搅拌均 匀, 喷入 NaOH 溶液 (11g), 150W 碱化反应 2min ;
     第四步 在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液 (13g), 搅拌均匀, 195W 醚化反 应 2min ;
     第五步 完成第四步后三口烧瓶中加入 90%乙酸中和, 过滤, 90%的乙醇洗涤两 次, 无水乙醇洗涤一次、 抽滤后 80℃干燥得产品。
     所得产品取代度 DS = 0.74, 1%水溶液的粘度为 410.0cps, 纯度为 91.2%。
     实施例 3 :
     第一步 20g 棉秆用蒸馏水洗涤 3 次, 80℃干燥至恒重, 粉碎, 过 80 目筛, 按照固液 比 1 ∶ 9 加入 12%的 NaOH 溶液, 搅拌后置入带冷凝管的微波炉中, 250W 下处理 6min ;
     第二步 第一步处理完后静置, 过滤, 在室温下用 10% NaClO 和 30% H2O2 漂白 1h, 静置过滤后用 5% HCl 酸化 10min, 蒸馏水洗涤至中性, 80℃干燥至恒重 ;
     第三步 取第二步所得固体 10g 与 100mL95%的乙醇混合, 加入三口烧瓶中搅拌均 匀, 喷入 NaOH 溶液 (12g), 150W 碱化反应 3min ;
     第四步 在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液 (11g), 搅拌均匀, 195W 醚化反 应 2min ;
     第五步 完成第四步后三口烧瓶中加入 90%乙酸中和, 过滤, 90%的乙醇洗涤两 次, 无水乙醇洗涤一次、 抽滤后 80℃干燥得产品。
     所得产品取代度 DS = 0.72, 1%水溶液的粘度为 416.0cps, 纯度为 91.8%。5

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1、10申请公布号CN102304186A43申请公布日20120104CN102304186ACN102304186A21申请号201110285868722申请日20110921C08B11/12200601D21C5/0020060171申请人张根林地址832000新疆维吾尔自治区石河子市北四路221号石河子大学化学化工学院72发明人张根林张磊鲁建江邓辉54发明名称一种利用微波技术制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法57摘要本发明公开一种采用微波技术以棉秆制备羧甲基纤维素钠的方法,棉秆原料首先经过粉碎,加碱微波处理去杂,漂白、酸化、洗涤、干燥制备棉秆纤维素,然后利用微波辐射加热技术碱化、醚化,经中。

2、和、洗涤、干燥得羧甲基纤维素钠产品。此羧甲基纤维素钠制备方法具有原料便宜、易得,微波辐射技术即能够缩短反应时间,降低加热能耗,并能利用微波辐射技术的高选择性减少副反应的特点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页CN102304192A1/1页21一种利用微波技术制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法,其特征在于包含以下步骤第一步棉秆用蒸馏水洗涤3次,80干燥至恒重,粉碎,过80目筛,按照固液比19加入12的NAOH溶液,搅拌后置入带冷凝管的微波炉中,200250W下处理6MIN;第二步第一步处理完后静置,过滤,在室温下用10NACLO和30H2O2漂白。

3、1H,静置过滤后用5HCL酸化10MIN,蒸馏水洗涤至中性,80干燥至恒重,所得固体为棉秆纤维素;第三步第二步所得固体与95的乙醇混合,加入三口烧瓶中搅拌均匀,喷入NAOH溶液,150W碱化反应23MIN;第四步在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液,搅拌均匀,195W醚化反应162MIN;第五步完成第四步后三口烧瓶中加入90乙酸中和,过滤,90的乙醇洗涤两次,无水乙醇洗涤一次、抽滤后80干燥得产品。2根据权利要求1所述方法,其特征在于第三步中固体与95的乙醇比为质量体积比为110,固体与NAOH的质量比为10101012。3根据权利要求1所述方法,其特征在于第四步中加入氯乙酸的量与固体质量比为。

4、13101110。权利要求书CN102304186ACN102304192A1/3页3一种利用微波技术制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法技术领域0001本发明涉及以棉秆为原料利用微波技术生产羧甲基纤维素钠的方法,属于生物化工领域。背景技术0002新疆是我国特大型棉花生产基地,棉花秸秆资源非常丰富。新疆棉秆年均产量约54106T,各地棉区每年大面积棉花收获之后,棉花秸秆往往被农民运回家当柴烧,或者丢弃在田间地头,甚至焚烧,直接燃烧能量利用率低,田间焚烧又造成资源的严重浪费,造成环境污染和资源浪费。目前可以利用的途径有棉秆切碎还田、饲料加工、造纸造板和食用菌培养等,但规模较小、且由于技术落后等原因造成。

5、利用率也偏低。0003羧甲基纤维素简称CMC是一种具有醚类结构的天然高分子衍生物,是由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物,属于天然纤维素改性产品,广泛用于食品、石油钻井、纺织印染、造纸和医药等行业。一直以来,生产CMC的原料为棉短绒,但由于近年来棉短绒的紧缺和涨价,国外纷纷开发非棉纤维为原料的CMC产品。0004针对新疆棉秆资源,利用微波加热技术制备羧甲基纤维素钠,以满足新疆对棉秆资源化应用的需求,无论是对新疆棉花产业的发展,还是对扩大羧甲基纤维素钠制备原料,都具有十分重要的战略意义。发明内容0005本发明的目的在于利用微波加热技术对棉秆进行处理制备羧甲基纤维素钠。

6、,生产出满足要求的产品。0006主要技术方案微波加热制备棉秆源羧甲基纤维素钠主要包括三个步骤棉秆预处理去除半纤维素和木质素,采用12的NAOH、固液比19、微波功率200W条件下处理6MIN;棉秆纤维素的碱化,采用棉秆纤维素与碱化剂NAOH的质量比1011、微波功率150W条件下作用23MIN;制备羧甲基纤维素钠的醚化过程,采用棉秆纤维素与醚化剂氯乙酸的质量比1012、微波功率195W条件下作用162MIN。微波加热制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法为0007第一步棉秆用蒸馏水洗涤3次,80干燥至恒重,粉碎,过80目筛,按照固液比19加入12的NAOH溶液,搅拌后置入带冷凝管的微波炉中,20025。

7、0W下处理6MIN;0008第二步第一步处理完后静置,过滤,在室温下用10NACLO和30H2O2漂白1H,静置过滤后用5HCL酸化10MIN,蒸馏水洗涤至中性,80干燥至恒重,所的固体为棉秆纤维素;0009第三步第二步所得固体与95的乙醇混合,加入三口烧瓶中搅拌均匀,喷入NAOH溶液,150W碱化反应23MIN;0010第四步在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液,搅拌均匀,195W醚化反应162MIN;说明书CN102304186ACN102304192A2/3页40011第五步完成第四步后三口烧瓶中加入90乙酸中和,过滤,90的乙醇洗涤两次,无水乙醇洗涤一次、抽滤后80干燥得产品。0012。

8、上述微波加热制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法中,第三步中固体与95乙醇的质量体积比为110,固体与NAOH的质量比为10101012。0013上述微波加热制备棉秆源羧甲基纤维素钠的方法中,第四步中加入氯乙酸的量与固体质量比为13101110。0014本发明的优点在于原料易得,制备方法容易操作,反应时间短,微波辐射技术的高选择性减少了副反应,使棉秆得以有效转化利用。具体实施方式0015实施例10016第一步20G棉秆用蒸馏水洗涤3次,80干燥至恒重,粉碎,过80目筛,按照固液比19加入12的NAOH溶液,搅拌后置入带冷凝管的微波炉中,200W下处理6MIN;0017第二步第一步处理完后静置,过滤,。

9、在室温下用10NACLO和30H2O2漂白1H,静置过滤后用5HCL酸化10MIN,蒸馏水洗涤至中性,80干燥至恒重;0018第三步取第二步所得固体10G与100ML95的乙醇混合,加入三口烧瓶中搅拌均匀,喷入NAOH溶液11G,150W碱化反应2MIN;0019第四步在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液12G,搅拌均匀,195W醚化反应195MIN;0020第五步完成第四步后三口烧瓶中加入90乙酸中和,过滤,90的乙醇洗涤两次,无水乙醇洗涤一次、抽滤后80干燥得产品。0021所得产品取代度DS077,1水溶液的粘度为4860CPS,纯度为920。0022实施例20023第一步20G棉秆用蒸馏。

10、水洗涤3次,80干燥至恒重,粉碎,过80目筛,按照固液比19加入12的NAOH溶液,搅拌后置入带冷凝管的微波炉中,220W下处理6MIN;0024第二步第一步处理完后静置,过滤,在室温下用10NACLO和30H2O2漂白1H,静置过滤后用5HCL酸化10MIN,蒸馏水洗涤至中性,80干燥至恒重;0025第三步取第二步所得固体10G与100ML95的乙醇混合,加入三口烧瓶中搅拌均匀,喷入NAOH溶液11G,150W碱化反应2MIN;0026第四步在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液13G,搅拌均匀,195W醚化反应2MIN;0027第五步完成第四步后三口烧瓶中加入90乙酸中和,过滤,90的乙醇洗。

11、涤两次,无水乙醇洗涤一次、抽滤后80干燥得产品。0028所得产品取代度DS074,1水溶液的粘度为4100CPS,纯度为912。0029实施例30030第一步20G棉秆用蒸馏水洗涤3次,80干燥至恒重,粉碎,过80目筛,按照固液比19加入12的NAOH溶液,搅拌后置入带冷凝管的微波炉中,250W下处理6MIN;0031第二步第一步处理完后静置,过滤,在室温下用10NACLO和30H2O2漂白1H,静置过滤后用5HCL酸化10MIN,蒸馏水洗涤至中性,80干燥至恒重;说明书CN102304186ACN102304192A3/3页50032第三步取第二步所得固体10G与100ML95的乙醇混合,加入三口烧瓶中搅拌均匀,喷入NAOH溶液12G,150W碱化反应3MIN;0033第四步在第三步的三口烧瓶中加入氯乙酸水溶液11G,搅拌均匀,195W醚化反应2MIN;0034第五步完成第四步后三口烧瓶中加入90乙酸中和,过滤,90的乙醇洗涤两次,无水乙醇洗涤一次、抽滤后80干燥得产品。0035所得产品取代度DS072,1水溶液的粘度为4160CPS,纯度为918。说明书CN102304186A。

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