專利名稱：制備堿纖維素和纖維素醚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿纖維素以及使用其制備纖維素醚的方法。
背景技術(shù)：
制備纖維素醚的已知方法包括的步驟是，將高度純化的紙漿與堿性溶液接觸而制備堿纖維素，然后用醚化劑醚化堿纖維素。雖然通過合適地控制取代度，得到的終產(chǎn)品纖維素醚變得可溶于水，但是纖維素醚含有不溶于水的部分，由于不溶于水的部分被認為是雜質(zhì)，致使水溶液的透光率可降低或可損害纖維素醚的商品價值。
不溶部分是由于具有低取代度部分的存在引起的。該低取代度部分不具有足夠的取代基以容許纖維素醚在水中的溶解。原因之一在于堿纖維素中不均勻的堿分布。
堿發(fā)揮的作用包括(a)膨脹纖維素以改變紙漿中的晶體結(jié)構(gòu)，從而加速醚化劑的滲透；(b)催化環(huán)氧烷烴的醚化反應(yīng)，和(c)作為鹵代烷的反應(yīng)物。不與堿的水溶液接觸的紙漿部分不參加反應(yīng)，從而仍保持為不溶部分。因此，堿纖維素的均勻性與堿纖維素中不溶部分的量有關(guān)。
廣泛用于制備堿纖維素的方法，包括經(jīng)審查的日本專利申請公布號60-50801/1985或未經(jīng)審查的日本專利申請公布號56-2302/1981所描述的方法，其中將醚化必需量的堿加入經(jīng)粉碎紙漿得到的紙漿粉末中，然后機械混合。但該方法中，堿未被分布到紙漿粉末的所有部分中，從而使紙漿粉末的某些部分仍未與堿接觸。其結(jié)果，導(dǎo)致某些部分不能成為纖維素醚，仍作為未反應(yīng)的物質(zhì)存在于產(chǎn)品中，并損害纖維素醚的質(zhì)量。因此，該方法能引起問題。
為了避免引起該問題，一種方法包括的步驟是在過量的堿溶液中浸透紙漿片材，使紙漿吸收足量的堿，然后將浸透的片材進行壓按，除去不需要的部分堿，將堿控制在預(yù)定量。當該方法被工業(yè)化施行時，通常的習(xí)慣是使紙漿卷自由旋轉(zhuǎn)，方法是把支撐軸穿過卷的中心管，將其抬高從而提離地表，或者將紙漿卷放在滾筒上。然后，從紙漿卷中拉出片材，將其放入浸漬槽。但是，根據(jù)該方法，由于浸漬期間紙漿片材被拉力拉破，操作經(jīng)常中斷。另外，為了實現(xiàn)大量生產(chǎn)，需要巨大的浸漬槽，用于將紙漿片材在其中浸漬到預(yù)定的時間。因此，該方法有缺點，如必須給槽足夠的空間和不可避免的投資成本上升。另一方面，采用紙漿碎片時，其料塊有不規(guī)則的表面，從而在壓機壓按時，產(chǎn)生擠壓不均勻。不均勻擠壓造成的堿分布不均勻，損害了堿纖維素的質(zhì)量。
日本纖維素協(xié)會(Cellulose Society of Japan)編寫的“Encyclopediaof Cellulose”(2000年11月10日出版)第433頁，描述了纖維膠制備用的堿纖維素的制備方法，其步驟包括將紙漿加至堿性溶液中，形成稀粥樣漿料，并用漿料壓機擠壓漿料。雖然克服了使用紙漿片材所致的缺點，但漿料壓機引起擠壓不均勻，從而因堿分布的不均勻而損害了堿纖維素質(zhì)量。另外，單用該方法，由于擠壓性能的局限，難以得到達到作為纖維素醚的原材料要求、堿含量相對較少的堿纖維素。因此，難以用該方法制備纖維素醚。
在經(jīng)審查的日本專利申請公布號3-73562/1991中，描述了一種制備具有所需組成的堿纖維素的方法，包括的步驟是用纖維素和過量的堿制備堿纖維素，然后用親水性溶劑清洗堿纖維素從而除去堿。但是，該方法需要巨大的設(shè)備和許多操作。另外，親水溶劑留在堿纖維素中，引起與醚化劑的副反應(yīng)，從而降低了醚化劑的反應(yīng)效率。需要中和清洗液或回收堿。因此，該方法難以工業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有均勻堿分布的堿纖維素的有效制備方法。
因此本發(fā)明一方面提供制備堿纖維素的方法，其步驟包括在斗式輸送器(bucket conveyor)型接觸器中使紙漿連續(xù)不斷地與堿金屬氫氧化物溶液接觸，從而產(chǎn)生接觸混合物，并且排放該接觸混合物。
本發(fā)明的另一個方面還提供用于制備纖維素醚的方法，其包括使用所述堿纖維素。
本發(fā)明的其它方面，還提供用于制備堿纖維素的裝置，其包括斗式輸送器型接觸器，其包括在一端用于引入紙漿和堿金屬氫氧化物溶液的至少一個入口，和在另一端用于排放接觸混合物的至少一個出口，其中紙漿和堿金屬氫氧化物溶液相互接觸而產(chǎn)生接觸混合物的同時，所述紙漿和堿金屬氫氧化物溶液可從一端被移動到另一端；和用于從由出口排出的接觸混合物中分離出料塊的排水器。
根據(jù)本發(fā)明能夠有效制備在其中具有均勻堿分布的堿纖維素。其結(jié)果，能夠有效制備具有高透明度的纖維素醚。


圖1說明堿纖維素制備裝置的一個實例。
具體實施例方式
用于本發(fā)明的紙漿可以優(yōu)選采用粉末或碎片的形式。
通過粉碎紙漿片材可以獲得紙漿粉末，其是粉末的形式。紙漿粉末的平均粒度通?？梢允?，但是不限于，10到1,000μm。雖然在紙漿粉末的制備方法上并沒有加以限制，但是可使用粉碎機如切碎機和錘磨機。
雖然紙漿碎片的制備方法沒有加以限制，但是紙漿碎片可以通過用已知的切割設(shè)備如切割機切割紙漿片材而產(chǎn)生。從投資成本角度，連續(xù)式切割設(shè)備較為有利。
碎片的平面表面積通?？梢允?到10,000mm2，特別優(yōu)選10到2,500mm2。制備平面表面積小于4mm2的碎片可能很困難。平面表面積大于10,000mm2的碎片可能在操作中造成困難，如導(dǎo)入斗式輸送器型接觸器內(nèi)、在接觸器內(nèi)轉(zhuǎn)移、以及導(dǎo)入排水器中。將紙漿碎片視作六面體，碎片的平面面積是六面體碎片的六個表面積中最大的表面積。
在本發(fā)明中，每小時引入到斗式輸送器中的紙漿重量與堿金屬氫氧化物溶液體積的比率優(yōu)選為0.15kg/L或者更少，較優(yōu)選的為0.10kg/L或更少，更優(yōu)選的為0.05kg/L或更少。當比率大于0.15kg/L時，完全的浸漬可能變得很困難，以致堿在堿纖維素中的分布可能變得不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量可能被破壞。這個比率的下限可以優(yōu)選為0.0001kg/L。
用于本發(fā)明的術(shù)語“斗式輸送器型接觸器”意思是用裝備許多料斗的環(huán)鏈或皮帶執(zhí)行運輸?shù)妮斔推?。雖然對其結(jié)構(gòu)沒有加以特別限制，但是離心排料型，完全排料型或感應(yīng)排料型輸送器可以被使用。其中，感應(yīng)排料型輸送器可以是特別優(yōu)選的。
圖1說明一個堿纖維素制備裝置的實例，其包括斗式輸送器型接觸器10和用于對斗式輸送器型接觸器中產(chǎn)生的接觸混合物排水的排水器20。
除斗式輸送器11外，該斗式輸送器型接觸器10包括在接觸器一端的紙漿1的入口12和堿金屬氫氧化物溶液2的入口13。引入到接觸器內(nèi)的紙漿和堿金屬氫氧化物溶液沿“T”方向從一端移動到另一端，同時彼此接觸產(chǎn)生接觸混合物。然后接觸混合物從出口14排出。由此排放的接觸混合物用排水器20進行排水，從而分離出堿纖維素3的料塊。排水器回收的液體被送到堿金屬氫氧化物溶液所用的槽30，然后用泵31送到斗式輸送器型接觸器中以再循環(huán)。
可以優(yōu)選該斗式輸送器型接觸器能自由地控制堿金屬氫氧化物溶液的溫度或者接觸時間。堿纖維素組成的變化依賴于紙漿對堿金屬氫氧化物溶液的吸收量，而且該吸收量可以通過控制接觸時間及堿溶液的溫度進行調(diào)節(jié)。因此，具有這種控制能力的裝置可以制備具有一定組成要求的堿纖維素。
雖然堿金屬氫氧化物溶液的溫度可以用熟知的技術(shù)控制，但是可以優(yōu)選使用熱交換器。熱交換器可以安裝在斗式輸送器的內(nèi)部或外面。雖然對堿金屬氫氧化物溶液的溫度沒有特別加以限制，但是可以調(diào)節(jié)到20到80℃。
在本發(fā)明中，可以優(yōu)選改變料斗的移動速度或者移動距離來控制接觸時間。在這里使用的術(shù)語“移動距離”意思是在將紙漿和堿金屬氫氧化物溶液彼此相互接觸的時間里其移動的距離。
斗式輸送器的移動速度可以優(yōu)選0.0005到10m/s，特別優(yōu)選0.005到5m/s。當移動速度小于0.0005m/s，該裝備可能變得不切實際地巨大。當其大于10m/s時，輸送器的驅(qū)動部分可能負擔(dān)過重。斗式輸送器的移動距離可優(yōu)選為0.5至100m，特別優(yōu)選為1到50m。當其小于0.5m時，吸收量的控制可能變得困難。當其超過100m時，該裝備可能變得不切實際地巨大。
紙漿和堿金屬氫氧化物溶液之間接觸時間可以優(yōu)選為1秒到15分鐘，特別優(yōu)選為2秒到2分鐘。當接觸時間小于1秒時，控制吸收量可能非常困難。當接觸時間超過15分鐘時，裝置可能過分巨大，因而可能破壞生產(chǎn)率。另外，紙漿可能吸引過量的堿，從而對任何排水器而言，制備適于制備纖維素醚的具有所需組成的堿纖維素均可能變得困難。
斗式輸送器型接觸器可以優(yōu)選為能夠進行連續(xù)處理。這樣的連續(xù)設(shè)備可能優(yōu)于間歇設(shè)備，因為連續(xù)設(shè)備本身可以制備得比間歇設(shè)備小，因此按空間經(jīng)濟觀點是有利的。
為了獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，必須避免引入到接觸器內(nèi)的紙漿沒有接觸到堿就通過。由于紙漿易于漂浮在堿金屬氫氧化物溶液上，因此必須使紙漿穿過斗式輸送器型接觸器，同時確保與堿金屬氫氧化物溶液完全接觸。可優(yōu)選紙漿和堿金屬氫氧化物溶液是連續(xù)地引入料斗內(nèi)，或者紙漿和堿金屬氫氧化物溶液在引入料斗前即已混合。在后一情況下，紙漿和堿金屬氫氧化物溶液已經(jīng)彼此接觸，因此可優(yōu)選控制引入料斗之前的接觸時間。料斗可以在輸送過程中用合適的方法攪拌。
為了阻止氧存在下堿纖維素的聚合度減少，可優(yōu)選將斗式輸送器型反應(yīng)器抽成真空或者氮吹掃。如果在氧存在下同時要求控制聚合度，則可優(yōu)選具有能夠控制氧量的結(jié)構(gòu)的接觸器。
在發(fā)明中對采用的堿金屬氫氧化物溶液沒有加以特別的限制，只要用其能獲得堿纖維素即可。可以優(yōu)選氫氧化鈉或者氫氧化鉀的水溶液，從經(jīng)濟的觀點看，前者是特別優(yōu)選的。該溶液的濃度可以優(yōu)選為23到60重量％，特別優(yōu)選為35到55重量％。當濃度小于23重量％時，在經(jīng)濟上可能是不利的，因為在隨后的纖維素醚制備中可能發(fā)生醚化劑和水之間的副反應(yīng)?？赡茈y以得到具有期望的取代度的纖維素醚，如此制備的纖維素醚水溶液在透明度方面可能不會較差。當濃度超過60重量％時，因為粘度的增加，溶液可能不容易處理。為了穩(wěn)定堿纖維素的組成并保證纖維素醚的透明度，用于與紙漿接觸的堿金屬氫氧化物的濃度可以優(yōu)選保持不變。
根據(jù)本發(fā)明，即使不使用惰性溶劑(例如優(yōu)選具有1至4碳的低級醇)也可以改善堿分布的均勻性。但是，使用此類溶劑不會造成任何問題。使用此類溶劑可以提高堿分布的均勻性和堿纖維素的堆積密度。
按照本發(fā)明，紙漿與堿金屬氫氧化物溶液在斗式輸送器型接觸器中彼此接觸后，將過量堿金屬氫氧化物溶液用排水器比如擠壓器從接觸混合物中除去，從而獲得堿纖維素。
排水器可以包括利用離心力的排水器，例如傾析器或轉(zhuǎn)籃(rotating basket)；機械排水器，例如輥式、V型盤式壓機或斗式壓機；以及真空過濾器。從均勻排水的觀點來看，可優(yōu)選使用利用離心力的排水器。此外，可以優(yōu)選的是，排水器可以進行連續(xù)的處理。實例可包括螺旋排放型離心脫水器、擠壓板(extrusion plate)型離心分離器及傾析器。在利用離心力的排水器中，可以通過調(diào)節(jié)排水器的轉(zhuǎn)速達到所需的排水度。在機械排水器和真空過濾器中，可以分別通過調(diào)節(jié)排水壓力和真空度來達到所需的排水度。
通過排水回收的堿溶液可以再循環(huán)。當其再循環(huán)時，可以優(yōu)選將堿金屬氫氧化物溶液連續(xù)供給至系統(tǒng)，其用量等于從系統(tǒng)取出用于堿纖維素的堿金屬氫氧化物溶液的量。在這種情況下，可將經(jīng)排水而回收的堿溶液一次性轉(zhuǎn)到槽中，然后將其從槽中進料至裝置中用于接觸，而后加入新的堿金屬氫氧化物溶液，從而保持該槽的恒定液面。
當循環(huán)使用通過排水回收的堿溶液時，可以特別優(yōu)選的是，將具有帶孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器與具有無孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器一起使用。這樣可能防止具有帶孔轉(zhuǎn)子的離心分離器的堵塞以及防止因此造成的離心分離器的過濾失敗或振動。首先，通過使用裝備有帶孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器，將由紙漿與堿金屬氫氧化物溶液接觸得到的混合物分離為液體和固體。然后，使用具有無孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器將被分離的液體中的細粒固體進行進一步的分離。可以將由具有帶孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器分離的一部分或全部的液體直接引入到具有無孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器中?；蛘?，可以將其放入到槽中，然后再引入到具有無孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器中。通過具有無孔轉(zhuǎn)子的連續(xù)式離心分離器從分離的液體中回收的固體可以作為堿纖維素使用。
連續(xù)式離心分離器可以根據(jù)紙漿與堿金屬氫氧化物溶液之間的接觸時間和接觸溫度以及必要的排水度來控制旋轉(zhuǎn)次數(shù)。換句話來說，連續(xù)式離心分離器可以控制離心效應(yīng)。離心效應(yīng)的控制可以保持堿金屬氫氧化物溶液濃度的恒定，所述溶液被重復(fù)供給與紙漿接觸。從而可以得到具有高透明度的纖維素醚。當在目前的操作下增大接觸時間和/或接觸溫度時，離心效應(yīng)可能降低。當降低接觸時間和/或接觸溫度時，離心效應(yīng)可能增大?？梢詢?yōu)選將堿金屬氫氧化物溶液的濃度變化保持在±10％之內(nèi)，特別優(yōu)選±5％之內(nèi)。
順便提及，離心效應(yīng)為表示離心力大小的數(shù)值，以離心力與重力之比給出該值(參見“New Edition Chemical Engineering DictionaryEdited by Society for Chemical Engineers，Japan”，1974年5月30日出版)。下面的方程式代表離心效應(yīng)Z。
Z＝(ω2r)/g＝V2(gr)＝π2N2r/(900g)其中“r”代表轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)直徑(單位m)，“ω”代表轉(zhuǎn)子的角速率(單位rad/sec)，“V”代表轉(zhuǎn)子的圓周速率(單位m/sec)，“N”代表轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)(單位rpm)，“g”代表重力加速度(單位m/sec2)。
通過排水得到的料塊中所包含的堿金屬氫氧化物與紙漿所包含的固體部分之間的重量比(堿金屬氫氧化物/紙漿中的固體部分)可以優(yōu)選為0.3至1.5，更優(yōu)選為0.65至1.30，還更優(yōu)選為0.90至1.30。當該重量比落在0.3至1.5的范圍內(nèi)時，由此得到的纖維素醚具有改善的透明度。除了作為主成分的纖維素之外，紙漿中的固體部分還可以包括半纖維素、木質(zhì)素、諸如樹脂的有機物以及諸如Se和Fe成分的無機物。
可以通過下面的滴定法確定(堿金屬氫氧化物)/(紙漿中的固體部分)的重量比。
首先，取4.00g料塊作為樣品，通過中和滴定(0.5mol/L H2SO4，指示劑酚酞)來確定在料塊中包含的堿金屬氫氧化物的重量百分比(重量％)。以類似的方式進行空白試驗。
堿金屬氫氧化物重量％＝(當量因子(normality factor))×{(H2SO4滴定量(ml))-(空白試驗中H2SO4滴定量(ml))}使用料塊中所含堿金屬氫氧化物的重量％值，然后根據(jù)下面的方程式確定堿金屬氫氧化物與紙漿中所包含的固體部分之間的重量比(堿金屬氫氧化物重量)/(紙漿中固體部分的重量)＝(堿金屬氫氧化物重量％)÷[{100-(堿金屬氫氧化物重量％)/(B/100)}×(S/100)]。
在上述方程中，“B”代表堿金屬氫氧化物溶液的濃度(重量％)，“S”代表紙漿中固體部分的濃度(重量％)。用105℃時大約2g紙漿樣品干燥2小時后剩余的重量除以紙漿樣品的重量，獲得紙漿中固體部分的濃度，用重量百分數(shù)表示。
測量紙漿到斗式輸送器型接觸器的進料速率；排水之后堿纖維素的回收率；或堿金屬氫氧化物溶液的消耗速率。在此堿纖維素的組成是基于它們的重量比計算的?？梢钥刂平佑|時間、斗式輸送器中堿金屬氫氧化物溶液的溫度或諸如擠壓壓力的排水度，從而使計算的組成與目標組成一致?？梢詫⑸厦婷枋龅臏y量、計算及控制操作自動化進行。
堿纖維素的組成可以通過由堿纖維素得到的纖維素醚的醚化度，即摩爾取代度或值，來確定。
使用通過上面描述的制備方法得到的堿纖維素為原材料，可以以已知的方式制備纖維素醚。
反應(yīng)方法可以包括間歇式或連續(xù)式。根據(jù)本發(fā)明采用連續(xù)式制備堿纖維素，因此優(yōu)選連續(xù)式制備纖維素醚，但間歇式也是可行的。
在間歇式中，可以將從排水器中排出的堿纖維素儲存在緩沖槽中，或直接裝入到醚化反應(yīng)器中?？梢詢?yōu)選將堿纖維素儲存在緩沖槽中，然后在短時間內(nèi)將堿纖維素裝入到反應(yīng)容器中，以減少其在醚化反應(yīng)器中的占據(jù)時間。這將導(dǎo)致產(chǎn)率的增加。優(yōu)選將緩沖槽抽空或用氮吹掃，從而在其中形成無氧氣氛，從而可以抑制聚合度的降低。
以所得堿纖維素為原料可以獲得的纖維素醚的實例可包括烷基纖維素、羥烷基纖維素、羥烷基烷基纖維素及羧甲基纖維素。
烷基纖維素的實例可以包括具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基團的甲基纖維素，和具有2.0至2.6(D.S.)的乙氧基基團的乙基纖維素。應(yīng)注意的是，D.S.(取代度)系指在無水葡萄糖單位中被取代的羥基基團的平均數(shù)，而M.S.(摩爾取代)系指在無水葡萄糖單位中取代基的平均數(shù)。
羥烷基纖維素的實例可以包括具有0.05至3.0(M.S.)的羥乙氧基基團的羥乙基纖維素、和具有0.05至3.3(M.S.)的羥丙氧基基團的羥丙基纖維素。
羥烷基烷基纖維素的實例可以包括具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基團和0.1至0.6(M.S.)的羥乙氧基基團的羥乙基甲基纖維素、具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基團和0.1至0.6(M.S.)的羥丙氧基基團的羥丙基甲基纖維素、以及具有1.0至2.2(D.S.)的乙氧基基團和0.1至0.6(M.S.)的羥乙氧基基團的羥乙基乙基纖維素。
還可以給出具有0.2至2.2(D.S.)的羧甲氧基基團的羧甲基纖維素作為纖維素醚的實例。
醚化劑的實例可以包括鹵代烷，如氯甲烷和氯乙烷；環(huán)氧烷烴如環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷；以及一氯乙酸。
實施例在下文中用實施例描述本發(fā)明。不應(yīng)視為本發(fā)明局限于這些實施例，或被這些實施例限制。
實施例1預(yù)先將固體含量為93重量％的10mm方形木制紙漿碎片與40℃的49重量％氫氧化鈉水溶液混合5秒制成漿料后，連續(xù)地將其引入運行中的感應(yīng)排料型的斗式輸送器型接觸器中，其中料斗容積為2L，移動距離5m，料斗移動速率為0.17m/s。在一個料斗中，每一料斗中引入0.03kg紙漿和1L 40℃的49重量％氫氧化鈉水溶液。在斗式輸送器的出口設(shè)置V形盤式壓機作為排水器，從斗式輸送器排出的紙漿碎片和氫氧化鈉溶液的混合物經(jīng)該排水器連續(xù)地排水。獲得的堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比率通過滴定法測定為1.25。
實施例2除了料斗移動速率設(shè)置為0.23m/s并在斗式輸送器出口安裝離心效應(yīng)為600的螺旋排料型離心脫水器作為排水器，用與實施例1相似的方法獲得堿纖維素。獲得的堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比率通過滴定法測定為1.00。
實施例3除了料斗移動距離設(shè)置為3.7m，并且在斗式輸送器的出口安裝包含0.2mm狹縫濾網(wǎng)及離心效應(yīng)為600的擠壓板型離心脫水器作為排水器，用與實施例1相似的方法獲得堿纖維素。獲得的堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿中包含的固體部分的重量比通過滴定法測定為1.00。
實施例4將實施例1中獲得的堿纖維素(20kg)放入耐壓反應(yīng)器中。抽成真空后，加入11kg氯甲烷和2.7kg環(huán)氧丙烷進行反應(yīng)。將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥并粉碎，從而得到羥丙基甲基纖維素。由此獲得的羥丙基甲基纖維素有1.90(DS)甲氧基和0.24(MS)羥丙氧基。2重量％羥丙基甲基纖維素水溶液在20℃下的粘度是10,000mPa·s。采用“PC-50”光電比色計、20mm比色皿長度及可見光測定的20℃下其2重量％水溶液的透光率為98.0％。
實施例5將固體濃度93重量％的10mm方形木制紙漿碎片與40℃的44重量％氫氧化鈉水溶液混合5秒而預(yù)先制備漿料，將由槽遞送的該漿料連續(xù)不斷地引入運行中的感應(yīng)排料型斗式輸送器型接觸器中，其料斗容積為2L，移動距離為5m，料斗移動速率為0.23m/s。每一料斗中引入0.03kg紙漿和1L 40℃的44重量％氫氧化鈉水溶液。在斗式輸送器型接觸器的出口安裝螺旋排料型離心脫水器作為排水器，由斗式輸送器型接觸器排出的紙漿碎片和氫氧化鈉溶液的混合物經(jīng)該排水器在離心效應(yīng)為600的條件下連續(xù)地排水。由此分離的液體用槽接收并再循環(huán)用于與紙漿接觸。為了使槽的溶液水平保持不變，將49重量％氫氧化鈉水溶液連續(xù)地進料至該槽中。該槽中溶液的濃度保持為44重量％。獲得的堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比率用滴定法測定為1.00。
在耐壓反應(yīng)器中裝入以纖維素含量計5.5kg上述得到的堿纖維素。在抽成真空后，加入9kg氯甲烷和1.4kg環(huán)氧丙烷進行反應(yīng)。將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥和粉碎從而得到羥丙基甲基纖維素。作得纖維素醚的取代度，其20℃的2重量％水溶液的粘度及其20℃的2重量％水溶液的透光率列于表1中。其20℃的2重量％水溶液的透光率用“PC-50”光電比色計、比色皿長20mm及可見光下測量。
實施例6將固體濃度93重量％的10mm方形木制紙漿碎片與40℃的44重量％氫氧化鈉水溶液混合5秒從而預(yù)先制備漿料，將由槽遞送的該漿料連續(xù)不斷地引入運行中的感應(yīng)排料型斗式輸送器型接觸器中，其料斗容積為2L，移動距離為5m，料斗移動速率為0.23m/s。每一料斗中引入0.03kg紙漿和1L 40℃的44重量％氫氧化鈉水溶液。在斗式輸送器型接觸器的出口安裝螺旋排料型離心脫水器作為排水器，由斗式輸送器型接觸器排出的紙漿碎片和氫氧化鈉溶液的混合物經(jīng)該排水器在離心效應(yīng)為600的條件下連續(xù)地排水。由此分離的液體用槽接收，然后用泵送到運行中的離心效應(yīng)為2500的傾析器中，在那里收集微細固體。由此收集的微細固體被加入到堿纖維素中。經(jīng)過傾析器的液體返回到槽中并再循環(huán)以與紙漿接觸。為了保持槽的溶液水平不變，將49重量％氫氧化鈉水溶液連續(xù)地引入該槽中。該槽中溶液的濃度保持為44重量％。獲得的堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比率用滴定法測定為1.00。
在耐壓反應(yīng)器中裝入以纖維素含量計5.5kg上述得到的堿纖維素。在抽成真空后，加入9kg氯甲烷和1.4kg環(huán)氧丙烷進行反應(yīng)。將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥和粉碎從而得到羥丙基甲基纖維素。所得纖維素醚的取代度，其20℃的2重量％水溶液的粘度及其20℃的2重量％水溶液的透光率列于表1中。其中20℃的2重量％水溶液的透光率用“PC-50”光電比色計在比色皿長20mm及可見光下測量。
實施例7除了44重量％氫氧化鈉水溶液溫度降到20℃及螺旋排料型離心脫水器的離心效應(yīng)提高到1000，用與實施例6相似的方法獲得堿纖維素。槽中氫氧化鈉水溶液的濃度保持為44重量％。獲得的堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比用滴定法測定為0.60。
除了加入6.5kg氯甲烷和1.2kg環(huán)氧丙烷，用與實施例6相似的方法制備纖維素醚。所得纖維素醚2重量％水溶液在20℃時的粘度和其2重量％水溶液在20℃時透光率如表1中所示。
實施例8除了料斗移動速率改變到0.17m/s及螺旋排料型離心脫水器的離心效應(yīng)減少到300，用與實施例6相似的方法獲得堿纖維素。槽中氫氧化鈉水溶液的濃度保持為44重量％。所得堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比率用滴定法測定為1.25。
除了加入11kg氯甲烷和2.7kg環(huán)氧丙烷，用與實施例6相似的方法制備纖維素醚。所得纖維素醚2重量％水溶液在20℃時的粘度和其2重量％水溶液在20℃時透光率如表1中所示。
實施例9除了料斗移動速率改變到0.17m/s，用與實施例6相似的方法獲得堿纖維素。螺旋排料型離心脫水器的離心效應(yīng)保持為600。槽中氫氧化鈉水溶液的濃度成為46重量％。所得堿纖維素包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比率用滴定法測定為1.25。
除了加入11kg氯甲烷和2.7kg環(huán)氧丙烷，用與實施例6相似的方法制備纖維素醚。所得纖維素醚2重量％水溶液20℃時的粘度和其2重量％水溶液在20℃時透光率如表1中所示。
表1

權(quán)利要求
1.一種制備堿纖維素的方法，其包括如下步驟將紙漿與堿金屬氫氧化物溶液在斗式輸送器型接觸器中連續(xù)接觸，從而產(chǎn)生接觸混合物，和將所述接觸混合物排水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備堿纖維素的方法，其中在排水步驟中獲得的料塊包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比為0.3到1.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的制備堿纖維素的方法，其中通過改變斗式輸送器型接觸器的斗式輸送器的移動速率或者移動距離，從而控制在排水步驟中獲得的料塊包含的堿金屬氫氧化物與紙漿包含的固體部分的重量比。
4.一種制備纖維素醚的方法，其包括使用根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項方法制備的堿纖維素。
5.一種制備堿纖維素的裝置，其包括斗式輸送器型接觸器，包括在一端用于引入紙漿和堿金屬氫氧化物溶液的至少一個入口，和在另一端用于排出接觸混合物的至少一個出口，其中紙漿和堿金屬氫氧化物溶液相互接觸而產(chǎn)生接觸混合物的同時，所述紙漿和堿金屬氫氧化物溶液可從一端被移動到另一端；和用于從出口排放的接觸混合物中分離出料塊的排水器。
全文摘要
本發(fā)明提供有效制備在其中具有均勻堿分布的堿纖維素的方法。更具體地說，本發(fā)明提供制備堿纖維素的方法，其包括的步驟為使紙漿與堿金屬氫氧化物溶液在斗式輸送器型接觸器中連續(xù)接觸以產(chǎn)生接觸混合物，并使該接觸混合物排水；并提供制備纖維素醚的方法，其包括使用由此制備的堿纖維素；及提供制備堿纖維素的裝置，其包括斗式輸送器型接觸器，該接觸器包含在一端用于引入紙漿和堿金屬氫氧化物溶液的至少一個入口，和用于排出接觸混合物的至少一個出口，其中紙漿和堿金屬氫氧化物溶液相互接觸而產(chǎn)生接觸混合物的同時，所述紙漿和堿金屬氫氧化物溶液可從一端被移動到另一端；和用于從由出口排放的接觸混合物中分離出料塊的排水器。
文檔編號C08B11/00GK1990508SQ200610156799
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者成田光男, 田畑正樹, 吉田敦, 梅澤宏 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社