專利名稱：造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羧甲基纖維素鈉的制備方法，特別涉及一種造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法及其產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
羧甲基纖維素鈉(簡稱Na-cmc或cmc)，通常在堿性條件下與氯乙酸發(fā)生醚化反應(yīng)。依據(jù)原材料規(guī)格不同，反應(yīng)條件的不同，得到不同取代度和不同分子量，以及取代均勻性不同的產(chǎn)品。低取代Na-cmc在紙漿里有著特殊的作用。因為對于大約DS0. 46和DS0. 65的cmc 在紙漿里的cmc吸附量是80%和50%之差。當然不用說，隨著CMC的DS提高，CMC在紙漿里的吸附量就更少，這是因為紙漿纖維的陰離子性和cmc的羧甲基組份的陰離子性相互排斥，高DS CMC(高負電荷的cmc)很難吸附到纖維上。CMC溶液加入到紙漿懸浮液上，起碼有四點好處⑴cmc是一種分散劑，使纖維和填料更均勻分散，改善紙的勻度，因而改善紙張的物理強度；⑵cmc與纖維上羥基發(fā)生水合作用，纖維間結(jié)合力提高，大大提高紙的物理強度；⑶cmc本身不僅是漿內(nèi)施膠劑，而且cmc 是一種保護膠體，它使松香和AKD等施膠劑均勻分散，得到保護；⑷cmc與PAE等強陽離濕強劑配合，有協(xié)同效應(yīng)，不僅提高紙漿的單程留著率，而且提高助劑的留著率，大大改善白水的質(zhì)量，減輕了污染。所以，低取代cmc在造紙的濕部添加里比高取代或中取代cmc有著更大的經(jīng)濟價值。CN101220099A的發(fā)明公開了一種采用捏合法工業(yè)生產(chǎn)高粘度羧甲基纖維素鈉的方法。它是在堿化過程前，先排除捏合機內(nèi)的空氣，當真空度達到至少0. 002MPA后，將惰性氣體充入捏合機內(nèi)，使得壓力大于0. 1MPA。整個堿化過程在惰性氣體保護下進行，經(jīng)過堿化、醚化、洗滌、中和、離心、干燥、粉碎后，得到高純度高粘度的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品。該方法生產(chǎn)的羧甲基纖維素鈉粘度和取代度都較高，不適用于造紙機濕部添加用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低取代中粘度的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，方法簡單，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法制備的羧甲基纖維素鈉，它具有低取代度、中粘度的特點，在水中溶解后具有較好的透明度和穩(wěn)定性。本發(fā)明生產(chǎn)的羧甲基纖維素鈉特別適用于特種紙生產(chǎn)時濕部的添加。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，所述的制備方法步驟如下
⑴將纖維素和堿-醇混合液加入到捏合機內(nèi)進行堿化，溫度控制在2(T40°C，堿化 30^90分鐘，所述的堿-醇混合液由質(zhì)量濃度45 50%的NaOH溶液與質(zhì)量濃度80 95%的乙醇溶液混配而成，其中纖維素與NaOH的摩爾比控制在1 :1.纊4.0，纖維素與乙醇溶液的重量比為1 廣3 ；堿化溫度優(yōu)選3(T35°C，堿化時間優(yōu)選3(Γ60分鐘；
⑵堿化結(jié)束后，向捏合機內(nèi)加醚化劑的乙醇溶液(乙醇是載體，溶媒)，醚化劑的乙醇溶液加入時間為10 40分鐘、加入溫度控制在3(T50°C，然后升溫至78、0°C醚化反應(yīng)50、0 分鐘，醚化劑與纖維素的摩爾比為0. 5^1. 0 :1，醚化劑的乙醇溶液加入之前或加入之后，向捏合機內(nèi)加有機酸化劑進行中和，再進行醚化反應(yīng)，有機酸化劑的加入量為纖維素重量的 15飛0%;在加醚化劑或之前或之后，為了中和掉體系中多余的堿，以便進行正常的醚化反應(yīng)，必須加入有機酸，加入有機酸可保證產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，若采用無機強酸中和，因為堿纖維的局部酸化，往往得不到質(zhì)量上優(yōu)良的cmc ；
⑶醚化反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)PH至6. 5^8. 5，再經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到取代度為 0. 4 0. 46的羧甲基纖維素鈉。歐美日等國家一般使用異丙醇作溶媒來制造cmc，價格高昂。本發(fā)明采用價格只有異丙醇價格60%的乙醇作溶媒，而且用低倍溶劑法來制造cmc，生產(chǎn)成本低。但通常乙醇作溶媒，低倍法制cmc時，當DS (取代度)=0. 4-0. 46，l%cmc溶液的透明度只有1-2厘米，而且溶液時有分層現(xiàn)象，溶液下層是大量游離纖維，上層是清液，無法正常使用。所以很多造紙廠寧肯用陽離子淀粉，作為濕部施膠劑而不用cmc。本發(fā)明采用捏合機作主設(shè)備，用廉價的乙醇作溶媒，低倍溶劑法工藝，制造出了 DS0. 40-0. 46的中粘度羧甲基纖維素鈉.使用B型(Brookfield)粘度計測量21溶液透明度達到8厘米，粘度為300-500CPS。把本發(fā)明用于特種紙上漿(濕部添加)，僅用0. 2%劑量就完全取代了 1.25%的陽離子淀粉，使陽離子試劑節(jié)約了 15%-30%，與此同時，紙的質(zhì)量(卡勃值)還提高了 4-5個百分點，經(jīng)濟效益明顯。作為優(yōu)選，所述的有機酸化劑選自醋酸、甲酸、檸檬酸、丙酸中的一種。有機酸化劑的加入采用有機酸化劑得乙醇溶液方式，有機酸化劑乙醇重量比為1-2 :1。作為優(yōu)選，步驟⑵所述的醚化劑的乙醇溶液中，醚化劑的重量百分比為60、0%，醚化劑為氯乙酸。作為優(yōu)選，步驟⑵中醚化劑與NaOH的摩爾比為1 :3.廣5. 0。用比常規(guī)制備同等取代度CMC更大劑量的氫氧化鈉來堿化纖維素，常規(guī)情況下，堿與醚化劑的摩爾比是在2. 1 1，本發(fā)明的堿與醚化劑的摩爾比則控制在3. 1-5. 0:1，在充分活化纖維素后，于是得到了良好的堿纖維素，這樣利于醚化反應(yīng)，保證最終產(chǎn)品具有低取代度中粘度。作為優(yōu)選，步驟⑵中有機酸化劑的加入時間為1(Γ40分鐘。作為優(yōu)選，步驟⑴纖維素加入到捏合機內(nèi)前，先將纖維素開松至絮狀。開松又利于反應(yīng)更好的進行。一種造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法制得的羧甲基纖維素鈉。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用捏合機作主設(shè)備，用廉價的乙醇作溶媒，低倍溶劑法工藝，制造出了 DS0. 40-0. 46的中粘度羧甲基纖維素鈉.使用B型(Brookfield)粘度計測量m溶液透明度達到8厘米，粘度為300-500CPS。把本發(fā)明用于特種紙上漿(濕部添加)，僅用0.洲劑量就完全取代了 1. 25%的陽離子淀粉，使陽離子試劑節(jié)約了 15%-30%，與此同時，紙的質(zhì)量(卡勃值)還提高了 4-5個百分點，經(jīng)濟效益明顯。
具體實施例方式下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。實施例1
把45%的氫氧化鈉水溶液1. 05kg與80%的乙醇水溶液1. 5kg混合，冷卻至室溫，再將 Ikg纖維素(精制棉)開松到絮狀，加入捏合機內(nèi)，進行堿化，溫度控制在30°C，反應(yīng)時間為 60分鐘。堿化反應(yīng)結(jié)束后，向捏合機內(nèi)加入60%的氯乙酸(醚化劑)乙醇溶液0. 5kg進行醚化反應(yīng)，在加入醚化劑之后，添加醋酸的乙醇溶液0. 5kg進行中和，醋酸與乙醇的重量比為 1-2 =I0醚化劑和醋酸的加入時間為10分鐘，溫度50°C，然后在78°C，醚化反應(yīng)80分鐘，中和至pH=7. 0，經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到最終的低取代度中粘度cmc產(chǎn)品，取代度0. 45， 純度95%，2%B型粘度400CPS，2%透明度8厘米。實施例2:
把50%的氫氧化鈉水溶液1. Okg與95%的乙醇水溶液1. 5kg混合，冷卻至室溫，再將Ikg 纖維素(精制棉)開松至絮狀，加入捏合機內(nèi)，進行堿化，溫度控制在35°C，反應(yīng)時間為30分鐘。堿化反應(yīng)結(jié)束后，向捏合機內(nèi)加入80%的氯乙酸(醚化劑)乙醇溶液0. 5kg進行醚化反應(yīng)，在加入醚化劑之前，添加檸檬酸的乙醇溶液0. 4kg進行中和，檸檬酸與乙醇的重量比為 1-2:1。醚化劑和檸檬酸的加入時間為40分鐘，溫度30°C，然后在80°C醚化50分鐘，調(diào)節(jié)至pH=8. 5，經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到最終的低取代中粘cmc產(chǎn)品。取代度0. 46，純度 95%, 2%B型粘度400CPS，2%透明度6厘米。實施例3
把49%氫氧化鈉水溶液0. 93kg，與86%的乙醇水溶液1. 5kg混合，冷卻至室溫，再將 Ikg纖維素(精制棉)開松至絮狀，加入捏合機內(nèi)，進行堿化，溫度控制在32°C，反應(yīng)時間為 40分鐘。堿化反應(yīng)結(jié)束后，向捏合機內(nèi)加入70%的氯乙酸(醚化劑)乙醇溶液0. 5kg進行醚化反應(yīng)，在加入醚化劑之后，添加甲酸的乙醇溶液0. 35kg進行中和，甲酸與乙醇的重量比為1-2 :1，醚化劑和甲酸的加入時間均為20分鐘，溫度40°C，然后在79°C醚化60分鐘，調(diào)節(jié)PH至6. 5，經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到最終的低取代中粘cmc產(chǎn)品。取代度0. 4，純度 95%, 2%B型粘度400CPS，2%透明度5厘米。本發(fā)明的堿化溫度在2(T40°C，堿化時間3(Γ90分鐘范圍內(nèi)變動；纖維素與乙醇溶液的重量比在1 廣3范圍內(nèi)變動，醚化劑與纖維素的摩爾比在0. 5^1.0:1范圍內(nèi)變動， 有機酸化劑的加入量在纖維素重量的15飛0%范圍內(nèi)變動，醚化劑與NaOH的摩爾比在1 : 3.廣5.0范圍內(nèi)變動。本發(fā)明產(chǎn)品實際使用效果比較見下表
權(quán)利要求
1.一種造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于所述的制備方法步驟如下⑴將纖維素和堿-醇混合液加入到捏合機內(nèi)進行堿化，溫度控制在2(T40°C，堿化 30^90分鐘，所述的堿-醇混合液由質(zhì)量濃度45 50%的NaOH溶液與質(zhì)量濃度80 95%的乙醇溶液混配而成，其中纖維素與NaOH的摩爾比控制在1 :1.纊4.0，纖維素與乙醇溶液的重量比為1 :Γ3 ；⑵堿化結(jié)束后，向捏合機內(nèi)加醚化劑的乙醇溶液，醚化劑的乙醇溶液加入時間為1(Γ40 分鐘、加入溫度控制在3(T50°C，然后升溫至78、(TC醚化反應(yīng)5(Γ80分鐘，醚化劑與纖維素的摩爾比為0. 5^1. 0 :1，醚化劑的乙醇溶液加入之前或加入之后，向捏合機內(nèi)加有機酸化劑進行中和，再進行醚化反應(yīng)，有機酸化劑的加入量為纖維素重量的15飛0% ；⑶醚化反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)PH至6. 5^8. 5，再經(jīng)洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到取代度為 0. 4 0. 46的羧甲基纖維素鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于所述的有機酸化劑選自醋酸、甲酸、檸檬酸、丙酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑵所述的醚化劑的乙醇溶液中，醚化劑的重量百分比為60、0%，醚化劑為氯乙酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑵中醚化劑與NaOH的摩爾比為1 3. Γ5. 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑵中有機酸化劑的加入時間為1(Γ40分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于步驟⑴纖維素加入到捏合機內(nèi)前，先將纖維素開松至絮狀。
7.—種如權(quán)利要求1所述的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法制得的羧甲基纖維素鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低取代中粘度的造紙機濕部添加用羧甲基纖維素鈉的制備方法。本發(fā)明采用低倍乙醇溶媒法工藝，在捏合機上制備了低取度0.40-0.46的羧甲基纖維素鈉.B型2%粘度400CPS，2%羧甲基纖維素鈉水溶液透明度從1.0cm提高到8.0cm；這種良好的產(chǎn)品用于特種紙的漿內(nèi)施膠，使紙的卡勃值從17下降到了12，同時還降低了濕部施膠劑用量，使生產(chǎn)特種紙費用穩(wěn)定下降。
文檔編號C08B11/12GK102417541SQ20111031519
公開日2012年4月18日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者朱國生, 陳網(wǎng)根 申請人:杭州弘博化工有限公司