一種顆粒型聚陰離子纖維素的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚陰離子纖維素領(lǐng)域及其制備方法領(lǐng)域，具體說是一種顆粒型聚陰離 子纖維素及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚陰離子纖維素，簡(jiǎn)稱PAC，是由天然纖維素經(jīng)化學(xué)改性而制得的水溶性纖維素醚 類衍生物，其分子結(jié)構(gòu)與羧甲基纖維素鈉(CMC)相同，是一種重要的水溶性纖維素醚，通常 應(yīng)用其鈉鹽。在石油鉆井領(lǐng)域通常以聚陰離子纖維素來(lái)命名，其實(shí)質(zhì)就是羧甲基纖維素鈉。 聚陰離子纖維素有很好的耐熱穩(wěn)定性和耐鹽性，抗菌性強(qiáng)。該產(chǎn)品配制的泥漿流體具有良 好的降失水性、抑制性、較高的耐溫性，廣泛應(yīng)用于石油鉆井，特別是鹽水井和海洋石油鉆 井。
[0003] 普通聚陰離子纖維素都是粉末狀的，使用過程中存在粉塵大、環(huán)境污染大，對(duì)工人 身體造成傷害，而且造成物料損失的問題。在石油行業(yè)中，用戶大量使用聚陰離子纖維素， 一般都是采用自然溶解，普通的聚陰離子纖維素溶解過程中容易抱團(tuán)，不易溶解，溶解耗費(fèi) 的時(shí)間長(zhǎng)，恒溫?cái)嚢璧那闆r下一般需要3~4小時(shí)左右，常溫下溶解需要12~20小時(shí)左右，使 用不方便。
[0004] 中國(guó)發(fā)明專利CN103059144A公開了一種高粘顆粒型羧甲基纖維素鈉制備方法，采 用捏合法經(jīng)過堿化、醚化反應(yīng)得到羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品進(jìn)入汽提機(jī)中進(jìn)行水解，再加入氯 化鋁進(jìn)行交聯(lián)，最后得到高粘度、顆粒狀的羧甲基纖維素鈉。上述方法也可以制成顆粒型羧 甲基纖維素鈉，但是要使用氯化鋁，適用的范圍比較窄，比如食品級(jí)產(chǎn)品不可以添加，電池 級(jí)產(chǎn)品對(duì)金屬離子要求也比較嚴(yán)格，也不適用，另外增加了和氯化鋁的交聯(lián)反應(yīng)，且汽提機(jī) 的使用要求較高，因此工藝過程要求嚴(yán)格、復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中粉末狀的聚陰離子纖維素生產(chǎn)和使用過程中粉塵大、環(huán) 境污染大，溶解過程中容易抱團(tuán)，不易溶解，溶解耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)等使用不方便的問題，和現(xiàn) 有的顆粒型羧甲基纖維素制備工藝復(fù)雜，制備的顆粒型羧甲基纖維素含有鋁元素，使用范 圍受到限制的問題，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單的聚陰離子纖維素制備方法，使制備的羧甲基 纖維素既不含有鋁元素，又呈顆粒狀，可方便、簡(jiǎn)單的廣泛使用。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種顆粒型聚陰離子纖維素的制備方法，包 括如下步驟：
[0007] (1)將纖維素進(jìn)行堿化處理，再進(jìn)行醚化處理后與乙醇水溶液混合，然后調(diào)節(jié)pH， 控制pH在6.5~8.5，經(jīng)洗滌、離心后，得到中間物料；
[0008] (2)中間物料進(jìn)入攪拌機(jī)內(nèi)，溫度控制在20°C~60°C，邊攪拌邊將去離子水噴淋到 中間物料上，攪拌40min~lOOmin，得初纖維素產(chǎn)品；
[0009] (3)攪拌好的初纖維素產(chǎn)品經(jīng)干燥，烘干，粉碎，即得顆粒型聚陰離子纖維素。
[0010]進(jìn)一步的，步驟（1)中，纖維素為精制棉纖維素和/或木漿纖維素;精制棉纖維素的 平均聚合度為2 1500,木衆(zhòng)纖維素的平均聚合度為600~1200。
[0011]進(jìn)一步的，步驟（1)中，堿化處理采用下述步驟:先將質(zhì)量濃度為45 %~50%的氫 氧化鈉溶液和體積濃度為90%~95%的乙醇水溶液加入到捏合機(jī)中，攪拌lOmin，再將所 述纖維素投入到捏合機(jī)中進(jìn)行纖維素的堿化，控制投料時(shí)間l〇min，堿化反應(yīng)的時(shí)間30~ 60min，堿化反應(yīng)的溫度20~40°C ;氫氧化鈉溶液與纖維素的重量比為1.35~1.51:1，乙醇 水溶液與纖維素的重量比為1.5~3.0:1。
[0012] 進(jìn)一步的，步驟（1)中，醚化處理采用下述步驟:堿化結(jié)束后，加入醚化劑，醚化劑 的質(zhì)量是纖維素的1.10~1.40倍，醚化劑為氯乙酸的乙醇溶液，其中，氯乙酸的質(zhì)量百分比 濃度為60 %~75 %，乙醇溶液的體積濃度為90 %~95 %，控制醚化反應(yīng)時(shí)間40~90min，醚 化反應(yīng)溫度為60~80 °C。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟（1)中，醚化處理后經(jīng)過冷卻處理，冷卻處理將物料冷卻至45°C，洗 滌使用乙醇水溶液的體積濃度為60%~80%。
[0014] 進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述調(diào)節(jié)pH采用鹽酸調(diào)節(jié)，控制pH在6.5~8.0，鹽酸的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為28 %~33 %。
[0015]進(jìn)一步的，步驟(1)中，離心分離采用臥式沉降離心機(jī)進(jìn)行。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟(2)中，去離子水與所述步驟(1)中的纖維素的質(zhì)量比為3~10:1。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟(3)中，干燥采用真空干燥，真空干燥一般在真空耙式干燥機(jī)中進(jìn) 行，真空干燥的真空度為_200pa~-400pa，真空干燥的溫度為40~85°C，真空干燥的耙干時(shí) 間為50~80min;
[0018] 烘干在流化床中進(jìn)行，烘干的溫度為95~120°C ;
[0019] 粉碎中用的篩網(wǎng)為40目，篩網(wǎng)上物質(zhì)為顆粒產(chǎn)品。
[0020] 本發(fā)明還提供通過上述顆粒型聚陰離子纖維素的制備方法制備的一種顆粒型聚 陰離子纖維素。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0022] 1.將洗滌離心后的聚陰離子纖維素產(chǎn)品和去離子水混合均勻，就可以在后面粉碎 的時(shí)候很好控制產(chǎn)品的顆粒形態(tài)，控制好去離子水的量以便控制顆粒型聚陰離子纖維素的 質(zhì)量。
[0023] 2.本發(fā)明的顆粒型聚陰離子纖維素的造粒過程沒有添加任何設(shè)備即可獲得性能 優(yōu)越的顆粒型聚陰離子纖維素產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)環(huán)境粉塵少。
[0024] 3.本發(fā)明制備過程中的乙醇均可回收利用，實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)，且降低了成本，有利 于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0025] 4.本發(fā)明的顆粒型聚陰離子纖維素的粘度2 320mPa.s，具有中粘或高粘特性，不 含有鋁等元素，不限制聚陰離子纖維素的使用范圍；本發(fā)明的聚陰離子纖維素取代度高，水 中溶解不抱團(tuán)，生產(chǎn)過程粉塵少，生產(chǎn)環(huán)境好。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明 本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]下述實(shí)施例中：
[0028]所使用的精制棉纖維素的平均聚合度2 1500,木漿纖維素的平均聚合度為600~ 1200,所有原料均為市售。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 在攪拌條件下，將l〇〇〇g的聚合度為2400的精制棉纖維素與1.51倍質(zhì)量（以纖維素 的量為基礎(chǔ)，以下相同）的氫氧化鈉溶液(氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度45%)和2.3倍質(zhì)量的乙醇 溶液（乙醇溶液體積濃度90 % )的混合液加入捏合機(jī)中，投料時(shí)間1 Omin，進(jìn)行堿化反應(yīng)，堿 化溫度為25°C，堿化時(shí)間為45min，堿化結(jié)束后將1.23倍質(zhì)量的氯乙酸的乙醇溶液(氯乙酸 質(zhì)量濃度65 % )均勻地噴淋至捏合機(jī)內(nèi)，控制加料時(shí)間30min，加完后攪拌15min，緩慢升溫 至80 °C進(jìn)行醚化反應(yīng)，升溫時(shí)間為15min，醚化反應(yīng)時(shí)間為60min;醚化結(jié)束后冷卻至45°C， 將物料加入到體積濃度為70%的乙醇水溶液中，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至6.5~7.0，經(jīng)過兩次洗滌， 兩次離心，得到中間物料；
[0031] (2)將中間物料均分為兩份，一份直接烘干粉碎得產(chǎn)品1-1;一份進(jìn)入攪拌機(jī)內(nèi)，然 后將3000g去離子水均勻噴淋到攪拌機(jī)內(nèi)物料上，溫度控制在30°C，攪拌40min;
[0032] (3)最后將攪拌好的物料烘干粉碎，即為本發(fā)明的顆粒型聚陰離子纖維素產(chǎn)品1-2〇
[0033] 實(shí)施例2
[0034] (1)在攪拌條件下，將1000g的聚合度為2000的精制棉纖維素與1.40質(zhì)量（以纖維 素的量為基礎(chǔ)，以下相同）的氫氧化鈉溶液(氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度50% )和3.0倍質(zhì)量的乙 醇溶液（乙醇溶液體積濃度92%)的混合液加入捏合機(jī)中，投料時(shí)間10min，進(jìn)行堿化反應(yīng)， 堿化溫度為20°C，堿化時(shí)間為60min，堿化結(jié)束后將1.40倍質(zhì)量的氯乙酸的乙醇溶液(氯乙 酸質(zhì)量濃度60% )均勻地噴淋至捏合機(jī)內(nèi)，控制加料時(shí)間30min，加完后攪拌15min，緩慢升 溫至76°C進(jìn)行醚化反應(yīng)，升溫時(shí)間為15min，醚化反應(yīng)時(shí)間為40min;醚化結(jié)束后冷卻至45 °C，將物料加入到體積濃度為80%的乙醇水溶液中，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至6.5~7.0，經(jīng)過兩次洗 滌，兩次離心，得到中間物料；
[0035] (2)將中間物料分為兩部分，一部分直接烘干粉碎得產(chǎn)品2-1;-部分進(jìn)入攪拌機(jī) 內(nèi)，然后將1500g的去離子水均勻噴淋到攪拌機(jī)內(nèi)，溫度控制在20°C，攪拌lOOrnin;
[0036] (3)最后將攪拌好的物料烘干粉碎，即為本發(fā)明的顆粒型聚陰離子纖維素產(chǎn)品2-2〇
[0037] 實(shí)施例3
[0038] (1)在攪拌條件下，將一定量的聚合度為2200的精制棉纖維素與1.49質(zhì)量（以纖維 素的量為基礎(chǔ)，以下相同）的氫氧化鈉溶液(氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度48% )和1.5倍質(zhì)量的乙 醇溶液（乙醇溶液體積濃度95%)的混合液加入捏合機(jī)中，投料時(shí)間10min，進(jìn)行堿化反應(yīng)， 堿化溫度為35°C，堿化時(shí)間為30min，堿化結(jié)束后將1.10倍質(zhì)量的氯乙酸的乙醇溶液(氯乙 酸質(zhì)量濃度75%)均勻地噴淋至捏合機(jī)內(nèi)，控制加料時(shí)間30min，加完后攪拌15min，緩慢升 溫至60°C進(jìn)行醚化反應(yīng)，升溫時(shí)間為15min，醚化反應(yīng)時(shí)間為90min;醚化結(jié)束后冷卻至45 °C，將物料加入到體積濃度為70%的乙醇水溶液中，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至6.5~