一種利用竹漿粕制備羥乙基纖維素的方法
【專利摘要】本發明公開一種利用竹漿粕制備羥乙基纖維素的方法。首先制備羥乙基尿素/尿素/氫氧化鈉水溶液，然后將竹漿粕溶于該水溶液中，并加入適當比例的氯乙醇在均相中反應制備羥乙基纖維素。本發明所用溶劑無毒、環境友好，而且竹漿粕在反應過程中基本不發生降解；具有易于操作，反應條件溫和，產率高，取代度容易控制等優點，有著較廣泛的應用前景。
【專利說明】一種利用竹漿粕制備羥乙基纖維素的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法。
【背景技術】
[0002] 竹子屬單子葉植物禾本科竹亞科，中國約有39屬500余種，竹林面積500多萬hm2， 占世界竹林總面積的20%以上，是一種理想和優良的生物質資源。
[0003] 羥乙基纖維素具有增稠、懸浮、分散、乳化、粘合、成膜、保護水分和提高保護膠體 的優越性質，可被廣泛應用在石油、涂料、建筑、醫藥、食品、紡織、造紙工業以及高分子聚合 反應等領域；但是工業生產一般是在非均相體系中進行的，但制備的纖維素在能上差異很 大。
[0004] 200510019340. X專利提出了一種利用氫氧化鈉/尿素水溶液為溶劑的均相法制 備羥乙基纖維素，具有價格低廉，操作簡便等優點；本發明在合成竹漿柏溶劑的基礎上，提 出了一種更為高效的利用竹漿柏為原料制備羥乙基纖維素的方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，所用溶劑無毒、 環境友好，而且竹漿柏在反應過程中基本不發生降解；具有易于操作，反應條件溫和，產率 高，取代度容易控制等優點。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采用了下列的技術方案： 本發明所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，包括如下步驟： 1) 稱取質量比為1.6~2. 5:1的尿素與一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到 10(Tl20°C反應2?4小時； 2) 加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液、用量為一乙醇胺質量的25~40倍，混合均勻后，冷 凍到-5~-20°C ;即得環保型竹漿柏溶劑； 3) 加入竹漿柏并在室溫下快速攪拌5~15分鐘，得到竹漿柏與步驟2)的環保型竹漿柏 溶劑質量比為2~5%的竹漿柏溶液； 4) 將氯乙醇加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應2. 5~3. 5小時后，升溫到5(T65°C反應 1. 5?3小時； 5) 用鹽酸中和至溶液為中性停止反應，分離，即得羥乙基纖維素。
[0007] 上述步驟4)中的氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比為5~7。
[0008] 所述竹漿柏為α纖維素的含量大于95%，聚合度小于1000的竹漿柏。
[0009] 上述尿素與一乙醇胺的質量比優選為1. 8~2. 2:1。
[0010] 上述濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液用量優選為一乙醇胺質量的3(Γ35倍。
[0011] 上述氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比優選為5. 5飛.5。
[0012] 具體地說，本發明所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，包括如下步 驟： 1) 稱取質量比為2:1的尿素與一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到11(TC反應3 小時； 2) 加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液(用量為一乙醇胺質量的30倍)，混合均勻后，冷凍 到-7。。； 3) 加入竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分鐘，得到質量濃度為2~5%的竹漿柏溶液； 4) 將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為5~7)加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應 3小時后，升溫到55°C反應2小時； 5) 用鹽酸中和至中性停止反應，分離，即得羥乙基纖維素。
[0013] 本發明的優點為：本發明與200510019340. X專利的區別在于本發明在溶劑中增 加采用了"一乙醇胺"，利用一乙醇胺與尿素反應生成羥乙基尿素，由于羥乙基尿素的氫鍵 供體（3個）與氫鍵受體（2個)，比尿素的氫鍵供體（2個）與氫鍵受體（1個）多，也比硫脲的 氫鍵供體（2個）與氫鍵受體（1個）多，因此輕乙基尿素與氫氧化鈉反應剩下的尿素共同作 用下，對竹漿柏具有更好的溶解性，形成的竹漿柏溶液也更穩定。
[0014] 本發明所用溶劑無毒、環境友好，而且竹漿柏在反應過程中基本不發生降解；具有 易于操作，反應條件溫和，產率高，取代度容易控制等優點，本發明與200510019340. X專利 對比，氯乙醇用量更少，只有200510019340. X專利中使用量的2/3,不僅節約了生成成本， 而且由于殘余的氯乙醇更少，因此對于后期處理也更簡便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為實施例廣4中制備的羥乙基纖維素的紅外譜圖。
[0016] 圖2~圖5為實施例廣4中制備的羥乙基纖維素的氫核磁共振譜圖。
[0017] 圖6?圖9為實施例廣4中制備的羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
【具體實施方式】
[0018] 以下將結合實施例與附圖對本發明做進一步說明。
[0019] 實施例1 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2925g 溶劑中加入75ga纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為2. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩 爾比為6)加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和 至溶液為中性停止反應，分離，即得91. 3g羥乙基纖維素。圖1中的a為羥乙基纖維素的紅 外譜圖；圖2為羥乙基纖維素的氫核磁共振譜圖；圖6為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0020] 實施例2 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2910g 溶劑中加入90g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加入 到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停止反 應，分離，即得110. 3g羥乙基纖維素。圖1中的b為羥乙基纖維素的紅外譜圖；圖3為羥乙 基纖維素的氫核磁共振譜圖；圖7為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0021] 實施例3 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加 入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停止 反應，分離，即得127. 6g羥乙基纖維素。
[0022] 圖1中的c為羥乙基纖維素的紅外譜圖；圖4為羥乙基纖維素的氫核磁共振譜圖； 圖8為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0023] 實施例4 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2880g 溶劑中加入120g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為4%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加入 到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停止反 應，分離，即得145. 8g羥乙基纖維素。圖1中的d為羥乙基纖維素的紅外譜圖；圖5為羥乙 基纖維素的氫核磁共振譜圖；圖9為羥乙基纖維素的碳核磁共振譜圖。
[0024] 實施例5 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2865g 溶劑中加入135g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為4. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加 入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停止 反應，分離，即得164. 5g羥乙基纖維素。
[0025] 實施例6 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-7°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為5. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停 止反應，分離，即得128. 6g羥乙基纖維素。
[0026] 實施例7 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-10°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為700的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6)加 入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停止 反應，分離，即得129. 6g羥乙基纖維素。
[0027] 實施例8 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到115°C反應2. 5小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液3000g，混合均勻后，冷凍到-15°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為600的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為5. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停 止反應，分離，即得128. 9g羥乙基纖維素。
[0028] 實施例9 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到115°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-10°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停 止反應，分離，即得129. 9g羥乙基纖維素。
[0029] 實施例10 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-12°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性停 止反應，分離，即得130. 2g羥乙基纖維素。
[0030] 實施例11 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-12°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應2. 5小時后，升溫到55°C反應2小時；用鹽酸中和至中性 停止反應，分離，即得130. 9g羥乙基纖維素。
[0031] 實施例12 稱取200g的尿素與100g的一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到110°C反應3小 時；加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液2700g，混合均勻后，冷凍到-12°C得到溶劑；往2895g 溶劑中加入l〇5g α纖維素的含量為95%，聚合度為800的竹漿柏并在室溫下快速攪拌10分 鐘，得到質量濃度為3. 5%的竹漿柏溶液；將氯乙醇(氯乙醇與葡萄糖單元的摩爾比為6. 5) 加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應3小時后，升溫到55°C反應2. 5小時；用鹽酸中和至中性 停止反應，分離，即得130. 9g羥乙基纖維素。實施例13 表1為實施例1~4中制備的羥乙基纖維素的取代度數據。
【權利要求】
1. 一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，包括如下步驟： 1) 稱取質量比為1.6~2. 5:1的尿素與一乙醇胺于反應容器中混合均勻，加熱到 10(Tl20°C反應2?4小時； 2) 加入濃度為7. 6%的氫氧化鈉溶液、用量為一乙醇胺質量的25~40倍，混合均勻后，冷 凍到-5~-20°C ;即得環保型竹漿柏溶劑； 3) 加入竹漿柏并在室溫下快速攪拌5~15分鐘，得到竹漿柏與步驟2)的環保型竹漿柏 溶劑質量比為2~5%的竹漿柏溶液； 4) 將氯乙醇加入到竹漿柏溶液中，室溫下反應2. 5~3. 5小時后，升溫到5(T65°C反應 1. 5?3小時； 5) 用鹽酸中和至溶液為中性停止反應，分離，即得羥乙基纖維素。
2. 根據權利要求1所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：在 步驟4)的氯乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比為5~7。
3. 根據權利要求1或2所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于： 所述竹漿柏為α纖維素的含量大于95%，聚合度小于1000的竹漿柏。
4. 根據權利要求3所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：尿 素與一乙醇胺的質量比優選為1.8~2. 2:1。
5. 根據權利要求3所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：濃 度為7. 6%的氫氧化鈉溶液用量優選為一乙醇胺質量的3(Γ35倍。
6. 根據權利要求2所述的一種利用竹漿柏制備羥乙基纖維素的方法，其特征在于：氯 乙醇與竹漿柏中的葡萄糖單元的摩爾比優選為5. 5飛.5。
【文檔編號】C08B11/08GK104119453SQ201410317438
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月6日 優先權日:2014年7月6日
【發明者】陳禮輝, 盧玉棟, 黃六蓮 申請人:福建農林大學