專利名稱：一種纖維素醚及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，更具體地說，涉及一種纖維素醚及其制備方法。
背景技術：
纖維素醚是一類由纖維素制成的具有醚結構的高分子化合物。根據取代基的化學 結構進行分類，纖維素醚分為陰離子醚類、陽離子醚類和非離子型醚類，其中，陰離子型醚 類包括羧甲基纖維素鈉鹽、2-羧乙基纖維素鈉、2-磺乙基纖維素鈉等；陽離子型醚類包括 TMAHPC等；非離子型包括甲基纖維素、羥乙基纖維素和羥丙基纖維素等。纖維素醚種類繁 多、應用領域寬廣，是化工、食品、涂料、醫(yī)藥、農藥、油田、炸藥、陶瓷造紙等行業(yè)的重要化工 原料。目前，纖維素醚的制備多采用棉短絨或木材為原料。但是，棉花生長期短且采取農 戶分散型種植方式，受自然條件、農民收益等因素的影響大，原料供應不穩(wěn)定、質量良莠不 齊。木材作為纖維素醚的優(yōu)質原料，在加拿大、德國、俄羅斯等國家得到廣泛使用。但是，由 于木材的生長周期長，再生能力差，大量使用木材會造成氣候變暖。因此，傳統(tǒng)的以棉短絨 或木材為原料制備纖維素醚存在一定的局限性，新型天然、再生纖維素纖維的開發(fā)和利用 上得到了越來越多的重視。竹子是一種速生植物，栽培成活后2年 3年即可連續(xù)砍伐使用，并且，竹子易于 人工種植、再生能力強、成材期短、生長迅速，具有一次造林永久利用的特點，因此其收購價 格低，成本優(yōu)勢相當明顯。同時，竹子生長周期短，成熟度受外界影響小，質量比較穩(wěn)定。此 外，竹子還具有獨特的抗菌、抑菌的功能。我國竹類資源豐富，主要應用于農業(yè)、手工業(yè)，建 筑業(yè)、人造板、竹碳加工、制漿造紙等傳統(tǒng)應用上，其加工水平有限，產品附加值不高。本發(fā) 明考慮，提供一種纖維素醚及其制備方法，該制備方法以竹材漿粕為原料。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種纖維素醚及其制備方法，該方 法以竹材漿粕為原料，制備得到纖維素醚，該方法制備的纖維素醚具有很好的抗鹽、抗酸性 能。本發(fā)明提供一種纖維素醚的制備方法，包括步驟a)將竹漿粕與堿金屬的氫氧化物溶液在溶劑中反應；步驟b)將步驟a)得到的反應產物與醚化劑進行醚化反應，得到纖維素醚。優(yōu)選的，所述竹漿粕的粒徑為100 300 μ m。優(yōu)選的，所述溶劑為乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇和叔丁醇中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述醚化劑為環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、一氯甲烷、3-氯2-羥丙基氯化銨、氯 乙烷和氯乙酸中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述醚化劑與竹漿粕的質量比為0.5 1.5 1。優(yōu)選的，所述步驟a)的反應溫度為10 25°C。
優(yōu)選的，所述步驟a)中堿金屬的氫氧化物與竹漿粕的質量比為0.74 1.3 1。優(yōu)選的，所述步驟b)中醚化反應的反應溫度為20 90°C。優(yōu)選的，還包括將得到的纖維素醚洗滌；在70°C 110°C條件下對洗滌后的纖維素醚進行干燥處理，水分控制在1 5% ；將所述干燥處理后的纖維素醚粉碎。本發(fā)明還提供一種上述技術方案所述的制備方法制備的纖維素醚。從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明公開了一種纖維素醚及其制備方法，該方法 包括將竹漿粕與堿金屬的氫氧化物溶液在溶劑中反應；將得到的反應產物與醚化劑進行 醚化反應，得到纖維素醚。本發(fā)明以竹材漿粕為原料制備得到纖維素醚。由于本發(fā)明采用 的原料生長周期短，成熟度受外界影響小，質量穩(wěn)定，因此，降低了制備的纖維素醚的成本。 此外，本發(fā)明以竹材漿粕為原料制備的纖維素醚具有很好的抗鹽、抗酸性能，在石油開采、 酸性飲品等應用環(huán)境復雜的領域有很好的應用前景和優(yōu)良的性能。實驗結果表明，本發(fā)明 制備的纖維素醚的酸粘比(AVR)在0. 65以上；鹽粘比(SVR)在1. 08以上；耐高溫酸粘比達 0. 5。
具體實施例方式下面對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明公開了一種纖維素醚的制備方法，包括步驟a)將竹漿粕與堿金屬的氫氧化物溶液在溶劑中反應；步驟b)將步驟a)得到的反應產物與醚化劑進行醚化反應，得到纖維素醚。本發(fā)明采用的竹漿粕由竹材加工而成，所述竹漿粕中α -纖維素含量可達到96% 以上，具備制備纖維素醚的可能性。所述竹漿粕的纖維結構更緊密，因此，與現(xiàn)有技術中以 棉類資源為原料相比，本發(fā)明采用的竹漿粕的粒徑更小。所述竹漿粕的粒徑優(yōu)選為100 300 μ m，更優(yōu)選為100 200 μ m，最優(yōu)選為100 150 μ m。本發(fā)明采用的粒徑較小的竹漿 粕有利于在制備纖維素醚的過程中，加快反應效率和反應的均一性，同時在對制備的纖維 素醚進行洗滌后，有利于洗滌劑的脫除。本發(fā)明采用的溶劑優(yōu)選為乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇和叔丁醇中的一種或幾 種。所述醚化劑為環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、一氯甲烷、3-氯2-羥丙基氯化銨、氯乙烷和氯乙酸 中的一種或幾種。所述堿金屬的氫氧化物溶液優(yōu)選為氫氧化鈉的水溶液或氫氧化鉀的水溶 液。本發(fā)明中，所述步驟a)中，所述步驟a)的反應溫度優(yōu)選為10 25°C，更優(yōu)選為 15 25°C，最優(yōu)選為20 25V。所述步驟a)的反應時間優(yōu)選為40 150分鐘，更優(yōu)選為 50 120分鐘，最優(yōu)選為90 120分鐘。所述步驟a)中堿金屬的氫氧化物與竹漿粕的質 量比優(yōu)選為0.8 1.2 1，更優(yōu)選為0.9 1. 1 1。本發(fā)明所述步驟b)中，所述醚化劑為環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、一氯甲烷、3-氯2-羥丙基氯化銨、氯乙烷和氯乙酸中的一種或幾種。所述醚化劑與竹漿粕的質量比優(yōu)選為0. 5 1.5 1，更優(yōu)選為0.6 1.3 1，最優(yōu)選為0.8 1.2 1。所述步驟b)中醚化反應的 反應溫度優(yōu)選為20 90°C，更優(yōu)選為40 90°C，最優(yōu)選為60 80°C。所述醚化反應的反 應時間優(yōu)選為30 180分鐘，更優(yōu)選為60 180分鐘，最優(yōu)選為80 160分鐘。按照本發(fā)明，得到纖維素醚后還包括將得到的纖維素醚洗滌；在70°C 110°C條件下對洗滌后的纖維素醚進行干燥處理，水分控制在1 5% ；將所述干燥處理后的纖維素醚粉碎。本發(fā)明制備的纖維素醚包括但不限于羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、 羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥乙基羥丙基纖維素(HEHPC)、乙基纖維(EC)和羧甲基纖維素 (CMC)。本發(fā)明首先將含有纖維素的竹漿粕先與堿金屬的氫氧化物溶液在溶劑中反應生 成堿纖維素，然后將所述堿纖維素與醚化劑反應，得到纖維素醚。以醚化劑為環(huán)氧乙烷為例，纖維素上的羥基(-0H)被羥乙基(-OCH2CH2OH)取代，并 與已取代基團上的羥基發(fā)生鏈型聚合反應。從理論上來說，當-OH接到每一個單元上以后， 可以利用末端生成作用繼續(xù)與環(huán)氧乙烷發(fā)生反應。因此，羥乙基化反應并不直接消耗氫氧 化鈉，僅使纖維素溶脹，反應的第一步是環(huán)氧乙烷對葡萄糖環(huán)基上的伯、仲級醇式羥基的加 成反應，第二步是環(huán)氧乙烷進一步對所生成的HEC進行加成所引起的增長反應。其反應如 下各式
權利要求
1.一種纖維素醚的制備方法，其特征在于，包括步驟a)將竹漿粕與堿金屬的氫氧化物溶液在溶劑中反應；步驟b)將步驟a)得到的反應產物與醚化劑進行醚化反應，得到纖維素醚。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述竹漿粕的粒徑為100 300μπι。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為乙醇、異丙醇、正丁醇、異 丁醇和叔丁醇中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述醚化劑為環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、 一氯甲烷、3-氯2-羥丙基氯化銨、氯乙烷和氯乙酸中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述醚化劑與竹漿粕的質量比為 0. 5 1. 5 1。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)的反應溫度為10 25 °C。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中堿金屬的氫氧化物與 竹漿粕的質量比為0.74 1.3 1。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中醚化反應的反應溫度 為 20 90°C。
9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括將得到的纖維素醚洗滌；在70°C 110°C條件下對洗滌后的纖維素醚進行干燥處理，水分控制在1 5% ；將所述干燥處理后的纖維素醚粉碎。
10.一種權利要求1 9任意一項所述的制備方法制備的纖維素醚。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種纖維素醚及其制備方法，該方法包括將竹漿粕與堿金屬的氫氧化物溶液在溶劑中反應；將得到的反應產物與醚化劑進行醚化反應，得到纖維素醚。本發(fā)明以竹材漿粕為原料制備得到纖維素醚。由于本發(fā)明采用的原料生長周期短，成熟度受外界影響小，質量穩(wěn)定，因此，降低了制備的纖維素醚的成本。此外，本發(fā)明以竹材漿粕為原料制備的纖維素醚具有很好的抗鹽、抗酸性能，在石油開采、酸性飲品等應用環(huán)境復雜的領域有很好的應用前景和優(yōu)良的性能。實驗結果表明，本發(fā)明制備的纖維素醚的酸粘比(AVR)在0.65以上；鹽粘比(SVR)在1.08以上；耐高溫酸粘比達0.5。
文檔編號C08B11/08GK102101891SQ20111008027
公開日2011年6月22日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權日2011年3月31日
發(fā)明者呂少一, 宋德武, 張煥志, 李振峰, 王飛俊, 趙明, 邵自強, 鄭書華, 黃義明 申請人:河北吉藁化纖有限責任公司