專利名稱：以棉稈為原料制造硝化纖維素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及棉纖維代用品的精制及其硝化纖維素的制造技術(shù)。
棉桿纖維屬于種子類莖桿纖維素，由韌皮和莖桿兩部分組成。在莖桿外部的韌皮，纖維含量高達(dá)70%，而除去韌皮之后的莖桿部纖維素含量一般為40-45%，整個(gè)莖桿纖維素平均含量可達(dá)48-54%之間。我國(guó)棉桿資源豐富，在產(chǎn)棉區(qū)、棉桿一般只是作為燃料使用，棉桿中高含量的纖維素被燒掉實(shí)為極大的浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的在于，將資源豐富的棉桿進(jìn)行加工，提取纖維素，作為民用或軍事用途，將廢棄的粗原料轉(zhuǎn)化為具有特殊用途的化工原料，造福人類。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將棉桿置于篩網(wǎng)上，借助壓縮空氣的風(fēng)力除去棉桿帶入的灰塵及其它雜質(zhì)，壓縮空氣的壓力控制在3.2～3.5Kg/cm2即可達(dá)到除去塵土及葉等雜質(zhì)的目的。除去雜質(zhì)的干凈棉桿經(jīng)間距為2mm左右的二輥機(jī)壓破后切成40-60mm長(zhǎng)即可投料。將切碎的棉桿投入不銹鋼反應(yīng)釜中，與水共熱，在溫度為120-130℃、壓力為2-2.5Kg/cm2的條件下，保持20-40分鐘，使棉桿在水中水解，以除去棉桿中的水溶物和蠟質(zhì)，并降低部分大分子結(jié)構(gòu)，使棉桿變得疏松。排掉水解毋液后，再將由氫氧化鈉、硫化鈉及硅酸鈉組成的三元混合堿液加入反應(yīng)釜與水解后的疏松棉桿共同加熱蒸煮?；旌蠅A液中NaOH的加入量為物料總重量的3-3.5%;硫化鈉加入量為總物料重量的1.5-1.9%;硅酸鈉加入量為總物料量的0.2-0.3%，蒸煮時(shí)升溫控制在145-160℃，壓力控制在2.8-3.2Kg/cm2，保持70-90分鐘后，加入由蓖麻油和松香組成的混合皂化劑，此皂化劑按蓖麻油∶松香＝0.5～1.5∶9.5～8.5的比例配制成蓖麻油一松香混合皂化劑，其用量為總物料重量的0.25～0.35%。加入皂化劑后保溫60-80分鐘，使之發(fā)生皂化反應(yīng)。反應(yīng)過程中每隔30分鐘排氣一次，并循環(huán)攪拌反應(yīng)液。反應(yīng)完畢后，待溫度和壓力恢復(fù)正常時(shí)出料洗滌。經(jīng)過皂化并洗滌后的棉桿纖維素再用漂白液進(jìn)行氯化、漂白。經(jīng)二、三段漂洗(若用作軍用硝化纖維原料則只作二段漂白)、再入水洗機(jī)中洗至無氯離子，當(dāng)PH為7.2～7.5時(shí)，再以0.025%的硫酸或銷酸中和，繼續(xù)洗滌至PH為6.8～7.2，經(jīng)除鐵、除砂后濃縮便得精制棉桿纖維素，可將其成型為0.85～1.20mm厚的纖維布(似平絨布兩面有毛)，亦可由擠干機(jī)直接擠干。將上述制得的纖維素經(jīng)撕碎機(jī)、抖松機(jī)進(jìn)行撕碎、拌松后，于105～110℃溫度下予烘5分鐘(使纖維素內(nèi)水份小于3%)，再以硝、硫混酸進(jìn)行硝化。硝化設(shè)備采用U型連續(xù)硝化器。硝化完畢用離心機(jī)驅(qū)酸后再入水洗機(jī)內(nèi)洗滌。經(jīng)過洗滌的硝化纖維素用0.5%左右的稀硫酸在110～115℃煮洗后，再用水于115～120℃煮洗至中性即完成安定性處理。經(jīng)過安定性處理的硝化纖維素在含30%水份(中性)或30%的乙醇中保存或運(yùn)輸皆安全可靠。
采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，將棉桿在折水中進(jìn)行水解后再以混合堿皂化法精制，即可制得棉桿纖維素。在水解過程中，除去水溶物及蠟質(zhì)之后，再加入混合堿液，可以減少堿的用量，同時(shí)減輕精制纖維素過程中的污染。加入蓖麻油-松香皂化劑有利于棉桿纖維素的精制，可提高精制質(zhì)量，提高產(chǎn)品得率，有利于硝化反應(yīng)進(jìn)行，從而降低生產(chǎn)成本縮短生產(chǎn)周期。與棉短絨制造硝化纖維素相比較，可降低成本19.3%左右。精制棉桿纖維素所生產(chǎn)的硝化纖維素可代替硝化棉制造硝基漆、賽璐珞、無煙火藥及其它軍品，亦可作為人造絲和人造纖維素的各種用途。
實(shí)施例按表一所列工藝控制條件進(jìn)行操作時(shí)可制得如表二所列指標(biāo)的硝化用精制棉桿纖維素和表三中所列指標(biāo)的硝化棉桿纖維素。
表一工藝控制條件階段 項(xiàng)目 控制指標(biāo) 備注除塵壓縮空氣壓力 3.2～3.5Kg/cm2二輥機(jī)之輥間距 2.0～3.2mm破碎 二輥機(jī)工作溫度 低于35℃進(jìn)料速度 15～20公斤/分鐘切斷 棉桿長(zhǎng)度 40～60mm進(jìn)料速度 40～55公斤/分鐘最高溫度 128～130℃壓力 2.2～2.3Kg/cm2白水水解 固液比 1∶7反應(yīng)時(shí)間 35分鐘 達(dá)到溫最高溫度 148～154℃ 后計(jì)算壓力 2.8～3.2Kg/cm2蒸煮皂化 固液比 1∶8 棉桿與NaOH加入量 3.2% 堿液之Na2S加入量 1.7% 比Na2Sio3加入量 0.25%
蓖麻油加入量松香加入量 0.32% 按10%的比例在松香中加入蓖麻油總反應(yīng)時(shí)間 240分鐘氯化漂洗 漿料濃度 6%加氯量(對(duì)漿料) 1.8%硝化反應(yīng) H2SO468.44HNO321.87氧化氮 1.22水 8.07投料速度 8公斤/分鐘 根據(jù)硝化纖硝化反應(yīng)溫度 22～24℃ 維素含氮量硝化反應(yīng)時(shí)間 可調(diào)整反應(yīng)時(shí)間安定性處理 溫度 (1)酸煮112℃(2)水煮115～120℃壓力 (1)酸煮0.7kg/cm2(2)水煮1.25kg/cm2H2SO4加入量 0.47%
表二 硝化用棉桿纖維素質(zhì)量指標(biāo)(%)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)目 提出指標(biāo) 1 2 3 備注α-纖維素 95 96.72 97.22 97.89五碳糖 3.5 2.72 2.11 1.50-5℃時(shí)12% NaOH 85 93.27 92.22 94.53不溶物粘度 15～40 33.5 34.2 31.9 單位厘泊硫酸不溶物 0.5 0.12 0.15 0.11木質(zhì)素 0.5 0.23 0.29 0.26灰份 0.5 0.18 0.23 0.24水份 8 3.82 3.90 3.70吸濕度 大于110克水 134.2 136.4 128.7/克纖維素表三 硝化棉桿纖維素質(zhì)量指標(biāo)(%)WJ23-64 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)目 指標(biāo) 1 2 3含氮量 12.20～13.50 13.494 13.532 13.573醇醚溶解物 不大于30 12.3 13.2 9.7乙醇溶解度 不大于4 1.4 1.2 1.1粘度(E°) 3.0～15 4.8 5.2 4.4140℃貝克曼試驗(yàn) 不大于3 1.87 2.01 1.96甲基紫試驗(yàn) 70-60 80-70 80-70 80-70灰份 不大于0.4 0.18 0.23 0.21得率 175.47 176.10 176.38
權(quán)利要求
1.以棉桿為原料制造硝化纖維素的方法，涉及棉纖維代用品的精制及硝化纖維素的制造技術(shù)，是將除雜質(zhì)的原料采用予水解皂化法制取棉桿纖維素，再將其氯化、漂洗后的精制棉桿纖維素以混酸硝化并經(jīng)安定性處理即可制得硝化棉桿纖維素，本發(fā)明的技術(shù)特征在于a、采用壓縮空氣除去棉桿中的雜質(zhì)，將其壓破后切碎投入反應(yīng)釜中與水共熱進(jìn)行白水水解，在溫度120～130℃、壓力2～2.5Kg/cm2條件下保持20～30分鐘后排掉水解毋液以去掉水溶物及蠟質(zhì)，再加入三元混合堿液進(jìn)行蒸煮，在溫度145～160℃、壓力2.8～3.2Kg/cm2條件下保持70～90分鐘后，加入蓖麻油-松香混合皂化劑，再保溫60-80分鐘，使之發(fā)生皂化反應(yīng)；b、精制后的棉桿纖維素可成型為雙面有毛的纖維素布，亦可用擠干機(jī)直接擠干；c、將精制棉桿纖維素用撕碎機(jī)撕碎、用(抖松機(jī))抖松之后再進(jìn)行硝化。
2.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于三元混合堿液是由氫氧化鈉、硫化鈉和硅酸鈉組成，其用量分別為物料重量的3～3.5%、1.5～1.9%、0.2～0.3%。
3.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征在于蓖麻油-松香混合皂化劑是按蓖麻油∶松香＝0.5～1.5∶9.5～8.5的比例配制而成，其用量為總物料重量的0.25～0.35%。
全文摘要
以棉稈為原料制造硝化纖維素的方法，涉及棉纖維代用品的精制及硝化纖維素制造技術(shù)。本發(fā)明以棉稈為原料采用白水水解除去其中的水溶物及蠟質(zhì)，再用三元混合堿液皂化法制取棉稈纖維素。采用白水水解可減少堿的用量，降低成本。采用蓖麻油—松香混合皂化劑可提高精制纖維素質(zhì)量及產(chǎn)品得率。硝化棉稈纖維素可代替硝化棉制造硝基漆、賽璐珞、無煙火藥及其它軍品和人造絲及人造纖維的各種用途。
文檔編號(hào)C08B5/02GK1052484SQ90109489
公開日1991年6月26日 申請(qǐng)日期1990年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月24日
發(fā)明者劉吉平 申請(qǐng)人:劉吉平