Низкозамещенная карб< жсиметилцеллюлоза

Продукт обработки щелочной целлюлозы монохлоруксусной ки­слотой — карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) в последнее время получила широкое промышленное использо­вание.

Натриевая соль КМЦ получается в промышленности в относительно узких пределах этерификации. При степени замещения у=70—120 про­дукты растворяются в воде, образуя вязкие растворы; продукты меньшей степени замещения (у=25—50) растворимы в 6—10%-м NaOH При ком­натной температуре.

Исследованиями Н. И. Никитина и Петропавловского [16] было по­казано, что натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы с весьма низкими значениями степени замещения (начиная от У=2—4 и выше) также об­ладает способностью растворяться в 4—6%-м NaOH При низких темпе­ратурах.

Продукты, имеющие очень небольшую степень замещения, были по­лучены при небольшом расходе монохлоруксусной кислоты, что может иметь весьма существенное значение в практике.

В табл. 111 представлены результаты лабораторных опытов, харак­теризующие влияние замораживания на растворимость низкозамещенных волокнистых карбоксиметилцеллюлоз.

Таблица 110

Прочность пленок (0.03 мм) из низко­замещенной метилцеллюлозы

Содержание ме­токсильных групп, %

Степень полиме­ризации

Концентрация метилцеллюлозы в растворе, %

Влажность пленки, %

Разрывное уси­лие, кг/мм!

Удлинение, %

5.8

400

4.0

8.4

9.0

20

5.5

419

4.0

8.0

9.3

19.2

3.9

392

4.0

7.8

9.2

17.9

3.9

392

5.0

7.9

11.4

18.3

7.1

1000

2.0

9.0

7.2

20.5

4.4

1089

2.0

7.7

7.8

18.0

Из данных таблицы 111 видно, что препараты, имеющие самые низкие степени этерификации (у=2—5), оказались практически почти нацело растворимыми в разбавленном растворе едкого натра после замораживания и оттаивания. Полученные растворы низкозамещенной КМЦ с высокой степенью полимеризации обладают хорошей стабиль­ностью.

Таблица 111

Растворимость низкозамещенной Na-КМЦ в 6.5%-м растворе

NaOH

Содержа­ние Na в продук­те, %

Степень замещения у

Растворимость в щелочи, % к исходной навеске

Примечание

При 18°

После замора­живания и от­таивания

3.1

24.4

65.5

100

Эти препараты

2.9

22.7

56.0

100

Получались из

2.6

20.1

47.5

100

Хлопковой цел­

1.8

14.0

24.9

100

Люлозы со сте­

1.1

8.2

9.8

100

Пенью полиме­

0.65

4.6

0

98.8

Ризации 1600

0.67

4.8

0

99.2

0.27

1.9

0

94.5

Применяя предварительную обработку щелочной целлюлозы путем соз­ревания в отжатом виде или путем сухого размола целлюлозы перед эте — рификацией, можно снизить степень полимеризации и повысить раствори­мость и концентрацию низкозамещенной КМЦ в растворе 6%-го NaOH.

В табл. 112 приведены результаты опытов Петропавловского и Василь­евой, характеризующие влияние предварительного сухого размола цел­люлозы в вибромельнице в течение 1.5 часов на свойства КМЦ, получен­ной из нее [18].

Таблица 112

Характеристика образцов КМЦ, полученных из размолотой целлюлозы

Расход СН2С1СООН, Г/моль

Выход КМЦ, % от теоре­тического

Степень замеще­ния y

Степень полимери­зации СП

Растворимость в 6%-й NaOH

КМЦ из неразмолотой целлюлозы

Прп

Комнатной темпера­туре

При заморажи­вании

7

Раство

Комнатная температу­ра

)имость

Заморажи­вание

0.2

90.5

4.2

98

100

3.08

6.27

96.4

0.4

88.5

7.1

426

100

100

5.03

24.8

98.0

0.6

91.7

9.6

360

100

100

7.45

53.1

99.0

1.0

82.4

11.4

356

100

100

16.9

63.5

100

Как видно, этерификация размолотой целлюлозы протекает интен­сивнее, о чем можно заключить из того, что степень этерификации повы­шается. Растворимость, порошкообразных КМЦ в 6%-й NaOH Значительно увеличивается. Если полная растворимость волокнистых низкозамещен­ных карбоксиметилцеллюлоз в 4—6%-й NaOH При у = 5—10 достигается только при низких температурах и замораживании, то для растворения порошкообразных КМЦ достаточно обычной комнатной температуры. Указанное обстоятельство связано со структурным изменением целлюлозы в процессе размола, а также со значительным снижением степени полиме­ризации (исходная целлюлоза имела СП=950).

Была сделана попытка [19] охарактеризовать низкозамещенные пре­параты КМЦ в отношении их однородности по степени этерификации и

Молекулярному весу. Примененный для этой цели метод фракционирова­ния заключался в растворении отдельных навесок исходной низкозаме­щенной КМЦ в щелочи увеличивающейся концентрации при заморажи­вании.

Данные этих опытов представлены в табл. 113.

Как видно из табл. 113, с увеличением концентрации щелочи количество растворяющейся фракции и степень полимеризации ее увеличиваются, в то время как степень замещения почти не изменяется (практически остается постоянной).

Последнее обстоятельство указывает на то, что реакция целлюлозы с раствором монохлоруксусной кислоты в 17.5% NaOH (принятые условия

Этерификации) носит пермутоидный харак­тер.

В результате того, что этерифицирующий реагент равномерно распределен в реакци­онной смеси и глубоко проникает благо­даря сильному набуханию в целлюлозу, по­лучается относительно однородный по степени замещения продукт, несмотря на общую низкую степень этерификации.

Таким образом, фракционирование низко­замещенной КМЦ происходит главным обра­зом по степени полимеризации.

Низкозамещенные образцы КМЦ были исследованы в отношении их практического применения.

Растворы КМЦ в 6%-й NaOH Могут применяться для получения пле­нок с высокой прочностью (сопротивление разрыву ~ 12 кг/мм2) и для нанесения несмываемой аппретуры на ткань [16].

Петропавловским и Васильевой было исследовано влияние добавок волокон низкозамещенной КМЦ в процессе получения бумажного листа. Эти добавки существенно увеличивают прочность листа на разрыв и излом.

Хлопковая пряжа, обработанная раствором монохлоруксусной кислоты (у=11 : 14), по литературным данным обладает повышенной прочностью и устойчивостью к микробиологическим воздействиям [20].

Имеются указания на возможность использования щелочерастворимой КМЦ с У=40 для получения волокон [2I] И в качестве слабокислого ионо — обменштка I22] (продукт конденсации низкозамещенной КМЦ с формаль­дегидом).

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв