一种利用竹浆粕制备羟乙基纤维素的方法
【专利摘要】本发明公开一种利用竹浆粕制备羟乙基纤维素的方法。首先制备羟乙基尿素/尿素/氢氧化钠水溶液，然后将竹浆粕溶于该水溶液中，并加入适当比例的氯乙醇在均相中反应制备羟乙基纤维素。本发明所用溶剂无毒、环境友好，而且竹浆粕在反应过程中基本不发生降解；具有易于操作，反应条件温和，产率高，取代度容易控制等优点，有着较广泛的应用前景。
【专利说明】一种利用竹浆粕制备羟乙基纤维素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法。
【背景技术】
[0002] 竹子属单子叶植物禾本科竹亚科，中国约有39属500余种，竹林面积500多万hm2， 占世界竹林总面积的20%以上，是一种理想和优良的生物质资源。
[0003] 羟乙基纤维素具有增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提高保护胶体 的优越性质，可被广泛应用在石油、涂料、建筑、医药、食品、纺织、造纸工业以及高分子聚合 反应等领域；但是工业生产一般是在非均相体系中进行的，但制备的纤维素在能上差异很 大。
[0004] 200510019340. X专利提出了一种利用氢氧化钠/尿素水溶液为溶剂的均相法制 备羟乙基纤维素，具有价格低廉，操作简便等优点；本发明在合成竹浆柏溶剂的基础上，提 出了一种更为高效的利用竹浆柏为原料制备羟乙基纤维素的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，所用溶剂无毒、 环境友好，而且竹浆柏在反应过程中基本不发生降解；具有易于操作，反应条件温和，产率 高，取代度容易控制等优点。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了下列的技术方案： 本发明所述的一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，包括如下步骤： 1) 称取质量比为1.6~2. 5:1的尿素与一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到 10(Tl20°C反应2?4小时； 2) 加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液、用量为一乙醇胺质量的25~40倍，混合均匀后，冷 冻到-5~-20°C ;即得环保型竹浆柏溶剂； 3) 加入竹浆柏并在室温下快速搅拌5~15分钟，得到竹浆柏与步骤2)的环保型竹浆柏 溶剂质量比为2~5%的竹浆柏溶液； 4) 将氯乙醇加入到竹浆柏溶液中，室温下反应2. 5~3. 5小时后，升温到5(T65°C反应 1. 5?3小时； 5) 用盐酸中和至溶液为中性停止反应，分离，即得羟乙基纤维素。
[0007] 上述步骤4)中的氯乙醇与竹浆柏中的葡萄糖单元的摩尔比为5~7。
[0008] 所述竹浆柏为α纤维素的含量大于95%，聚合度小于1000的竹浆柏。
[0009] 上述尿素与一乙醇胺的质量比优选为1. 8~2. 2:1。
[0010] 上述浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液用量优选为一乙醇胺质量的3(Γ35倍。
[0011] 上述氯乙醇与竹浆柏中的葡萄糖单元的摩尔比优选为5. 5飞.5。
[0012] 具体地说，本发明所述的一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，包括如下步 骤： 1) 称取质量比为2:1的尿素与一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到11(TC反应3 小时； 2) 加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液(用量为一乙醇胺质量的30倍)，混合均匀后，冷冻 到-7。。； 3) 加入竹浆柏并在室温下快速搅拌10分钟，得到质量浓度为2~5%的竹浆柏溶液； 4) 将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为5~7)加入到竹浆柏溶液中，室温下反应 3小时后，升温到55°C反应2小时； 5) 用盐酸中和至中性停止反应，分离，即得羟乙基纤维素。
[0013] 本发明的优点为：本发明与200510019340. X专利的区别在于本发明在溶剂中增 加采用了"一乙醇胺"，利用一乙醇胺与尿素反应生成羟乙基尿素，由于羟乙基尿素的氢键 供体（3个）与氢键受体（2个)，比尿素的氢键供体（2个）与氢键受体（1个）多，也比硫脲的 氢键供体（2个）与氢键受体（1个）多，因此轻乙基尿素与氢氧化钠反应剩下的尿素共同作 用下，对竹浆柏具有更好的溶解性，形成的竹浆柏溶液也更稳定。
[0014] 本发明所用溶剂无毒、环境友好，而且竹浆柏在反应过程中基本不发生降解；具有 易于操作，反应条件温和，产率高，取代度容易控制等优点，本发明与200510019340. X专利 对比，氯乙醇用量更少，只有200510019340. X专利中使用量的2/3,不仅节约了生成成本， 而且由于残余的氯乙醇更少，因此对于后期处理也更简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为实施例广4中制备的羟乙基纤维素的红外谱图。
[0016] 图2~图5为实施例广4中制备的羟乙基纤维素的氢核磁共振谱图。
[0017] 图6?图9为实施例广4中制备的羟乙基纤维素的碳核磁共振谱图。
【具体实施方式】
[0018] 以下将结合实施例与附图对本发明做进一步说明。
[0019] 实施例1 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-7°C得到溶剂；往2925g 溶剂中加入75ga纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为2. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与竹浆柏中的葡萄糖单元的摩 尔比为6)加入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和 至溶液为中性停止反应，分离，即得91. 3g羟乙基纤维素。图1中的a为羟乙基纤维素的红 外谱图；图2为羟乙基纤维素的氢核磁共振谱图；图6为羟乙基纤维素的碳核磁共振谱图。
[0020] 实施例2 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-7°C得到溶剂；往2910g 溶剂中加入90g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6)加入 到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停止反 应，分离，即得110. 3g羟乙基纤维素。图1中的b为羟乙基纤维素的红外谱图；图3为羟乙 基纤维素的氢核磁共振谱图；图7为羟乙基纤维素的碳核磁共振谱图。
[0021] 实施例3 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-7°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6)加 入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停止 反应，分离，即得127. 6g羟乙基纤维素。
[0022] 图1中的c为羟乙基纤维素的红外谱图；图4为羟乙基纤维素的氢核磁共振谱图； 图8为羟乙基纤维素的碳核磁共振谱图。
[0023] 实施例4 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-7°C得到溶剂；往2880g 溶剂中加入120g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为4%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6)加入 到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停止反 应，分离，即得145. 8g羟乙基纤维素。图1中的d为羟乙基纤维素的红外谱图；图5为羟乙 基纤维素的氢核磁共振谱图；图9为羟乙基纤维素的碳核磁共振谱图。
[0024] 实施例5 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-7°C得到溶剂；往2865g 溶剂中加入135g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为4. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6)加 入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停止 反应，分离，即得164. 5g羟乙基纤维素。
[0025] 实施例6 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-7°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为5. 5) 加入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停 止反应，分离，即得128. 6g羟乙基纤维素。
[0026] 实施例7 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-10°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为700的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6)加 入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停止 反应，分离，即得129. 6g羟乙基纤维素。
[0027] 实施例8 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到115°C反应2. 5小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液3000g，混合均匀后，冷冻到-15°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为600的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为5. 5) 加入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停 止反应，分离，即得128. 9g羟乙基纤维素。
[0028] 实施例9 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到115°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液2700g，混合均匀后，冷冻到-10°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6. 5) 加入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停 止反应，分离，即得129. 9g羟乙基纤维素。
[0029] 实施例10 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液2700g，混合均匀后，冷冻到-12°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6. 5) 加入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性停 止反应，分离，即得130. 2g羟乙基纤维素。
[0030] 实施例11 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液2700g，混合均匀后，冷冻到-12°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6. 5) 加入到竹浆柏溶液中，室温下反应2. 5小时后，升温到55°C反应2小时；用盐酸中和至中性 停止反应，分离，即得130. 9g羟乙基纤维素。
[0031] 实施例12 称取200g的尿素与100g的一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到110°C反应3小 时；加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液2700g，混合均匀后，冷冻到-12°C得到溶剂；往2895g 溶剂中加入l〇5g α纤维素的含量为95%，聚合度为800的竹浆柏并在室温下快速搅拌10分 钟，得到质量浓度为3. 5%的竹浆柏溶液；将氯乙醇(氯乙醇与葡萄糖单元的摩尔比为6. 5) 加入到竹浆柏溶液中，室温下反应3小时后，升温到55°C反应2. 5小时；用盐酸中和至中性 停止反应，分离，即得130. 9g羟乙基纤维素。实施例13 表1为实施例1~4中制备的羟乙基纤维素的取代度数据。
【权利要求】
1. 一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，包括如下步骤： 1) 称取质量比为1.6~2. 5:1的尿素与一乙醇胺于反应容器中混合均匀，加热到 10(Tl20°C反应2?4小时； 2) 加入浓度为7. 6%的氢氧化钠溶液、用量为一乙醇胺质量的25~40倍，混合均匀后，冷 冻到-5~-20°C ;即得环保型竹浆柏溶剂； 3) 加入竹浆柏并在室温下快速搅拌5~15分钟，得到竹浆柏与步骤2)的环保型竹浆柏 溶剂质量比为2~5%的竹浆柏溶液； 4) 将氯乙醇加入到竹浆柏溶液中，室温下反应2. 5~3. 5小时后，升温到5(T65°C反应 1. 5?3小时； 5) 用盐酸中和至溶液为中性停止反应，分离，即得羟乙基纤维素。
2. 根据权利要求1所述的一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，其特征在于：在 步骤4)的氯乙醇与竹浆柏中的葡萄糖单元的摩尔比为5~7。
3. 根据权利要求1或2所述的一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，其特征在于： 所述竹浆柏为α纤维素的含量大于95%，聚合度小于1000的竹浆柏。
4. 根据权利要求3所述的一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，其特征在于：尿 素与一乙醇胺的质量比优选为1.8~2. 2:1。
5. 根据权利要求3所述的一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，其特征在于：浓 度为7. 6%的氢氧化钠溶液用量优选为一乙醇胺质量的3(Γ35倍。
6. 根据权利要求2所述的一种利用竹浆柏制备羟乙基纤维素的方法，其特征在于：氯 乙醇与竹浆柏中的葡萄糖单元的摩尔比优选为5. 5飞.5。
【文档编号】C08B11/08GK104119453SQ201410317438
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月6日 优先权日:2014年7月6日
【发明者】陈礼辉, 卢玉栋, 黄六莲 申请人:福建农林大学