专利名称：以棉秆为原料制造硝化纤维素的方法
技术领域：
本发明涉及棉纤维代用品的精制及其硝化纤维素的制造技术。
棉杆纤维属于种子类茎杆纤维素，由韧皮和茎杆两部分组成。在茎杆外部的韧皮，纤维含量高达70%，而除去韧皮之后的茎杆部纤维素含量一般为40-45%，整个茎杆纤维素平均含量可达48-54%之间。我国棉杆资源丰富，在产棉区、棉杆一般只是作为燃料使用，棉杆中高含量的纤维素被烧掉实为极大的浪费。
本发明的目的在于，将资源丰富的棉杆进行加工，提取纤维素，作为民用或军事用途，将废弃的粗原料转化为具有特殊用途的化工原料，造福人类。
本发明的技术方案是将棉杆置于筛网上，借助压缩空气的风力除去棉杆带入的灰尘及其它杂质，压缩空气的压力控制在3.2～3.5Kg/cm2即可达到除去尘土及叶等杂质的目的。除去杂质的干净棉杆经间距为2mm左右的二辊机压破后切成40-60mm长即可投料。将切碎的棉杆投入不锈钢反应釜中，与水共热，在温度为120-130℃、压力为2-2.5Kg/cm2的条件下，保持20-40分钟，使棉杆在水中水解，以除去棉杆中的水溶物和蜡质，并降低部分大分子结构，使棉杆变得疏松。排掉水解毋液后，再将由氢氧化钠、硫化钠及硅酸钠组成的三元混合碱液加入反应釜与水解后的疏松棉杆共同加热蒸煮。混合碱液中NaOH的加入量为物料总重量的3-3.5%;硫化钠加入量为总物料重量的1.5-1.9%;硅酸钠加入量为总物料量的0.2-0.3%，蒸煮时升温控制在145-160℃，压力控制在2.8-3.2Kg/cm2，保持70-90分钟后，加入由蓖麻油和松香组成的混合皂化剂，此皂化剂按蓖麻油∶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剂，其用量为总物料重量的0.25～0.35%。加入皂化剂后保温60-80分钟，使之发生皂化反应。反应过程中每隔30分钟排气一次，并循环搅拌反应液。反应完毕后，待温度和压力恢复正常时出料洗涤。经过皂化并洗涤后的棉杆纤维素再用漂白液进行氯化、漂白。经二、三段漂洗(若用作军用硝化纤维原料则只作二段漂白)、再入水洗机中洗至无氯离子，当PH为7.2～7.5时，再以0.025%的硫酸或销酸中和，继续洗涤至PH为6.8～7.2，经除铁、除砂后浓缩便得精制棉杆纤维素，可将其成型为0.85～1.20mm厚的纤维布(似平绒布两面有毛)，亦可由挤干机直接挤干。将上述制得的纤维素经撕碎机、抖松机进行撕碎、拌松后，于105～110℃温度下予烘5分钟(使纤维素内水份小于3%)，再以硝、硫混酸进行硝化。硝化设备采用U型连续硝化器。硝化完毕用离心机驱酸后再入水洗机内洗涤。经过洗涤的硝化纤维素用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处理。经过安定性处理的硝化纤维素在含30%水份(中性)或30%的乙醇中保存或运输皆安全可靠。
采用本发明的生产方法，将棉杆在折水中进行水解后再以混合碱皂化法精制，即可制得棉杆纤维素。在水解过程中，除去水溶物及蜡质之后，再加入混合碱液，可以减少碱的用量，同时减轻精制纤维素过程中的污染。加入蓖麻油-松香皂化剂有利于棉杆纤维素的精制，可提高精制质量，提高产品得率，有利于硝化反应进行，从而降低生产成本缩短生产周期。与棉短绒制造硝化纤维素相比较，可降低成本19.3%左右。精制棉杆纤维素所生产的硝化纤维素可代替硝化棉制造硝基漆、赛璐珞、无烟火药及其它军品，亦可作为人造丝和人造纤维素的各种用途。
实施例按表一所列工艺控制条件进行操作时可制得如表二所列指标的硝化用精制棉杆纤维素和表三中所列指标的硝化棉杆纤维素。
表一工艺控制条件阶段 项目 控制指标 备注除尘压缩空气压力 3.2～3.5Kg/cm2二辊机之辊间距 2.0～3.2mm破碎 二辊机工作温度 低于35℃进料速度 15～20公斤/分钟切断 棉杆长度 40～60mm进料速度 40～55公斤/分钟最高温度 128～130℃压力 2.2～2.3Kg/cm2白水水解 固液比 1∶7反应时间 35分钟 达到温最高温度 148～154℃ 后计算压力 2.8～3.2Kg/cm2蒸煮皂化 固液比 1∶8 棉杆与NaOH加入量 3.2% 碱液之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总反应时间 240分钟氯化漂洗 浆料浓度 6%加氯量(对浆料) 1.8%硝化反应 H2SO468.44HNO321.87氧化氮 1.22水 8.07投料速度 8公斤/分钟 根据硝化纤硝化反应温度 22～24℃ 维素含氮量硝化反应时间 可调整反应时间安定性处理 温度 (1)酸煮112℃(2)水煮115～120℃压力 (1)酸煮0.7kg/cm2(2)水煮1.25kg/cm2H2SO4加入量 0.47%
表二 硝化用棉杆纤维素质量指标(%)实测数据项目 提出指标 1 2 3 备注α-纤维素 95 96.72 97.22 97.89五碳糖 3.5 2.72 2.11 1.50-5℃时12% NaOH 85 93.27 92.22 94.53不溶物粘度 15～40 33.5 34.2 31.9 单位厘泊硫酸不溶物 0.5 0.12 0.15 0.11木质素 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吸湿度 大于110克水 134.2 136.4 128.7/克纤维素表三 硝化棉杆纤维素质量指标(%)WJ23-64 实测数据项目 指标 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℃贝克曼试验 不大于3 1.87 2.01 1.96甲基紫试验 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
权利要求
1.以棉杆为原料制造硝化纤维素的方法，涉及棉纤维代用品的精制及硝化纤维素的制造技术，是将除杂质的原料采用予水解皂化法制取棉杆纤维素，再将其氯化、漂洗后的精制棉杆纤维素以混酸硝化并经安定性处理即可制得硝化棉杆纤维素，本发明的技术特征在于a、采用压缩空气除去棉杆中的杂质，将其压破后切碎投入反应釜中与水共热进行白水水解，在温度120～130℃、压力2～2.5Kg/cm2条件下保持20～30分钟后排掉水解毋液以去掉水溶物及蜡质，再加入三元混合碱液进行蒸煮，在温度145～160℃、压力2.8～3.2Kg/cm2条件下保持70～90分钟后，加入蓖麻油-松香混合皂化剂，再保温60-80分钟，使之发生皂化反应；b、精制后的棉杆纤维素可成型为双面有毛的纤维素布，亦可用挤干机直接挤干；c、将精制棉杆纤维素用撕碎机撕碎、用(抖松机)抖松之后再进行硝化。
2.按照权利要求1所述方法，其特征在于三元混合碱液是由氢氧化钠、硫化钠和硅酸钠组成，其用量分别为物料重量的3～3.5%、1.5～1.9%、0.2～0.3%。
3.按照权利要求1所述方法，其特征在于蓖麻油-松香混合皂化剂是按蓖麻油∶松香＝0.5～1.5∶9.5～8.5的比例配制而成，其用量为总物料重量的0.25～0.35%。
全文摘要
以棉秆为原料制造硝化纤维素的方法，涉及棉纤维代用品的精制及硝化纤维素制造技术。本发明以棉秆为原料采用白水水解除去其中的水溶物及蜡质，再用三元混合碱液皂化法制取棉秆纤维素。采用白水水解可减少碱的用量，降低成本。采用蓖麻油—松香混合皂化剂可提高精制纤维素质量及产品得率。硝化棉秆纤维素可代替硝化棉制造硝基漆、赛璐珞、无烟火药及其它军品和人造丝及人造纤维的各种用途。
文档编号C08B5/02GK1052484SQ90109489
公开日1991年6月26日 申请日期1990年11月24日 优先权日1990年11月24日
发明者刘吉平 申请人:刘吉平