CC BY
113
Химия растительного сырья. 1999. №2. С. 155-157
УДК 668.721
СИНТЕЗ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ЛЬНЯНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
© В.А. Куничан, С.В. Харитонов
Бийский технологический институт Алтайского государственного технического университета, Бийск (Россия) E-mail: wx@bti.secna.ru
Исследована возможность синтеза технической натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы из льняной целлюлозы. Приведены результаты исследования влияния режимов выделения целлюлозы из отходов льняного производства на качество получаемой карбоксиметилцеллюлозы.
Введение
Основным сырьем для получения технической карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) является как у нас в стране, так и за рубежом древесная целлюлоза. Например, сульфитная древесная целлюлоза в виде папки используется для получения КМЦ на химкомбинате Каменск-Шахтинска [1]. На ОАО «Полиэкс» (Бийск) разработан способ получения КМЦ из хлопковой целлюлозы с учетом наличия сырьевой базы (собственное производство хлопковой целлюлозы) [2]. Учитывая широкий спектр применения КМЦ, в мировой практике изучена возможность синтеза ее из нетрадиционного сырья: буковой древесины, коры, жома сахарного тростника, гидролизной целлюлозы, отходов вискозных нитей. В качестве целлюлозного сырья также могут быть использованы отходы производства щелочной целлюлозы, не требующие дополнительной активации [3].
Использование в качестве сырья целлюлозы из льна для Алтая наиболее целесообразно, поскольку стоимость хлопковой целлюлозы (ХЦ) и расходы на ее доставку из хлопкопроизводящих регионов высоки. В то же время, начиная с 1995 г., в условиях Алтайского края стали выращивать лен в количествах, достаточных для обеспечения потребностей местной текстильной промышленности. Причем урожайность алтайского льна до 1.5 т
с 1 га, тогда как средний показатель по России
0.3-0.5 т. Поэтому многие фермерские хозяйства края взяли курс на лен. В 1998 г. на Алтае было засеяно 5000 га льняным семенем.
Лен занимает промежуточное положение между хлопком и древесиной. Если в хлопке содержится до 98%, а в древесине до 50% целлюлозы, то отходы льняного производства (25%) содержат до 80% целлюлозы [4, 5].
В настоящей работе изучена возможность получения КМЦ из льняной целлюлозы и исследовано влияние режимов выделения целлюлозы из отходов льняного производства на качество получаемой КМЦ.
Экспериментальная часть
Льняную целлюлозу получали варкой отходов льняного производства в автоклаве. Варку осуществляли в течение 1-5 ч, при концентрации щелочи 1.5%, 130-140°С. Затем образцы сушили при 25°С и анализировали (табл. 1).
Синтез КМЦ из полученных образцов льняной целлюлозы проводили в смесителе объемом 3 л, снабженном 2-образными смесительными лопастями и рубашкой для охлаждения. Процесс осуществляли следующим образом: расчетное количество предварительно разрыхленной льняной целлюлозы при работающих мешалках загружали в смеситель и смачивали 23%-ным раствором гид-
роксида натрия, перемешивание вели в течение 1 ч при 17-25°С, затем добавляли расчетное количество натриевой соли монохлоруксусной кислоты и продолжали перемешивание в течение 1 ч при 27-3 3°С. Затем реакционную смесь выгружали в герметичную емкость и проводили карбокси-метилирование массы в термостате при 90°С. Полученную КМЦ сушили и анализировали.
Степень полимеризации определяли измерением относительной вязкости раствора, содержащего 1 дм3 раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией 1.5 моль/дм3. Степень замещения и массовую долю основного вещества определяли осаждением КМЦ в виде медной соли сульфатом меди и йодометрическим определением меди в ней (для расчета степени замещения) и невступившего в реакцию избытка сульфата меди (для расчета массовой доли основного вещества) по ТУ 6-55-40-90 [6].
Характеристики полученных образцов КМЦ в сравнении с требованиями ТУ для КМЦ марки
75/400 представлены в таблице 2.
Обсуждение результатов
Образцы льняной целлюлозы имеют высокое содержание а-целлюлозы, близкое к требованиям ТУ для хлопковой целлюлозы высшего сорта, высокую степень полимеризации и удовлетворительную смачиваемость (табл. 1). Следует отметить снижение степени полимеризации льняной целлюлозы в зависимости от времени варки.
Все образцы КМЦ, полученные из льняной целлюлозы, имеют довольно высокий уровень основных характеристик и практически полностью соответствуют требованиям ТУ для марки КМЦ 75/400 (табл. 2). Можно отметить, что с увеличением времени варки исходного сырья степень замещения в КМЦ и содержание основного вещества увеличиваются, однако степень полимеризации получаемой КМЦ снижается, что обусловлено, очевидно, продолжительностью действия термоокислительной деструкции при варке.
Таблица 1. Результаты анализа образцов льняной целлюлозы
Время варки образца, ч Содержание а-целлюлозы, % Степень полимеризации Смачиваемость, г
1 96.28 1923 90.5
3 96.68 1526 89.2
5 96.23 1516 92.4
ТУ на ХЦ высшего сорта 98.2 1500-1700 145
Таблица 2. Сравнительная характеристика КМЦ из льняной целлюлозы с требованиями ТУ для марки 75/400
Основные характеристики КМЦ КМЦ из ЛЦ, время варки 1 ч КМЦ из ЛЦ, время варки 3 ч КМЦ из ЛЦ, время варки 5 ч Требования ТУ для марки 75/400
Степень замещения 76 73 84 65-85
Основное вещество, % 45.2 43.6 47.2 45-50
Степень полимеризации 734 638 507 Не менее 400
Растворимость в воде, % 98.6 98.9 98,6 99.0
Выводы
1. Показана возможность синтеза карбоксиме-тилцеллюлозы из льняной целлюлозы, сравнимой по качеству с КМЦ из ХЦ.
2. Исследовано влияние режимов выделения целлюлозы из льна на качество получаемой КМЦ.
Список литературы
1. Бытенский В.Я., Кузнецова Е.П. Производство эфиров целлюлозы. Л., 1974. 208 с.
2. Патент РФ № 2106360. Способ получения карбоксиметилцеллюлозы / Куничан В. А., Дунин М. С., Осин А.И., Беседин В.И., Харитонов С.В.
3. Библиографический указатель №25747. Способы получения, свойства и использование карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и ее солей (1969-1989 гг). ГПНТБ СО АН СССР, Новосибирск, 1989.
4. Сидоров М.И., Алексеева З.Ф. Общая
технология льна. М., 1973. 196 с.
5. Справочник по прядению льна. М., 1979. 329с.
6. КМЦ техническая. Технические условия ТУ 655-40-90. М., 1990.
Поступило в редакцию 13.10.1998.
