|
(21), (22) Заявка: 2000130943/04, 13.12.2000
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
13.12.2000
(45) Опубликовано: 27.11.2002
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
US 2820788, 21.02.1958. US 2891057, 15.06.1959. DE 3009149, 24.09.1981. DE 2929002, 13.07.1982. SU 182131, 19.05.1966. SU 287917, 03.12.1971.
Адрес для переписки:
656099, г.Барнаул, пр-т Ленина, 61, Алтайский госуниверситет, отдел информации, комн.801
|
(71) Заявитель(и):
Алтайский государственный университет
(72) Автор(ы):
Галочкин А.И., Ананьина И.В., Ильина Н.В.
(73) Патентообладатель(и):
Алтайский государственный университет
|
(54) СПОСОБ СУЛЬФОМЕТИЛИРОВАНИЯ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для получения натриевых солей сульфометиловых эфиров лигноуглеводных материалов, которые могут быть использованы в качестве химических добавок для регулирования свойств промывочных жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин, для стабилизации цементных растворов в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации руд в горно-добывающей промышленности. Способ заключается в том, что на предварительно активированный материал на основе целлюлозы действуют эквимолярной смесью дихлорметана и сульфита натрия в среде изопропилового спирта. Активацию проводят 28%-ным раствором гидроксида натрия при температуре 80oС в течение 2,5 ч. В качестве материала на основе целлюлозы используют лигноуглеводный материал, состоящий из целлюлозы, лигнина, гемицеллюлозы, без его разделения на компоненты. Воздействие осуществляют при температуре 65-135oС в течение 0,5-4 ч. Изобретение обеспечивает использование всего лигноуглеводного материала, удешевляется конечный продукт, реализуется возможность безотходной технологии, улучшается экологическая обстановка, сульфометилированные лигноуглеводные материалы обладают более широким спектром свойств. 3 табл.
Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для получения натриевых солей сульфометиловых эфиров лигноуглеводных материалов, которые могут быть использованы в качестве химических добавок для регулирования свойств промывочных жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин, для стабилизации цементных растворов в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации руд в горнодобывающей промышленности.
Известны способы сульфометилирования целлюлозы и лигнина. Сульфометилирование целлюлозы проводится в присутствии NaOH хлорметилсульфонатом натрия при температуре 120-140ohe; Pat. 167712 Swed. ooС). Реакцию щелочной целлюлозы с хлорметилсульфонатом натрия ведут в вакууме при 100oС и непрерывном перемешивании.
Исследование сульфометилирования технических лигнинов велось главным образом с целью придания им водорастворимых свойств и поиска путей его утилизации [Kin Z. Badania nad metylenosiarczynowaniem lignin technicznych. Przeglad Papierniczy, 1960. 16, N 5, S. 131-138; Pat. 171720 Swed. Sulfonated lignin products as tanning agents / d2, либо бисульфита натрия или калия.
h], в котором при сульфометилировании древесной целлюлозы (ЦА) в изопропиловом спирте при температуре 140oС (1 час, автоклав) была получена сульфометилцеллюлоза со степенью замещения 0,39, полностью растворимая в воде. В смеси толуола и спирта (1: 1 по весу) в течение 3 часов при 125oС при действии на алкалицеллюлозу натрий-хлорметилсульфоната получается также полностью растворимая в воде сульфометилцеллюлоза со степенью замещения 0,25. Синтез проводят следующим образом: в автоклав с мешалкой загружают 10 г измельченной древесной целлюлозы, 10 г Na-хлорметилсульфоната, 7,5 г 97% NaOH, 10 г воды и 140 г 97% изопропилового спирта. Воздух вытесняют из аппарата 10-кратным эвакуированием и нагнетанием азота. Смесь быстро нагревают до 140oС, выдерживают при этой температуре 1 час и охлаждают. Полученный продукт нейтрализуют уксусной кислотой, отмывают от солей водным метанолом, сушат и получают Na-сульфометилцеллюлозу со степенью замещения 0,39, полностью растворимую в воде. Недостатком этого способа является тот факт, что выделение целлюлозы из лигноуглеводных материалов является энергоемким и экологически небезопасным процессом, сопровождаемым образованием большого количества отходов (до 50%).
В предлагаемом нами изобретении указанные недостатки устраняются следующим образом: в реакции сульфометилирования используется весь лигноуглеводный материал (древесина различных пород и ее отходы, однолетние растения и т.п. ), а не только целлюлоза – один из компонентов лигноуглеводных материалов. Преимущества в использовании лигноуглеводных материалов заключаются в том, что, во-первых, с точки зрения доступности исходного сырья древесина по сравнению с целлюлозой вне конкуренции, что значительно удешевляет стоимость конечного продукта, во-вторых, отпадает необходимость разделения лигноуглеводного комплекса на лигнин и углеводную часть, что позволяет реализовать возможность безотходной технологии – все основные компоненты лигноуглеводных материалов: целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы сульфометилируются и в дальнейшем используются, что в значительной степени благоприятно отразится на экологической обстановке в лесозаготовительных и лесоперерабатывающих отраслях промышленности, а также на предприятиях химической переработки древесины, и, в-третьих, Na-сульфометилированные лигноуглеводные материалы обладают более широким спектром свойств, чем Na-сульфометилцеллюлоза или Na-сульфометиллигнин.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что лигноуглеводные материалы без разделения их на отдельные компоненты обрабатывают гидроксидом натрия, а затем смесью дихлорметана и сульфита натрия в среде изопропилового спирта.
Задачей изобретения является получение натриевых солей сульфометилированных лигноуглеводных материалов, растворимых в воде на 25-60% и в 2% растворе щелочи на 49-87% с регулируемыми вязкостными свойствами.
Таким образом, в предлагаемом изобретении имеется ряд преимуществ. Во-первых, это использование в качестве объекта сульфометилирования лигноуглеводных материалов без разделения их на отдельные компоненты (целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы). Во-вторых, в данном изобретении значительное внимание уделено стадии взаимодействия лигноуглеводных материалов с NaOH, которая проводится как с целью образования алкалипроизводных лигноуглеводных материалов, так и с целью разрушения их морфологической структуры лигноуглеводных материалов и повышения доступности для действующего реагента гидроксильных групп основных компонентов лигноуглеводных материалов. В-третьих, исключается стадия образования сульфометилирующего реагента, т.е. на лигноуглеводные материалы действуют непосредственно смесью дихлорметана и сульфита натрия, что значительно сокращает время получения конечного продукта, а также исключает сложности, возникающие на стадии выделения и очистки хлорметилсульфоната натрия из реакционной смеси.
Осуществление изобретения достигается следующим образом: навеску (5 г) опилок древесины березы (фракция 0,75 и ниже) энергично перемешивают с 30 мл 28%-ного водного раствора NaOH и помещают в сушильный шкаф на 2,5 часа при температуре 80oС. Активированную таким образом древесину переносят в автоклав, добавляют расчетное количество эквимолярной смеси сульфита натрия и дихлорметана (соотношение реагентов – из расчета ОН-группы древесины: CH2Cl2+Na2S03 1: 0,4-1,6) и 150 мл изопропилового спирта в качестве растворителя. Реакцию проводят при температуре 65-135oС в течение 0,5-4 часов.
Для выделения полученного продукта отгоняют непрореагировавший дихлорметан, а также изопропиловый спирт и воду, затем оставшуюся часть подкисляют соляной кислотой для удаления остатков сульфита натрия в виде SO2 и высушивают. Состав полученных продуктов идентифицируют по данным анализа на содержание серы и по ИК-спектрам. Содержание в конечном продукте хлорида натрия определяется аргентометрическим титрованием.
Пример Навеску (5 г) опилок древесины березы (фракция 0,75 и ниже) энергично перемешивают с 30 мл 28%-ного водного раствора NaOH и помещают в сушильный шкаф на 2,5 часа при температуре 80oС. Активированную таким образом древесину переносят в автоклав, добавляют 12,3 г сульфита натрия, 12,4 мл дихлорметана и 150 мл изопропилового спирта. Реакцию проводят при температуре 100oС в течение 2 часов. Свойства получаемого при этом продукта описаны в табл. 1.
В таблице 1 показано влияние температуры реакции на процесс сульфометилирования древесины березы и данные анализа продуктов.
В таблице 2 показано влияние времени реакции на процесс сульфометилирования древесины березы и данные анализа продуктов.
В таблице 3 показано влияние соотношения реагентов на процесс сульфометилирования древесины березы и данные анализа продуктов.
Формула изобретения
Способ сульфометилирования материалов на основе целлюлозы, заключающийся в том, что на предварительно активированный материал на основе целлюлозы действуют эквимолярной смесью дихлорметана и сульфита натрия в среде изопропилового спирта, отличающийся тем, что в качестве исходного материала на основе целлюлозы используют лигноуглеводный материал, состоящий из целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз, активацию проводят 28%-ным раствором гидрооксида натрия при температуре 80oС в течение 2,5 ч, в качестве реагента используют эквимолярную смесь дихлорметана и сульфита натрия, воздействие осуществляют при температуре 65-135oС в течение 0,5-4,0 ч на весь лигноуглеводный материал.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 14.12.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 16-2004
Извещение опубликовано: 10.06.2004
|
|