本發(fā)明涉及羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種高粘度羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
羧甲基纖維素鈉，簡(jiǎn)稱CMC，是纖維素的羧甲基化衍生物，又名纖維素膠，是最主要的離子型纖維素膠。CMC于1918年由德國(guó)首先制得，并于1921年獲得專利而見(jiàn)諸于世，此后便在歐洲實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)只為粗產(chǎn)品，用作膠體和粘結(jié)劑。1936-1941年，對(duì)CMC工業(yè)應(yīng)用的研究相當(dāng)活躍，并發(fā)表了幾個(gè)具有啟發(fā)性的專利。第二次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)將CMC用于合成洗滌劑。此后，生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量逐步有了明顯的改進(jìn)。1947年，美國(guó)FDA根據(jù)毒物學(xué)研究證明：CMC對(duì)生理無(wú)毒害作用，允許將其用于食品加工業(yè)中作添加劑，起增稠作用。CMC因具有許多特殊性質(zhì)：其吸濕程度與大氣溫度和相對(duì)濕度有關(guān)，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡后，就不再吸濕；
CMC水溶液具有優(yōu)良的粘結(jié)、增稠、乳化、懸浮、成膜、保護(hù)膠體、保持水分、抗酶解以及代謝惰性等性能；CMC水溶液與錫、銀、鋁鉛、鐵、銅及某些重金屬相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生沉淀反應(yīng)，CMC水溶液與鈣、鎂、食鹽共存時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生沉淀，但會(huì)降低CMC水溶液的粘度。CMC水溶液遇到酸時(shí)，會(huì)析出酸式CMC沉淀。但耐酸型CMC對(duì)酸溶液具有一定的抵抗力；CMC水溶液與水溶性動(dòng)物膠、甘油乙二醇、山梨醇、阿拉伯膠、果膠以及可溶性淀粉等水溶液，均能互混共溶，CMC固狀物在、苯、乙酸酯類、四氯化碳、蓖麻油、玉米油、花生油、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、三氯乙烷，汽油、甲乙酮、甲苯、二甲苯、松節(jié)油等物如增稠、粘結(jié)、成膜、持水、乳化、懸浮等，而得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，不同品質(zhì)的CMC被用于工業(yè)和人們生活的不同領(lǐng)域中，廣泛應(yīng)用于石油、化工、洗滌劑、陶瓷、卷煙、印染、紡織、食品、醫(yī)藥、電焊條等行業(yè)，有“工業(yè)味精”之稱。CMC的用途非常廣泛、無(wú)毒、無(wú)腐蝕、對(duì)人體無(wú)害，不污染環(huán)境、粘結(jié)力強(qiáng)、不霉變、不生蟲(chóng)，可作為乳化劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、上漿劑、成膜劑、粘結(jié)劑等。
CMC的常見(jiàn)制備工藝可分為水媒法和溶媒法兩大類。
水媒法以水為反應(yīng)介質(zhì)，纖維素原料在反應(yīng)器中形成懸浮液與堿化劑和醚化劑發(fā)生反應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，但由于纖維素原料在大量水中會(huì)糊化形成膠團(tuán)，反應(yīng)試劑難以深入至纖維素的晶區(qū)，導(dǎo)致反應(yīng)不夠充分，所得的羧甲基化產(chǎn)品取代度低，含鹽量大，含水率高，產(chǎn)品水溶液呈較強(qiáng)堿性，耐熱性和耐鹽性差，系中低檔產(chǎn)品。
溶媒法工藝以惰性有機(jī)溶劑為介質(zhì)，省去了水媒法固有的浸堿、壓榨、堿化后的熟化等工序，堿化和醚化均在捏合機(jī)中進(jìn)行，生產(chǎn)周期短。產(chǎn)品的均勻性、溶解性、水溶液的透明度都較好，屬于中高檔次的羧甲基化產(chǎn)品。因此目前國(guó)內(nèi)外多以溶媒法生產(chǎn)CMC。但有機(jī)溶劑的成本較高，一般需要在溶媒法工藝流程中增加溶劑回收系統(tǒng)。另外，由于使用大量有機(jī)溶劑，還要求在安全方面采取一系列的措施，才能保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
兩種傳統(tǒng)工藝均有一定局限性。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球化步伐的日益加快，我國(guó)的纖維素醚生產(chǎn)行業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。在這種背景下，迫切需要研發(fā)一種生產(chǎn)成本較低，工藝簡(jiǎn)單，便于操作，而所得產(chǎn)品性能又較好的新方法來(lái)制備CMC。
從原料方面來(lái)看，我國(guó)制備CMC的傳統(tǒng)原料主要是由短棉絨經(jīng)蒸煮、酸洗、水洗、漂白、碾壓、烘干等預(yù)處理過(guò)程后得到的纖維素，稱為精制棉。精制棉的雜質(zhì)含量較低，精制后α-纖維素含量超過(guò)95％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。但近年來(lái)，原材料供應(yīng)日益緊張，原料價(jià)格偏高，導(dǎo)致CMC的生產(chǎn)成本偏高，因此除了制備方法的創(chuàng)新之外，也有必要尋求價(jià)格低廉的新型纖維素資源代替精制棉制備CMC。
因此，為了克服這些問(wèn)題，需要提供一種能夠降低原材料成本，得到粘度高、取代度高、純度好的羧甲基纖維素鈉的制備工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前生產(chǎn)羧甲基纖維素鈉工藝中存在的不足，提供一種能夠降低原材料成本，得到粘度高、取代度高、純度好的羧甲基纖維素鈉的制備工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種高粘度羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)原料洗滌：將由廢品收購(gòu)站收購(gòu)的廢舊棉衣棉布放入初始原料洗滌池中漂洗洗滌；
(2)粉碎：將經(jīng)過(guò)步驟(1)得到的棉衣棉布放入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎；
(3)堿化反應(yīng)：將經(jīng)過(guò)步驟(2)得到的粉碎后的棉衣棉布投入堿化捏合機(jī)，將堿化捏合機(jī)內(nèi)的空氣抽出并充入惰性氣體，重復(fù)數(shù)次直至使堿化捏合機(jī)內(nèi)真空度至少達(dá)到0.005MPa，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行堿化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為0℃～4℃，反應(yīng)時(shí)間為30～50min；
(4)醚化反應(yīng)：將步驟(3)得到的堿化后的產(chǎn)品投入醚化捏合機(jī)，進(jìn)行醚化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為78℃～80℃，反應(yīng)時(shí)間為50～70min；
(5)洗滌：將步驟(4)中得到的醚化后的產(chǎn)品放入洗滌池中洗滌，產(chǎn)品容量與洗滌液容量比例為1：4；
(6)中和：將步驟(5)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行酸堿中和，至PH為7～8；
(7)離心：將步驟(6)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行離心，其中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2100～2200轉(zhuǎn)/分，壓榨速度為8m3/h；
(8)干燥：將步驟(7)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行干燥；
(9)粉碎：將步驟(8)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行粉碎，包裝后得到成品。
需要指出的是，所述步驟(1)中的初始原料洗滌池中的洗滌液重量比例為：酒精60％、次氯酸鈉30％、雙氧水10％。
需要指出的是，所述步驟(3)中的堿化反應(yīng)堿化液重量比例：酒精82.5％、液堿12.4％、固體氫氧化鈉5.1％。
需要指出的是，所述液堿的濃度為30-32％或40-42％。
需要指出的是，所述步驟(4)中醚化液為78％酒精和氯乙酸，其中，酒精與氯乙酸的比例為4:1。
需要指出的是，所述步驟(5)中洗滌池中的洗滌液為酒精和雙氧水，其重量比例為9:1。
需要指出的是，所述步驟(5)中洗滌池中的酒精為78％酒精。
更進(jìn)一步來(lái)講，還可以在本發(fā)明中考慮，所述步驟(7)中離心后得到的濾液可經(jīng)分餾后回收乙醇溶液，并作為步驟(5)中洗滌液組分循環(huán)使用。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明的一種高粘度羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝，以廢舊棉衣棉布為原料，變廢為寶，大大降低了生產(chǎn)成本，工藝易操作，副產(chǎn)物少，且得到的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)能夠達(dá)到粘度1％B型(Brookfield Viscosity)＞7000mpa.s，取代度>0.95，純度＞99.5％。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種高粘度羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
(1)原料洗滌：將由廢品收購(gòu)站收購(gòu)的廢舊棉衣棉布放入初始原料洗滌池中漂洗洗滌，洗滌液重量比例為：酒精60％、次氯酸鈉30％、雙氧水10％；
(2)粉碎：將經(jīng)過(guò)步驟(1)得到的棉衣棉布放入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎；
(3)堿化反應(yīng)：將經(jīng)過(guò)步驟(2)得到的粉碎后的棉衣棉布投入堿化捏合機(jī)，將堿化捏合機(jī)內(nèi)的空氣抽出并充入惰性氣體，重復(fù)數(shù)次直至使堿化捏合機(jī)內(nèi)真空度至少達(dá)到0.005MPa，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行堿化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為2℃，反應(yīng)時(shí)間為40min，堿化反應(yīng)堿化液重量比例：酒精82.5％、液堿12.4％、固體氫氧化鈉5.1％；
(4)醚化反應(yīng)：將步驟(3)得到的堿化后的產(chǎn)品投入醚化捏合機(jī)，進(jìn)行醚化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為79℃，反應(yīng)時(shí)間為60，醚化液為78％酒精和氯乙酸，其中，酒精與氯乙酸的比例為4:1；
(5)洗滌：將步驟(4)中得到的醚化后的產(chǎn)品放入洗滌池中洗滌，產(chǎn)品容量與洗滌液容量比例為1：4，洗滌液為酒精和雙氧水，其重量比例為9:1；
(6)中和：將步驟(5)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行酸堿中和，至PH為7；
(7)離心：將步驟(6)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行離心，其中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2100～2200轉(zhuǎn)/分，壓榨速度為8m3/h；
(8)干燥：將步驟(7)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行干燥；
(9)粉碎：將步驟(8)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行粉碎，包裝后得到成品。
成品的粘度為7500mpa.s，取代度為0.96，純度為99.7。
實(shí)施例2
一種高粘度羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
(1)原料洗滌：將由廢品收購(gòu)站收購(gòu)的廢舊棉衣棉布放入初始原料洗滌池中漂洗洗滌，洗滌液重量比例為：酒精60％、次氯酸鈉30％、雙氧水10％；
(2)粉碎：將經(jīng)過(guò)步驟(1)得到的棉衣棉布放入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎；
(3)堿化反應(yīng)：將經(jīng)過(guò)步驟(2)得到的粉碎后的棉衣棉布投入堿化捏合機(jī)，將堿化捏合機(jī)內(nèi)的空氣抽出并充入惰性氣體，重復(fù)數(shù)次直至使堿化捏合機(jī)內(nèi)真空度至少達(dá)到0.005MPa，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行堿化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為4℃，反應(yīng)時(shí)間為50min，堿化反應(yīng)堿化液重量比例：酒精82.5％、液堿12.4％、固體氫氧化鈉5.1％；
(4)醚化反應(yīng)：將步驟(3)得到的堿化后的產(chǎn)品投入醚化捏合機(jī)，進(jìn)行醚化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為70，醚化液為78％酒精和氯乙酸，其中，酒精與氯乙酸的比例為4:1；
(5)洗滌：將步驟(4)中得到的醚化后的產(chǎn)品放入洗滌池中洗滌，產(chǎn)品容量與洗滌液容量比例為1：4，洗滌液為酒精和雙氧水，其重量比例為9:1；
(6)中和：將步驟(5)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行酸堿中和，至PH為8；
(7)離心：將步驟(6)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行離心，其中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2100～2200轉(zhuǎn)/分，壓榨速度為8m3/h；
(8)干燥：將步驟(7)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行干燥；
(9)粉碎：將步驟(8)中得到的產(chǎn)品進(jìn)行粉碎，包裝后得到成品。
成品的粘度為7100mpa.s，取代度為0.98，純度為99.6。
以上對(duì)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。