×
10.09.2014
216.012.f3e6

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области химии целлюлозы и ее модифицирования. Способ получения микрокристаллической целлюлозы включает деструкцию целлюлозы, промывку продукта водой и основаниями, сушку. Целлюлозосодержащий материал обрабатывают растворами гетерополикислот в воде, растворами гетерополикислот в карбоновых низших алифатических кислотах или в водных смесях карбоновых кислот при любых соотношениях вода - карбоновая кислота без добавления минеральных кислот при температуре 100-120°C в течение 15-120 мин при концентрациях гетерополикислот 0,1-15 мольн.%. Изобретение позволяет упростить и снизить продолжительность процесса, повысить эффективность, технологичность, и экологичность способа получения МКЦ.
Основные результаты: Способ получения микрокристаллической целлюлозы, состоящий из обработки целлюлозосодержащего материала гидролизующей смесью, включающей водные растворы минеральных кислот и гетерополикислоту, промывки продукта водой и основаниями, сушки, отличающийся тем, что в качестве гидролизующей смеси применяют растворы гетерополикислот в воде или в низших алифатических карбоновых кислотах или в водных смесях карбоновых кислот при любых соотношениях растворителей без добавления минеральных кислот при температуре 100-120°C в течение 15-120 мин при концентрациях гетерополикислот 0,1-15 мольн.%.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области химии целлюлозы и ее модифицирования, а именно к методам получения микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) обработкой исходного волокнистого целлюлозосодержащего сырья растворами гетерополикислот (ГПК) в воде, в кислотах из группы низших алифатических карбоновых кислот общей формулы R-СООН, где R=Н, CH3, С2Н5, С3Н7 предпочтительно в муравьиной и уксусной кислотах или в водных растворах этих кислот при температуре кипения растворителей и различных соотношениях ГПК: целлюлоза. Техническим результатом является получение МКЦ с заданными значениями средней степени полимеризации (СПср) и индекса кристалличности (Iкр) при сокращении количества отходов и продолжительности процесса.

МКЦ находят широкое применение в различных областях промышленности, например в пищевой, парфюмерной, производстве фармакологических препаратов и используются в качестве сорбентов, наполнителей, носителей и загустителей [Siro I., Plackett D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review // Cellulose. 2010. N 17. P.459-494; Ardisone S., Dioguardi F.S., Mussini Т., et. al. Microcrystalline cellulose powders: structure, surface feature sand water sorption capability // Cellulose. 1999. N6. P.57-69] для получения разнообразных продуктов химической модификации целлюлозы [Gert E.V., Torgashov V.I., Zubets O.V. and Kaputskii F.N. Preparation and properties of enterosorbents based on carboxylatedmicrocrystalline cellulose // Cellulose. 2005. N 12. P.517-526; Grunert M. Cellulose nanocrystalls: preparation, surface modification and aplication in nanocomposites // A dissertation in partial fulfillment of the requirments for the doctor of philosophy degree, 2002. - Syracuse, New York], получения низкомолекулярных продуктов и биотоплива [Deng W., Liu M., Zhang Q., Wang Y. Direct transformation of cellulose into methyl and ethyl glucosides in methanol and ethanol media catalyzed by heteropolyacids // Catalysis Today. 2011. V.164. N.1. P.461-466].

МКЦ получают путем контролируемой деструкции волокнистой целлюлозы методами механического измельчения [Сарымсаков А.А., Балтаева М.М., Набиев Д.С., Рашидова С.Ш., Югай С.М. Диспергированная микрокристаллическая целлюлоза и гидрогели на ее основе. // Химия растительного сырья. - 2004. - №2. - C.11-16], радиационного облучения [Е.М., Ponomarev A.V. Combined effect of heat and radiation on degradation of cellulose // High energy chemistry. - 2012. - Vol.46. - №4. - P.292-293], ферментного гидролиза [Itavaara M., Siika-aho M., Viikari L. Enzymatic Degradation of Cellulose-Based Materials // Journal of environmental polymer degradation. - 1999. - Vol.7. - N 2. P.67-73]. Наибольшее распространение получил метод частичного гидролиза целлюлозы водными растворами минеральных кислот. Для этой цели используют, как правило, водные растворы соляной, серной и азотной кислот в сочетании с температурным воздействием и механической обработкой [Патент РФ №2068419 Способ получения микрокристаллической целлюлозы, опубл. 27.10.1996; патент РФ №2188208 Способ получения микрокристаллической целлюлозы, опубл. 27.08.2002; патент РФ №531811 Способ получения микрокристаллической целлюлозы, опубл. 15.10.1976]. Кроме того, известен метод получения ПЦ в неводных средах с использованием кислот Льюиса [Заявка на изобретение №2011119751 Способ получения порошковой целлюлозы, приор. 16.05.11].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения порошковой целлюлозы [Патент РФ №2155192 Способ получения микрокристаллической целлюлозы, опубл. 27.08.2000], включающий обработку целлюлозы гидролизирующим водным раствором, содержащим минеральные кислоты HCl, HNO3 и катализатор - фосформолибденовую кислоту при модуле 1:10, температуре 80°С и нормальном давлении в течение 1,0 ч. Полученный продукт фильтруют, промывают раствором Na2CO3, затем водой, обрабатывают алифатическими спиртами и высушивают. Недостатками известного способа являются: многокомпонентный состав гидролизующей смеси, наличие большого объема отходов в виде смешанных растворов минеральных кислот, что подразумевает сложность регенерации кислотных агентов и очистку стоков, а значит повышенную нагрузку на экосистемы. Все это в конечном итоге приводит к удорожанию технологии. Использование для гидролиза целлюлозы HNO3 приводит к окислению целлюлозы и появлению дополнительных нежелательных функциональных групп: карбонильных и карбоксильных.

Цель изобретения - упрощение и снижение продолжительности, процесса, повышение эффективности, технологичности и экологичности способа получения МКЦ. В этом и состоит технический результат.

Технический результат достигается тем, что способ получения микрокристаллической целлюлозы включает деструкцию целлюлозы, промывку продукта водой и основаниями, сушку, согласно изобретению целлюлозосодержащий материал обрабатывают растворами гетерополикислот в воде, растворами гетерополикислот в карбоновых низших алифатических кислотах или в водных смесях карбоновых кислот при любых соотношениях вода - карбоновая кислота без добавления минеральных кислот при температуре 100-120°С в течение 15-120 мин при концентрациях гетерополикислот 0,1-15 мольн.%.

Способ осуществляется следующим образом.

Целлюлозосодержащий материал обрабатывают растворами ГПК в воде, в карбоновых низших алифатических кислотах, предпочтительно в уксусной или муравьиной, или их водных смесях при температуре кипения растворителей и различных мольных соотношениях ГПК: целлюлоза. Затем продукт отделяют, промывают раствором карбоната натрия или иным водным раствором с щелочной реакцией, водой и сушат любым известным способом.

Заявленный способ экологичен, т.к. не имеет газовых выбросов, все растворы реагентов - низкой концентрации, а используемые ГПК могут быть регенерированы технологически и экономически приемлемыми методами и затем использованы повторно. Способ эффективен и прост в исполнении, не требует специального оборудования, приготовления многокомпонентных систем, больших энергетических и сырьевых затрат, дефицитных реагентов, использования пожаро- и взрывоопасных органических растворителей, работы под давлением либо в вакууме, механических приспособлений для измельчения целевого продукта (мельниц, экструдеров, фильер, дезинтеграторов).

Способ иллюстрируется примерами.

Пример 1. Беленую целлюлозу помещают в реактор и заливают водным раствором фосфорвольфрамовой кислоты (H3PW12O40 с содержанием 10-15 мольн.% относительно целлюлозы) до достижения модуля 1:20. После чего реакционную смесь выдерживают при кипении растворителя (100°С) в течение 120 мин без доступа света. Затем продукт отделяют, промывают раствором карбоната натрия или иным водным раствором с щелочной реакцией, водой и сушат любым известным способом. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.89 и со СПср=200.

Пример 2. Беленую целлюлозу помещают в реактор и заливают водным раствором фосформолибденовой кислоты (Н3РМо12О40 с содержанием 10-15 мольн.% относительно целлюлозы) до достижения модуля 1:20. После чего реакционную смесь выдерживают при кипении растворителя (100°С) в течение 120 мин без доступа света. Затем продукт отделяют, промывают раствором карбоната натрия или иным водным раствором с щелочной реакцией, водой и сушат. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.89 и со СПср=200.

Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, но при содержании кислоты H3PW12O40 8-4 мольн.%. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр.=0.80 и со СПср.=260-220.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 2, но при содержании кислоты H3PMo12O40 8-4 мольн.%. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.80 и со СПср=260-220.

Пример 5. Беленую целлюлозу помещают в реактор и заливают раствором H3PMo12O40 (содержание ГПК 1.0-0.8 мольн.%) в уксусной кислоте до достижения модуля 1:20. После чего реакционную смесь выдерживают при температуре кипения растворителя (118°C) в течение 15 мин без доступа света. Затем продукт отделяют, промывают раствором карбоната натрия, водой и сушат любым известным способом. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.88 и со СПср=200.

Пример 6. Проводят аналогично примеру 5, но с использованием H3PMo12O40. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.89 и со СПср=200.

Пример 7. Проводят аналогично примеру 5, но при содержании кислоты 0.3-0.1 мольн.%. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.84 и со СПср=200-220.

Пример 8. Проводят аналогично примеру 7, но с использованием H3PMo12O40. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.85 и со СПср=200-220.

Пример 9. Беленую целлюлозу помещают в реактор и заливают раствором H3PMo12O40 (содержание ГПК 0.1-1.0 мольн.%) в муравьиной кислоте до достижения модуля 1:20. После чего реакционную смесь выдерживают при температуре кипения растворителя (100.7°C) в течение 15 мин без доступа света. Затем продукт отделяют, промывают раствором карбоната натрия, водой и сушат любым известным способом. Получают белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.89 и со СПср=200.

Пример 10. Беленую целлюлозу помещают в реактор и заливают раствором H3PMo12O40 (содержание ГПК 5,0 мольн.%) в смеси уксусной кислоты и воды при соотношении компонентов 1:0.05 масс. частей до достижения модуля 1:20. После чего реакционную смесь выдерживают при температуре кипения растворителя в течение 15 мин без доступа света. Затем продукт отделяют, промывают раствором карбоната натрия, водой и сушат любым известным способом. Получают белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.89 и со СПср=200.

Пример 11. Проводят аналогично примеру 10 раствором ГПК в водно-уксусной среде при соотношении компонентов 1:0.3 масс. частей в течение 30 мин. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.82 и со СПср=300.

Пример 12. Проводят аналогично примеру 10 раствором ГПК в водно-уксусной среде при соотношении компонентов 1:1 масс. частей в течение 120 мин. Получают снежно-белый порошкообразный продукт, МКЦ, с Iкр=0.80 и со СПср=300.

Анализ продуктов реакции осуществляли с использованием следующих приборов и методов: ИК-спектры записывали на ИК-Фурье-спектрометре IR Prestige 21 «Shimadzu» в таблетках с KBr. Рентгенофазовый анализ образцов проводили на приборе XRD-600 («Shimadzu»), Iкр рассчитан по методу Сегала. Расчет СПср осуществляли по значению характеристической вязкости растворов целлюлозы в кадоксене.

Способ получения микрокристаллической целлюлозы, состоящий из обработки целлюлозосодержащего материала гидролизующей смесью, включающей водные растворы минеральных кислот и гетерополикислоту, промывки продукта водой и основаниями, сушки, отличающийся тем, что в качестве гидролизующей смеси применяют растворы гетерополикислот в воде или в низших алифатических карбоновых кислотах или в водных смесях карбоновых кислот при любых соотношениях растворителей без добавления минеральных кислот при температуре 100-120°C в течение 15-120 мин при концентрациях гетерополикислот 0,1-15 мольн.%.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 64 items.
10.01.2013
№216.012.18ad

Способ сульфатирования карбоксиметилцеллюлозы

Изобретение относится к области получения водорастворимого смешанного эфира целлюлозы, содержащего одновременно сульфатные и карбоксиметильные группы - сульфата карбоксиметилцеллюлозы (СКМЦ). Технический результат достигается тем, что в способе сульфатирования карбоксиметилцеллюлозы, включающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471809
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.04.2013
№216.012.3341

Способ получения порошковой целлюлозы

Изобретение относится к получению порошковой целлюлозы из целлюлозных материалов. Способ включает деструкцию целлюлозного материала путем воздействия на него раствора кислоты Льюиса с применением органического растворителя при перемешивании. Процесс деструкции осуществляют при низкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478664
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.06.2013
№216.012.4c34

Способ получения 2,6-диизоборнил-4-метилфенола

Изобретение относится к способу получения 2,6-диизоборнил-4-метилфенола, который представляет интерес в качестве антиоксиданта и стабилизатора полимерных материалов. Способ заключается в алкилировании п-крезола камфеном в качестве терпена при нагревании в присутствии катализатора, выбранного из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485090
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4ee8

Биологически активная добавка кормовая "вэрва"

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к жидкой биологически активной кормовой добавке для животных и птиц. Кормовая добавка содержит действующее вещество в виде водорастворимых солей тритерпеновых кислот и получена путем экстрагирования водным раствором гидроокиси натрия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485793
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.08.2013
№216.012.602e

Способ получения диметилсульфона

Изобретение относится к способу получения диметилсульфона ((CH)SO), который может быть использован органическом синтезе, фармацевтической промышленности, в производстве красителей, лекарственных средств в качестве противоспалительного средства, для лечения заболеваний суставов, помогает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490254
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6b7e

Способ получения титансодержащих целлюлозных материалов

Изобретение относится к области получения титансодержащих целлюлозных материалов и может быть использовано для модифицирования целлюлозных и лигноцеллюлозных материалов и при получении их производных для специальных целей. Способ включает деструкцию лигноцеллюлозных материалов в результате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493169
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6b81

Способ переработки древесной зелени пихты

Изобретение относится к области обработки растительного сырья, а именно древесной зелени пихты с целью выделения из нее пектиновых полисахаридов и тритерпеновых кислот. Способ переработки древесной зелени пихты предусматривает измельчение сырья, обработку сырья водным раствором щелочи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493172
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.797b

Тетра-(мезо-арил)-порфирин с диизоборнилфенольными заместителями в макроцикле

Тетра-(мезо-арил)-порфирин с диизоборнилфенольными заместителями формулы I где изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию хиральных центров (1S,2R,4R,1'R,2'S,4'S) или (1S,2R,4R,1'S,2'R,4'R) и (1R,2S,4S,1'R,2'S,4'S). Соединение представляет интерес в качестве биологически активного вещества и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496761
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d9b

Гидрофильный конъюгат гидроксиэтилкрахмала и 2,6-диизоборнил-4-метилфенола

Изобретение относится к производным крахмала, а именно к гидрофильным конъюгатам гидроксиэтилкрахмала и 2,6-диизоборнил-4-метилфенола. Получен водорастворимый конъюгат, содержащий гидроксиэтилкрахмал и фрагменты 2,6-диизоборнил-4-метиленфенола, связанные с полисахаридом простой эфирной связью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497828
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2013
№216.012.847b

Противоишемическое средство

Изобретение относится к медицине, конкретно к фармакологии, и касается применения 4-метил-2,6-диизоборнилфенола в качестве лекарственного средства, обладающего противоишемическими свойствами с высокой степенью активности. 3 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499593
Дата охранного документа: 27.11.2013
Showing 1-10 of 82 items.
10.04.2013
№216.012.3341

Способ получения порошковой целлюлозы

Изобретение относится к получению порошковой целлюлозы из целлюлозных материалов. Способ включает деструкцию целлюлозного материала путем воздействия на него раствора кислоты Льюиса с применением органического растворителя при перемешивании. Процесс деструкции осуществляют при низкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478664
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.06.2013
№216.012.4c34

Способ получения 2,6-диизоборнил-4-метилфенола

Изобретение относится к способу получения 2,6-диизоборнил-4-метилфенола, который представляет интерес в качестве антиоксиданта и стабилизатора полимерных материалов. Способ заключается в алкилировании п-крезола камфеном в качестве терпена при нагревании в присутствии катализатора, выбранного из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485090
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4ee8

Биологически активная добавка кормовая "вэрва"

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к жидкой биологически активной кормовой добавке для животных и птиц. Кормовая добавка содержит действующее вещество в виде водорастворимых солей тритерпеновых кислот и получена путем экстрагирования водным раствором гидроокиси натрия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485793
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.08.2013
№216.012.602e

Способ получения диметилсульфона

Изобретение относится к способу получения диметилсульфона ((CH)SO), который может быть использован органическом синтезе, фармацевтической промышленности, в производстве красителей, лекарственных средств в качестве противоспалительного средства, для лечения заболеваний суставов, помогает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490254
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6b7e

Способ получения титансодержащих целлюлозных материалов

Изобретение относится к области получения титансодержащих целлюлозных материалов и может быть использовано для модифицирования целлюлозных и лигноцеллюлозных материалов и при получении их производных для специальных целей. Способ включает деструкцию лигноцеллюлозных материалов в результате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493169
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6b81

Способ переработки древесной зелени пихты

Изобретение относится к области обработки растительного сырья, а именно древесной зелени пихты с целью выделения из нее пектиновых полисахаридов и тритерпеновых кислот. Способ переработки древесной зелени пихты предусматривает измельчение сырья, обработку сырья водным раствором щелочи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493172
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.797b

Тетра-(мезо-арил)-порфирин с диизоборнилфенольными заместителями в макроцикле

Тетра-(мезо-арил)-порфирин с диизоборнилфенольными заместителями формулы I где изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию хиральных центров (1S,2R,4R,1'R,2'S,4'S) или (1S,2R,4R,1'S,2'R,4'R) и (1R,2S,4S,1'R,2'S,4'S). Соединение представляет интерес в качестве биологически активного вещества и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496761
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d9b

Гидрофильный конъюгат гидроксиэтилкрахмала и 2,6-диизоборнил-4-метилфенола

Изобретение относится к производным крахмала, а именно к гидрофильным конъюгатам гидроксиэтилкрахмала и 2,6-диизоборнил-4-метилфенола. Получен водорастворимый конъюгат, содержащий гидроксиэтилкрахмал и фрагменты 2,6-диизоборнил-4-метиленфенола, связанные с полисахаридом простой эфирной связью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497828
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2013
№216.012.847b

Противоишемическое средство

Изобретение относится к медицине, конкретно к фармакологии, и касается применения 4-метил-2,6-диизоборнилфенола в качестве лекарственного средства, обладающего противоишемическими свойствами с высокой степенью активности. 3 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499593
Дата охранного документа: 27.11.2013
27.12.2013
№216.012.90a2

2,6-диизоборнилфенолы

Изобретение относится к диастереомерам изоборнильных соединений структурной формулы (I), где R=H и изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию (IS, 2R, 4R, 1'S, 2'R, 4'R) и (1R, 2S, 4S, 1'R, 2'S, 4'S), где R=CH и изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию (IS, 2R, 4R, 1'R, 2'S, 4'S) или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502719
Дата охранного документа: 27.12.2013
+ добавить свой РИД