×
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 21-30 of 64 items.
20.08.2015
№216.013.734e

Эпоксидная композиция с повышенной стойкостью к термостарению

Изобретение относится к вариантам эпоксидных композиций, которые используются в качестве связующего для армированных пластиков. По одному варианту эпоксидная композиция горячего отверждения для изготовления армированных пластиков включает в себя эпоксидный олигомер, отвердитель, катализатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561088
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.11.2015
№216.013.8fd5

Серосодержащие производные 2,6-диизоборнилфенола

Изобретение относится к терпенофенолам. Получены новые серосодержащие производные 2,6-диизоборнилфенола формулы I, II и III: n=0, m=0 (I) n=1, m=0 (II) n=1, m=2 (III) Техническая задача - получение новых серосодержащих изоборнилфенолов. 4 табл.,4 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568437
Дата охранного документа: 20.11.2015
27.11.2015
№216.013.93a8

Способ профилактики послеродовых патологий у свиноматок и повышение жизнеспособности поросят

Изобретение относится к ветеринарии, в частности к способу профилактики послеродовых заболеваний у свиноматок и повышения жизнеспособности поросят. Способ включает использование жидкой кормовой добавки Вэрва по следующей схеме: свиноматкам с 80-го дня беременности в течение 30 суток вводят с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569419
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.9584

Способ получения терпеновых α-хлоркетонов или хлоргидроксикетонов

Настоящее изобретение относится к способу получения новых терпеновых α-хлоркетонов или хлоргидроксикетонов, которые широко используются в качестве интермедиатов для получения гетероциклических соединений, эпоксидов конденсаций Дарзана, α-алкил(арил)-тиокарбонильных соединений, β-кетоэфиров....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569896
Дата охранного документа: 10.12.2015
27.12.2016
№216.013.9d72

Препарат из древесной зелени ели для повышения урожайности и защиты растений от болезней

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Изобретение представляет собой препарат для защиты растений пшеницы, обладающий фунгицидными, бактерицидными и ростостимулирующими свойствами, где в качестве действующего вещества содержатся природные фенольные соединения, выделенные из древесной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571936
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.02.2016
№216.014.c4a8

Способ очистки сульфатного скипидара

Изобретение относится к способам очистки сульфатного скипидара-сырца от сернистых соединений. Способ очистки сульфатного скипидара-сырца включает окисление сернистых соединений водным раствором диоксида хлора при температуре 20°C и мольном соотношении диоксид хлора к содержанию общей серы в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574760
Дата охранного документа: 10.02.2016
20.02.2016
№216.014.cda9

Производные 2,6-диизоборнилфенола

Изобретение относится к новым пространственно-затрудненным фенолам, которые являются промежуточными соединениями для дальнейшей функционализации 2,6-диизоборнилфенола, где изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию (1S, 2R, 4R, 1'R, 2'S, 4'S), где изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575294
Дата охранного документа: 20.02.2016
10.02.2016
№216.014.cf0c

Способ стимулирования роста и развития табака

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Изобретение представляет собой способ стимулирования роста и развития табака, включающий предпосевную обработку семян табака и опрыскивание растений регулятором роста растений в основные фазы ее формирования, где предпосевное замачивание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575105
Дата охранного документа: 10.02.2016
27.04.2016
№216.015.39b1

Способ повышения урожайности естественных сенокосов

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, и может быть использовано для повышения урожайности естественных кормовых угодий. Способ повышения урожайности естественных сенокосов включает внесение минеральных удобрений и выращивание многолетних кормовых трав, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582989
Дата охранного документа: 27.04.2016
13.01.2017
№217.015.7d4b

Способ получения диоксида титана

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения диоксида титана включает взаимодействие при перемешивании тетрабутоксититана с органической жидкостью, а затем с осаждающим компонентом с последующими нагревом и выдержкой. В качестве органической жидкости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600767
Дата охранного документа: 27.10.2016
Showing 21-30 of 82 items.
20.11.2015
№216.013.8fd5

Серосодержащие производные 2,6-диизоборнилфенола

Изобретение относится к терпенофенолам. Получены новые серосодержащие производные 2,6-диизоборнилфенола формулы I, II и III: n=0, m=0 (I) n=1, m=0 (II) n=1, m=2 (III) Техническая задача - получение новых серосодержащих изоборнилфенолов. 4 табл.,4 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568437
Дата охранного документа: 20.11.2015
27.11.2015
№216.013.93a8

Способ профилактики послеродовых патологий у свиноматок и повышение жизнеспособности поросят

Изобретение относится к ветеринарии, в частности к способу профилактики послеродовых заболеваний у свиноматок и повышения жизнеспособности поросят. Способ включает использование жидкой кормовой добавки Вэрва по следующей схеме: свиноматкам с 80-го дня беременности в течение 30 суток вводят с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569419
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.9584

Способ получения терпеновых α-хлоркетонов или хлоргидроксикетонов

Настоящее изобретение относится к способу получения новых терпеновых α-хлоркетонов или хлоргидроксикетонов, которые широко используются в качестве интермедиатов для получения гетероциклических соединений, эпоксидов конденсаций Дарзана, α-алкил(арил)-тиокарбонильных соединений, β-кетоэфиров....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569896
Дата охранного документа: 10.12.2015
27.12.2016
№216.013.9d72

Препарат из древесной зелени ели для повышения урожайности и защиты растений от болезней

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Изобретение представляет собой препарат для защиты растений пшеницы, обладающий фунгицидными, бактерицидными и ростостимулирующими свойствами, где в качестве действующего вещества содержатся природные фенольные соединения, выделенные из древесной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571936
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.02.2016
№216.014.c4a8

Способ очистки сульфатного скипидара

Изобретение относится к способам очистки сульфатного скипидара-сырца от сернистых соединений. Способ очистки сульфатного скипидара-сырца включает окисление сернистых соединений водным раствором диоксида хлора при температуре 20°C и мольном соотношении диоксид хлора к содержанию общей серы в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574760
Дата охранного документа: 10.02.2016
20.02.2016
№216.014.cda9

Производные 2,6-диизоборнилфенола

Изобретение относится к новым пространственно-затрудненным фенолам, которые являются промежуточными соединениями для дальнейшей функционализации 2,6-диизоборнилфенола, где изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию (1S, 2R, 4R, 1'R, 2'S, 4'S), где изоборнильные фрагменты имеют конфигурацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575294
Дата охранного документа: 20.02.2016
10.02.2016
№216.014.cf0c

Способ стимулирования роста и развития табака

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Изобретение представляет собой способ стимулирования роста и развития табака, включающий предпосевную обработку семян табака и опрыскивание растений регулятором роста растений в основные фазы ее формирования, где предпосевное замачивание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575105
Дата охранного документа: 10.02.2016
27.04.2016
№216.015.39b1

Способ повышения урожайности естественных сенокосов

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, и может быть использовано для повышения урожайности естественных кормовых угодий. Способ повышения урожайности естественных сенокосов включает внесение минеральных удобрений и выращивание многолетних кормовых трав, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582989
Дата охранного документа: 27.04.2016
13.01.2017
№217.015.7d4b

Способ получения диоксида титана

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения диоксида титана включает взаимодействие при перемешивании тетрабутоксититана с органической жидкостью, а затем с осаждающим компонентом с последующими нагревом и выдержкой. В качестве органической жидкости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600767
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.7ec2

Способ увеличения выхода спермопродукции у быков - производителей

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к животноводству и кормлению, направленному на повышение воспроизводительной способности быков-производителей, и может быть использовано на племенных предприятиях, животноводческих промышленных комплексах, имеющих животных с пониженной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601156
Дата охранного документа: 27.10.2016
+ добавить свой РИД