×
19.04.2019
219.017.3307

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШИТОГО КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАННОГО ЛИГНОУГЛЕВОДНОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к химической модификации лигноуглеводного материала и предназначено для получения карбоксиметилового эфира лигноуглеводного материала. Лигноуглеводный материал обрабатывают гидроксидом натрия (NaOH) в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : NaOH, равном 1:1, при температуре 60°С и продолжительности 120 мин. Добавляют монохлорацетат натрия в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : ClCHCOONa, равном 1:0,5, и трихлоруксусную кислоту (СlСНСООН) в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : СlСНСООН, равном 1:(0,025-0,6). Реакционную смесь выдерживают в течение 60 мин при температуре 60°С. Полученный продукт отмывают подкисленным минеральной кислотой этанолом и высушивают на воздухе. Полученный продукт характеризуется высоким содержанием карбоксильных групп и вязкостью щелочных растворов. Полученный карбоксиметиловый эфир может быть использован в различных областях, например в качестве реагента для бурения нефтяных и газовых скважин, для стабилизации растворов в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в горноперерабатывающей промышленности. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для получения натриевых солей карбоксиметиловых эфиров лигноуглеводных материалов (ЛУМ), которые могут быть использованы в качестве химических добавок для регулирования свойств промывочных жидкостей при бурении, для стабилизации растворов в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в горноперерабатывающей промышленности.

Известны способы карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов, основанные на протекании реакции гидроксильных групп основных компонентов лигноуглеводного материала (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы) с монохлоруксусной кислотой или монохлорацетатом натрия в щелочной среде.

Так, в патенте [1] предложен способ карбоксиметилирования, заключающийся в том, что исходный лигноуглеводный материал обрабатывают раствором гидроксида натрия в изопропиловом спирте в течение 0,5-6,0 ч при 20-150°С, затем монохлоруксусной кислотой (МХУК) в течение 0,5-4,0 ч при 20-60°С. При этом образуются водорастворимые продукты (на 30-94%) с содержание карбоксиметильных групп 6,2-13,6%.

В патенте [2] предлагается смешивать лигноуглеводный материал в виде опилок с твердыми монохлорацетатом натрия (Na-МХУК), NaOH и водой (гидромодуль составляет ≈0,3). Смесь подвергают интенсивному механическому измельчению при 20-80°С в течение 0,5-3 ч, в результате чего образуются водорастворимые карбоксиметилированные продукты. Растворимость в воде полученных продуктов - 87,9-96,0%, относительная щелочных растворов вязкость - 1,08-1,30.

В патенте [3] карбоксиметилирование лигноуглеводных материалов осуществляют твердофазным способом в отсутствие воды смешиванием твердых опилок лигноуглеводного материала, Na-МХУК, NaOH. Смесь подвергают интенсивному механическому измельчению при 10°С в течение 5-30 мин, в результате чего образуются водорастворимые карбоксиметилированные продукты. Растворимость в воде - 61,0-99,0%, относительная вязкость - 1,03-1,07.

Известны способы получения сшитых карбоксиметилированных лигноуглеводных материалов. Так, в патенте [4] авторы предлагают после предварительного удаления из воздушно-сухого лигноуглеводного материала экстрактивных и водорастворимых веществ путем 3-ступенчатой последовательной экстракции спиртобензольной смесью, холодной и горячей водой, проводить обработку формальдегидом при соотношении ОН-группы ЛУМ : формальдегид, равном 1:(3-5) в присутствии щелочного катализатора. После чего сшитый лигноуглеводный материал промывают и карбоксиметилируют монохлоруксусной кислотой (МХУК) и щелочью в соотношении ОН-группы ЛУМ: ClCH2COOH : NaOH, равном 1:3:27, при 45-65°С в течение не менее 3 ч, после чего карбоксиметилированный продукт отделяют, обрабатывают минеральной кислотой для перевода карбоксильных групп в Н-форму, промывают водой до нейтральной реакции фильтрата и высушивают. Изобретение позволяет получить продукт, характеризующийся содержанием карбоксильных групп 0,8-2,5% и повышенной обменной емкостью, при этом обладающий устойчивостью к действию водных и неводных сред.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению относится способ получения сшитого карбоксиметилированого лигноуглеводного материала [5], принятый за прототип, который включает предварительную обработку лигноуглеводного материала формальдегидом в среде пропанола-2 в мольном соотношении формальдегид : ОН-группы ЛУМ, равном (1-5):(1-90), в присутствии кислотного катализатора (например, H2SO4) при 40°С и выдерживание в течение 180 мин. Затем проводят щелочную предобработку в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : NaOH, равном 1:1, при температуре 60°С и продолжительностью 120 мин. Далее добавляют монохлорацетат натрия в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : ClCH2COONa, равном 1:0,5, и выдерживают в течение 60 мин при температуре 60°С. Полученный продукт отмывают подкисленным минеральной кислотой этанолом и высушивают на воздухе. После стадии обработки формальдегидом возможно осуществление термической обработки при температуре 105°С и продолжительности 15-90 мин. Изобретение позволяет получить продукт, характеризующийся высоким содержанием карбоксильных групп и повышенной обменной емкостью, обладающий при этом устойчивостью к действию водных и неводных сред.

К недостаткам прототипа следует отнести следующее - в качестве сшивающего реагента используется такой легколетучий и токсичный реагент, как формальдегид. В процессе сшивания он превращается в метилольные производные, которые в жестких условиях использования сшитого карбоксиметилированного ЛУМ могут отщепляется в виде формальдегида и оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый способ получения сшитого карбоксиметилированного лигноуглеводного материала позволяет получить продукт, характеризующийся высоким содержанием карбоксильных групп (СООН) и повышенной устойчивостью к действию водных растворов с экстремальными значениями рН. Кроме того, в качестве сшивающего реагента используется трихлоруксусная кислота, которая добавляется в реакционную смесь на стадии карбоксиметилирования совместно с монохлорацетатом натрия, что позволяет сократить общую продолжительность процесса, исключив отдельную стадию сшивания. В этом и состоит технический результат изобретения.

Способ осуществляется следующим образом. ЛУМ подвергают обработке гидроксидом натрия (NaOH) в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : NaOH, равном 1:1, при температуре 60°С и продолжительности 120 мин; добавляют монохлорацетат натрия в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : ClCH2COONa, равном 1:0,5, трихлоруксусную кислоту (Cl3CHCOOH) в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : Cl3CHCOOH, равном 1:(0,025-0,6), и выдерживают в течение 60 мин при температуре 60°С, после чего продукт отмывают подкисленным минеральной кислотой этанолом и высушивают на воздухе.

В качестве примера исходного ЛУМ используют древесину сосны или осины с фракций опилок 0,63-0,315 мм с влажностью до 5%. По нашим данным исходная древесина сосны в среднем содержит 49% целлюлозы, 27% лигнина, а древесина осины - 45% целлюлозы, 22% лигнина.

Общим для прототипа и заявляемого изобретения является карбоксиметилирование лигноуглеводного материала, а также использование сшивающего реагента. В качестве исходного сырья для карбоксиметилирования используют ЛУМ без разделения их на отдельные гидроксилсодержащие компоненты.

Данное изобретение отличается от прототипа:

1) отсутствием стадии предварительного сшивания;

2) использованием в качестве сшивающего реагента трихлоруксусной кислоты.

Способ поясняется примерами.

Пример 1-6

К 5 г древесины осины добавляют 35 мл пропанола-2 и 2,9 г NaOH (мольное соотношении ОН-группы ЛУМ : NaOH, равное 1:1) и выдерживают при температуре 60°С в течение 120 мин постоянно перемешивая. Далее в реакционный сосуд добавляют 4,24 г монохлорацетата натрия (мольное соотношение ОН-группы ЛУМ : ClCH2COONa, равное 1:0,5) и трихлоруксусную кислоту в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ : Cl3CHCOOH, равном 1:(0,025-0,600), и выдерживают в течение 60 мин при температуре 60°С постоянно перемешивая. Полученный продукт отмывают подкисленным уксусной кислотой 70%-ным этанолом и высушивают на воздухе.

Пример 7-9

Способ осуществляют аналогично примеру 1, только в качестве исходного сырья используется древесина сосны.

В полученных продуктах определяют содержание карбоксиметильных групп (КМГ), относительную вязкость щелочных растворов (η). Результаты представлены в таблице.

Из представленных данных следует, что предлагаемый способ позволяет получать сшитые карбоксиметилированые ЛУМ с более высоким содержанием карбоксиметильных групп и относительной вязкостью щелочных растворов, при этом сокращается процесс на одну стадию (совмещается со стадией карбоксиметилирования).

Свойства продуктов карбоксиметилирования древесины осины сосны, полученной в присутствии трихлоруксусной кислоты
Пример ЛУМ Количество ТХУК, моль на 1 моль ОНдрев КМГ, % η
Контрольный образец осина - 13,5 1,17
1 осина 0,025 14,4 1,39
2 осина 0,050 15,2 1,49
3 осина 0,100 16,8 1,55
4 осина 0,150 19,0 1,47
5 осина 0,300 15,6 1,33
6 осина 0,600 7,7 1,21
Контрольный образец сосна - 12,3 1,15
7 сосна 0,025 14,2 1,25
8 сосна 0,100 17,0 1,40
9 сосна 0,300 16,2 1,28

Библиографический список

1. Патент №2130947 (Россия). Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов / Галочкин А.И., Маркин В.И., Базарнова Н.Г., Заставенко Н.В., Крестьянникова Н.С. / Опубл. 1999.05.27. Бюл. №15.

2. Патент №2131884 (Россия). Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов / Базарнова Н.Г., Маркин В.И., Галочкин А.И., Токарева И.В. / Опубл. 1999.06.20. Бюл. №17.

3. Патент №2135517 (Россия). Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов / Базарнова Н.Г., Токарева И.В., Галочкин А.И., Маркин В.И. / Опубл. 1999.08.27. Бюл. №24.

4. Патент №2252941 (Россия). Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов / Броварова О.В., Беляев В.Ю., Кочева Л.С., Карманов А.П. / Опубл. 2005.05.27. Бюл. №15.

5. Патент №2374264 (Россия). Способ получения сшитого карбоксиметилированного лигноуглеводного материала / Колосов П.В., Базарнова Н.Г., Маркин В.И., Генералова Е.Н. / Опубл. 27.11.2009. Бюл. №23.

Способ получения сшитого карбоксиметилированного лигноуглеводного материала, включающий щелочную обработку в среде пропанола-2 в мольном соотношении ОН-группы ЛУМ: NaOH равное 1:1 при температуре 60°С в течение 120 мин и последующее карбоксиметилирование монохлорацетатом натрия при мольном соотношении ОН-группы ЛУМ: ClCHCOONa равное 1:0,5 в течение 60 мин при температуре 60°С, отличающийся тем, что совместно с монохлорацетатом натрия добавляют трихлоруксусную кислоту при мольном соотношении ОН-группы ЛУМ: СlСНСООН равное 1:(0,025-0,600), после чего продукт отмывают подкисленным минеральной кислотой этанолом и высушивают на воздухе.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-6 of 6 items.
15.03.2019
№219.016.e0ea

Высокоточный способ управления импульсным стабилизатором тока

Способ относится к области электротехники и может быть использован для построения мощных лабораторных импульсных источников стабилизированного постоянного тока. Способ заключается в том, что измеряют текущее значение тока непосредственно в цепи нагрузки, оцифровывают его и сохраняют в памяти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002420853
Дата охранного документа: 10.06.2011
19.04.2019
№219.017.33c6

Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов

Изобретение относится к способу получения карбоксиметиловых эфиров лигноуглеводных материалов для использования в качестве реагентов для бурения нефтяных и газовых скважин, в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в горноперерабатывающей промышленности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442794
Дата охранного документа: 20.02.2012
09.05.2019
№219.017.4cdd

Шихта для изготовления композиционного металлоалмазного материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к композиционным спеченным металлоалмазным материалам. Шихта для изготовления композиционного металлоалмазного материала содержит 30-90 мас.% нанокристаллов алмаза и 10-70 мас.% смеси никеля и алюминия в стехиометрическом соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386515
Дата охранного документа: 20.04.2010
09.05.2019
№219.017.5060

Способ получения иодполистирола

Настоящее изобретение относится к способу получения иодполистирола. Описан способ получения иодполистирола, заключающийся в том, что к раствору полистирола в хлороформе добавляют молекулярный иод, отличающийся тем, что в реакционную смесь прибавляют трифторуксусную кислоту (ТФУК) (в соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002467018
Дата охранного документа: 20.11.2012
18.05.2019
№219.017.580e

Способ получения динитратов целлюлозы из лигноцеллюлозного сырья

Изобретение относится к технологии получения нитратов целлюлозы, которые могут быть использованы для изготовления детекторов ионизирующих излучений, тест-диагностикумов различных заболеваний, биологических индикаторов, твердого ракетного топлива и других современных видов продукции. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339648
Дата охранного документа: 27.11.2008
13.06.2019
№219.017.8276

Способ определения содержания азота в нитратах целлюлоз

Изобретение относится к определениию содержания азота в нитратах целлюлоз (НЦ). Способ включает измельчение нитратов целлюлоз, определение оптической плотности и вычисление содержания азота по заранее построенному калибровочному графику, причем нитраты целлюлоз в количестве, равном 1-3 мг,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002407003
Дата охранного документа: 20.12.2010
Showing 1-10 of 11 items.
20.07.2015
№216.013.632a

Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов

Изобретение относится к химической модификации лигноуглеводных материалов (ЛУМ) и предназначено для получения карбоксиметиловых эфиров лигноуглеводных материалов в виде калиевых солей. Лигноуглеводный материал в водной среде обрабатывают гидроксидом калия (КОН) при температуре 30-80°C в течение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556933
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.10.2015
№216.013.834d

Способ карбоксиметилирования целлюлозы в гомогенной среде под воздействием микроволнового излучения

Изобретение относится к химическому модифицированию целлюлозы и предназначено для получения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Порошковую целлюлозу растворяют в расплаве соли LiClO·3HO под воздействием микроволнового излучения мощностью 560-700 Вт с получением раствора концентрации от 1,6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565216
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.12.2015
№216.013.963b

Способ карбоксиметилирования целлюлозы в среде n,n-диметилацетамид - licl под воздействием микроволнового излучения

Изобретение относится к химическому модифицированию целлюлозы и предназначено для получения карбоксиметилцеллюлозы, может быть использовано в качестве реагентов для бурения нефтяных и газовых скважин, в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570079
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.985b

Способ получения лекарственного растительного сырья лапчатки белой (potentilla alba l.) в условиях гидропоники

Изобретение относится к биотехнологии. Изобретение представляет собой способ получения растений-регенерантов лапчатки белой (Potentilla alba L.) в условиях гидропоники, включающий использование черенков материнских растений, размножение и выращивание, где в качестве эксплантов используются...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570623
Дата охранного документа: 10.12.2015
09.06.2018
№218.016.5ca5

Способ получения плитных материалов на основе кавитированного растительного сырья и синтетических связующих

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению плитных материалов из пресс-массы в виде растительного сырья. В результате кавитационного воздействия образуется пресс-масса с содержанием легко- и трудногидролизуемых полисахаридов 14-16% и 34-36%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656067
Дата охранного документа: 30.05.2018
24.01.2019
№219.016.b31e

Способ получения растительного сырья ириса сибирского (iris sibirica l.) методами биотехнологии

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ получения растительного сырья ириса сибирского (Iris sibirica L.) клональным микроразмножением и выращиванием в условиях гидропоники, включающий введение эксплантов в культуру in vitro, культивирование на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677921
Дата охранного документа: 22.01.2019
19.04.2019
№219.017.33c6

Способ карбоксиметилирования лигноуглеводных материалов

Изобретение относится к способу получения карбоксиметиловых эфиров лигноуглеводных материалов для использования в качестве реагентов для бурения нефтяных и газовых скважин, в строительной индустрии, в качестве химических реагентов при флотации, в горноперерабатывающей промышленности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442794
Дата охранного документа: 20.02.2012
18.05.2019
№219.017.580e

Способ получения динитратов целлюлозы из лигноцеллюлозного сырья

Изобретение относится к технологии получения нитратов целлюлозы, которые могут быть использованы для изготовления детекторов ионизирующих излучений, тест-диагностикумов различных заболеваний, биологических индикаторов, твердого ракетного топлива и других современных видов продукции. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339648
Дата охранного документа: 27.11.2008
13.06.2019
№219.017.8276

Способ определения содержания азота в нитратах целлюлоз

Изобретение относится к определениию содержания азота в нитратах целлюлоз (НЦ). Способ включает измельчение нитратов целлюлоз, определение оптической плотности и вычисление содержания азота по заранее построенному калибровочному графику, причем нитраты целлюлоз в количестве, равном 1-3 мг,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002407003
Дата охранного документа: 20.12.2010
19.07.2019
№219.017.b69c

Способ получения плитных материалов на основе растительного сырья и бифункциональных синтетических связующих

Изобретение относится к производству плитных материалов типа древесноволокнистых высокой плотности из растительного сырья с использования синтетических связующих. Способ получения плитных материалов включает введение в пресс-массу в виде частиц растительного сырья от 5 до 10 мас.% связующего,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694748
Дата охранного документа: 16.07.2019
+ добавить свой РИД