способ получения метилированных полиоз из древесины осины

Формула изобретения

Способ получения метилированных полиоз из древесины осины, включающий обработку воздушно-сухой древесины осины 40%-ным водным раствором гидроксида натрия в соотношении 1 г:11 мл в течение от 1 до 21 ч при комнатной температуре с образованием щелочной древесины, фильтрование, отжим и высушивание до воздушно-сухого состояния, после чего щелочную древесину подвергают интенсивному измельчению в шаровой мельнице в течение 1,5 ч в среде диметилсульфата без или с добавлением изопропилового спирта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для получения метиловых эфиров полиоз из древесины осины, которые могут быть использованы в качестве связующего в индустрии, для повышения нефтеотдачи пластов и др.

Известны способы получения метилцеллюлозы, в которых ее получают действием алкилирующих агентов на щелочную целлюлозу или целлюлозу в присутствии концентрированных растворов едкого натра. В качестве алкилирующих агентов обычно используют метилгалогениды или диметилсульфат (Роговин З.А. Химия целлюлозы и ее производных. - М.: Химия, 1972, 520 с.). Метилцеллюлозу применяют для изготовления различных клеев (для кожи, обоев, слоистых материалов и др.), в качестве упаковочной растворимой пленки для гранулированных удобрений, основы при обрызгивании и опылении растений, связующего в бетонах, компонента буровых растворов, повышающего нефтеотдачу пластов, стабилизатора кремов для бритья и шампуней, загустителя в печатных пастах, покрытия таблеток, пилюль, стабилизатора мороженого и т.д.

Недостатками этих способов является то, что выделение целлюлозы из древесины и последующее ее метилирование с целью применения получаемых продуктов в отраслях промышленности, не требующих особой чистоты препарата, являются экономически не совсем оправданными. В способе предложено синтезировать метиловые эфиры полиоз непосредственно из древесины, что значительно уменьшает стоимость продукта. Продукты, получаемые при метилировании древесины, могут быть использованы вместо метилцеллюлозы.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению является способ метилирования целлюлозы, в результате которого получается водорастворимая метилированная целлюлоза (прототип) (Практические работы по химии древесины и целлюлозы. /Под ред. В.М. Никитина. - М.: Лесная промышленность, 1965, 412 с.). Целлюлозу в течение 1 ч обрабатывают при комнатной температуре 35%-ным раствором едкого натра. Далее алкалицеллюлозу отжимают на прессе или центрифуге до трехкратного веса, тщательно измельчают и для предсозревания оставляют на воздухе в течение 1 ч при температуре 30-40С. После предсозревания алкалицеллюлозу обрабатывают в герметически закрытом сосуде при механическом встряхивании со смесью диметилсульфата и бензола в течение 3 ч при 30С. Полученную метилцеллюлозу отделяют от жидкости, нейтрализуют, промывают кипящей водой и сушат.

Недостатком прототипа является то, что в качестве гидроксилсодержащего сырья для синтеза используется целлюлоза, предварительно выделенная из древесины. В предлагаемом изобретении указанный недостаток устраняется следующим образом: вместо целлюлозы используют весь древесный комплекс без предварительного его разделения на компоненты (целлюлозу, гемицеллюлозы, лигнин), но лигнин после метилирования в состав продуктов не входит.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при действии на древесину осины раствора гидроксида натрия и диметилсульфата получается продукт, содержащий в своем составе только метиловые эфиры полиоз. Продукты метилирования древесины имеют высокую растворимость в воде (90-98%) и относительную вязкость водных растворов 1,02-1,04.

Осуществление изобретения достигается следующим образом: навеску воздушно-сухих опилок древесины осины (размер частиц от 0,40 до 0,75 мм) выдерживают в 40%-ном водном растворе NaOH в течение 1-21 ч. Соотношение древесины и раствора гидроксида натрия составляет 1 г : 11 мл соответственно. По окончании реакции избыток щелочи удаляют фильтрованием, отжимают полученную щелочную древесину (ЩД), высушивают при 70С до воздушно-сухого состояния таким образом, что масса древесины после обработки щелочью увеличивается по сравнению с исходной приблизительно в 3 раза. Далее образец ЩД (1 г) помещают в шаровую мельницу, добавляют диметилсульфат (6,9 мл) и измельчают в течение 1,5 ч. Продукт метилирования по окончании реакции отфильтровывают, промывают этиловым спиртом для удаления непрореагировавших диметилсульфата, гидроксида натрия, а также химических соединений, образующихся в результате протекания побочных реакций. Продукт сушат сначала на воздухе, а затем в эскикаторе.

Метилирование древесины осины в различных условиях с применением изопропилового спирта, использованием в синтезе освобожденной от избытка щелочи щелочной древесины фильтрованием, отжатой и не отжатой, подвергавшейся и не подвергавшейся сушке, проведением стадии метилирования без механохимической активации сопровождается образованием продуктов, незначительно отличающихся по свойствам между собой. Условия реакций и свойства продуктов метилирования приведены в таблице (примеры 1-4).

Пример 1

Навеску воздушно-сухих опилок древесины осины (6,5 г) в течение часа выдерживают в 40%-ном водном растворе гидроксида натрия (72 мл) при комнатной температуре. Избыток щелочи удаляют фильтрованием, а полученную щелочную древесину (ЩД) отжимают, высушивают до воздушно-сухого состояния при 70С таким образом, что масса древесины после обработки щелочью увеличивается по сравнению с исходной приблизительно в 3 раза. Полученную таким образом ЩД измельчают в течение 1,5 ч в шаровой мельнице в среде диметилсульфата (45 мл). По окончании реакции продукт отфильтровывают, промывают этиловым спиртом для удаления непрореагировавших диметилсульфата, гидроксида натрия, а также химических соединений, образующихся в результате протекания побочных реакций. Продукт сушат сначала на воздухе, а затем - в эскикаторе.

Растворимость продукта в воде 96%, относительная вязкость 1,04, содержание метоксильных групп 13,8%.

Полученные продукты - порошки от белого до светло-желтого цвета, сильно сорбирующие влагу, с растворимостью в воде (1%-ные растворы) 90-98% и относительной вязкостью 1%-ных водных растворов 1,02-1,04. Методом ИК-спектроскопии показано, что полученные продукты (их водорастворимая часть) не содержат лигнина. Таким образом, при метилировании древесины диметилсульфатом образуются метиловые эфиры полиоз.