178254. lajstromszámú szabadalom • Eljárás megnövelt vízgőzszorpciós képességű, I vagy II szerkezeti modifikációjú dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz származékok előállítására
3 178254 4 A találmány célja az említett hátrányok kiküszöbölése, és olyan I és II szerkezeti modifikációjú dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékok előállítása, amelyek nagy vízgőzszorpció képességgel, nagy reaktivitással rendelkeznek és csekély színeződést mutatnak. A találmány értelmében olyan I vagy II szerkezeti modifikációjú dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékokat állítunk elő, amelyek az I szerkezeti modifikáció esetében legfeljebb 1,6 súly% nitrogént és a II szerkezeti modifikáció esetében legfeljebb 6,3 súly% nitrogént tartalmaznak és jellemzőjük, hogy 20 C° hőmérsékleten 63% relatív nedvesség-tartalom mellett az I szerkezeti modifikáció esetén 7,5—14% vízgőzt és a II szerkezeti modifikációjú cellulóz-származékok esetén 11,5—36% vízgőzt szorbeálnak. A találmány szerint előállított dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékok, amelyek vízgőzszorpciós képessége nagyobb — azonos nitrogén-tartalom mellett —, mint az ismert esetekben, szerkezetileg jobban hozzáférhetők (azaz a porozitásúk, intermolekuláris szerkezetük és duzzadóképességük kedvezőbb), reakcióképességük például az acetilezési reakcióknál nő, kevésbé színeződnek el és, mint említettük, a tudomány és technika különböző ágazataiban alkalmazhatók. Különösen előnyösek azok az I vagy II szerkezeti modifikációjú dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékok, amelyek a szerkezeti modifikációtól függően 1,6, illetve 6,3 súly% nitrogént tartalmaznak, s 63% relatív nedvesség-tartalom és 20 C° hőmérséklet mellett az I szerkezeti modifikáció esetén vizgőzszorpciójuk 14% és II szerkezeti modifikációjú cellulóz-származékok esetén 36%. A fenti tulajdonságú dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékokat a találmány szerint úgy állítjuk elő, hogy az I vagy II szerkezeti modifikációjú dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékokat, amelyek a szerkezeti modifikációtól függően legfeljebb 1,6 súly%, illetve legfeljebb 6,3 súly% nitrogént tartalmaznak és 20 C°-on 63% relatív nedvesség-tartalom mellett legfeljebb 7,3%, illetve legfeljebb 11%-os vízgőzszorpciós képességgel rendelkeznek, ecetsavval vagy ennek vizes oldatával kezeljük, ami mellett 1 mól dietil-amino-hidroxi-propil-csoportra legalább 0,1 mól ecetsavat számítunk. Az I vagy II szerkezeti modifikációjú dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékokat, amelyek a szerkezeti modifikációnak megfelelően legfeljebb 1,6 súly%, illetve legfeljebb 6,3 súly% nitrogént tartalmaznak és 20 C° hőmérsékleten 63% relatív nedvesség-tartalom mellett rendszerint 5,6—5,7%, illetve 9% vízgőzt szorbeálnak, célszerűen ecetsavval vagy e sav vizes oldatával kezeljük. A kiindulási dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékok ecetsavas kezelése során célszerűen 1 mól dietil-amino-hidroxi-propil-csoportra legalább 1 mól ecetsavat számítunk. Abban az esetben, ha a kiindulási cellulóz-származékokat ecetsavval kezelve a kapott terméket nem rögtön az előállítás után használjuk fel, úgy célszerűen a kapott terméket az ecetsav eltávolítása céljából vízzel mossuk, majd 20—30 C° hőmérsékleten szárítjuk. A találmány szerint bármilyen eredetű (például natív- vagy regenerált cellulózból készült) és formájú (papír, szövet, cérna, film stb.) dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz anyagokat alkalmazhatunk. A kezelést végezhetjük légszáraz, valamint nedves állapotú ismert eljárással előállított dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-anyagokon. Az utóbbi esetben kizárjuk a közbenső szárítást. Az I vagy II szerkezeti modifikációjú, nagy reakcióképességű és vízgőzszorpciós képességű dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékok előállítását az alábbiak szerint kivitelezzük : Az I vagy II szerkezeti modifikációjú kiindulási dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékokat ecetsavval vagy a sav oldataival nedvesítjük, ami mellett 1 mól dietil-amino-hidroxi-propil-csoportra 0,1 mól, előnyösen legalább 1 mól ecetsavat számítunk. A kiindulási cellulóz-származékok kezelésénél a cellulóz-anyagnak a folyadékhoz való súlyarányát az anyag egyenletes nedvesedési képességétől függően kedvezően állítjuk be, ami mellett az ecetsavnak a dietil-amino-hidroxi-propil-csoporthoz való mólaránya legalább 0,1: 1 kell hogy legyen. A felhasznált ecetsav koncentrációja az előállítandó termék vízgőzszorpciós képességét döntően nem befolyásolja. így a koncentrációt bizonyos technológiai meggondolások alapján választjuk meg. A találmány szerinti ecetsavas kezelés folyamán kémiai reakció nem megy végbe. Az ecetsav hatására valószínűleg meggyengülnek a makromolekulán belüli hidrogénkötések, és így a cellulóz hidrofil csoportjai jobban hozzáférhetővé válnak a vízmolekulák számára. Abban az esetben, ha a kapott terméket a későbbiekben jégecet jelenlétében (az aktiválást segíti elő mint reakcióközeg) ecetsavanhidriddel vagy acetilkloriddal acetilezésnek vetjük alá, a találmány szerinti eljáráshoz is alkalmazhatunk jégecetet. Célszerűen azonban az acetilezési reakció előtt az elhasznált ecetsavat frissel helyettesítjük. Amennyiben a kapott terméket a továbbiakban vizes közegben használjuk fel, úgy célszerűen az ecetsavas kezelést hígított ecetsav-oldattal végezzük, majd a terméket vízzel mosva, savmentesítjük. Az eeetsav koncentrációja jelentős mértékben befolyásolja a kapott termék színét. Az 1. táblázatban különböző dietil-amino-hidroxi-propil-cellulóz-származékokból vett minták színét tüntetjük fel a különböző koncentrációjú ecetsavval való kezelés előtt és után. 1. táblázat Minta színe etil-epoxi-propil -aminnal való aminálásának körülménye gén-tartalom súly% ecetsavas kezelés nélkül 2%-os ecetsavas oldattal való kezelést követően jégecettel való kezelést kővetően 20%-os NaOH oldat jelenlétében 95 C°-on 2,8 barna sárga világos 20%-os NaOH oldat jelenlétében 95 C°-on 1,4 világos sárga fehér víz jelenlétében 60 C°-on 1,0 barna világos fehér _ víz jelenlétében 95 C°-on 1,6 sárga sárga világos fehér sárga . 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
