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Verfahren zur Gewinnung vors Cellulosebenzyläthern Es ist bekannt,
daß bei der Gewinnung von Cellulosebenzyläthern aus Alkalicellulose und Benzylchlorid
völlig lösliche Benzyläther nach dem Einstufenverfahren nur oberhalb einer bestimmten
Minimalkonzentration der. Tauchlauge erhalten werden können. In gleicher Weise macht
man bei der Weiterbenzylierung zunächst niedrigbenzylierter unlöslicher oder nur
teilweise löslicher Benzvläther die Er@ahrung, daß, um völlig lösliche Produkte
zu erhalten, die Alkalikonzentration der Tauchlauge höher gewählt werden muß als
bei der ersten Stufe (Mehrstufenv erfahren, vgl. O k a d a , Cellulosechemie 193r,
S. 11).
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Die genannten Umstände erschweren die Gewinnung einer hochwertigen,
wenig depolymerisierten- Benzylcellulose, denn die für die Gewinnung völlig löslicher
Produkte erforderlichen Alkalikonzentrationen liegen bereits so hoch, daß ihnen
bei den notwendigen Temperaturen ein starker depolymerisierender Einfluß auf die
Cellulose zukommt.
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Es wurde gefunden, daß auch mit weniger konzentrierten Laugen, als
zur Durchführung der erwähnten Verfahren erforderlich ist, lösliche Benzy läther
erhalten «-erden können, sofern man während des Benzy lierungsvorganges die anfängliche
Alkalikonzentration .(auf die wäßrige Phase bezogen) im Reaktionsgemisch durch Zugabe
frischen Alkalis nach Maßgabe der Reaktionsgeschwindigkeit auf konstanter Höhe hält.
Man gewinnt auf diese Weise wenig depolymerisierte, hochviskoslösliche Benzyläther,
die sich auch durch ihre Homogenität auszeichnen.
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Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, den während der Benzylierungsreaktion
eintretenden Alkaliverbrauch mehr oder weniger kontinuierlich zu ergänzen (vgl.
z. B. Patent 505 797). Gegenüber diesen bekannten Verfahren ergibt sich der
Unterschied, daß bei ersteren weder Absicht noch Möglichkeit besteht, die Reaktion
unter der nunmehr als wesentlich erkannten Konstanthaltung der Laugenkonzentration
durchzuführen. Voraussetzung hierfür ist nämlich die Kenntnis der Umsetzungsgeschwindigkeit
des Alkalis in den verschiedenen Reaktionsstadien, die, wie durch eingehendes Studium'
des Reaktionsverlaufes festgestellt wurde, durchaus nicht linear erfolgt. Die als
Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit geltenden, während der Reaktion in bestimmten
Zeitabständen verbrauchten und daher frisch zuzusetzenden Alkalimengen ermittelt
man z. B. in folgender Weise: Alkalicellulose, bereitet mit einer Alkalilauge von
der gewählten Konzentration, und Benzylchlorid werden in entsprechenden i@-l;engen
in einem mit Rückflußkühler und Rührvorrichtung versehenen Reaktionsgefäß erhitzt.
Nach einer angemessenen, im Verhältnis zur gesamten Reaktionsdauer kleinen Frist
wird die Benzylierung unterbrochen und der
stattgefundene Alkaliverbrauch
ermittelt. Hierauf wiederholt man die Benzylierung in derselben Weise, unterbricht
aber nach Ablauf der gewählten Frist die Reaktion nicht, sondern setzt die ermittelte
Alkalimenge dem Reaktionsgemisch zu. Die Benzy lierung wird fortgeführt und erst
nach einer weiteren Frist unterbrochen, wobei man den neuerlich eingetretenen Alkaliv
erbrauch ermittelt. In dieser Weise wird fortgefahren, bis man den Alkaliverbrauch
für die ganze Reaktionsdauer bis nahe zu dem Zeitpunkte festgestellt hat, in dem
eine lösliche Benzylcellulose entstanden ist.
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Es zeigt sich, daß der Alkaliverbrauch während der Reaktion nicht
gleichmäßig erfolgt, sondern ein Maximum erreicht, um dann allmählich abzufallen.
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Nach Maßgabe der auf vorstehende oder ähnliche Art ermittelten Mengen
wird das Alkali dem Benzylierungsgemisch in bestimmten Zeitabständen portionsweise_
z. B. in gepulverter Form zugegeben. Führt man indessen die Benzylierung unter Abdestillieren
des im Reaktionsgemisch vorhandenen Wassers aus, so ist es auch möglich, das fehlende
Atznatron, gelöst in einer dem abdestillierten Wasser äquivalenten Wassermenge,
hinzuzufügen.
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Ist man bei dem vorstehend gekennzeichneten Verfahren bis nahe an
den Punkt herangekommen, in dem Lösung der entstandenen Benzylcellulose eintritt,
so unterbricht man zweckmäßig den weiteren Alkalizusatz. Wird die Reaktion unter
Rückfluß ausgeführt, so wird vorteilhaft von diesem Zeitpunkt ab das im Reaktionsgemisch
vorhandene Wasser durch Destillation entfernt und der gewonnene Benzyläther der
Cellulose isoliert. Auch ist es unter Umständen angebracht, die während der Konstanthaltung
der Alkalikonzentration niedrig gehaltene Temperatur in diesem Stadium zu erhöhen.
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Das beschriebene Verfahren besitzt außer den bereits eingangs genannten
Vorzügen den Vorteil, die als unerwünschte Reaktion nebenher laufende Verharzung
von Benzylchlorid relativ gering zu halten. Beispiel 25 Teile Cellulose, beispielsweise
in Form von Linters, werden mit 25°1oiger Lauge mercerisiert und auf 75 Teile abgepreßt.
Nach Zugabe von 3oo Teilen Benzylchlorid wird die zerfaserte Alkalicellulose bei
einer Temperatur von etwa i2o° unter Rückfluß und Rühren benzyliert. Während der
Reaktion werden in den nachstehend angegebenen Zeiträumen folgende Mengen Alkali
pulverförmig zugegeben:
| Alkalimengen Zeit v om Beginn der |
| Reaktion gerechnet |
| 2 Teile................ 15 Min- |
| 5 - ................ 30 - |
| 4 - ................ 45 - |
| 3.3 - ................ z Std. 15 - |
| 2,4 - r............... z - 45 - |
| 2,6 - ................ 2 - 15 |
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Nach Ablauf von 3 bis 312 Stunden wird am absteigenden Kühler so lange weiter erhitzt,
bis die Hauptmenge des im Reaktionsgemisch befindlichen Wassers abdestilliert ist.
Die Benzylcellulose wird hierauf in bekannter Weise gefällt und gereinigt.