DE926548C - Verfahren zur Herstellung von Carboxycellulose - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Carboxycellulose

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DE926548C
DE926548C DEN6053A DEN0006053A DE926548C DE 926548 C DE926548 C DE 926548C DE N6053 A DEN6053 A DE N6053A DE N0006053 A DEN0006053 A DE N0006053A DE 926548 C DE926548 C DE 926548C
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DE
Germany
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oxidation
cellulose
acid
nitric acid
sulfuric acid
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DEN6053A
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English (en)
Inventor
Hendrik Waning
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Nyma Kunstzijdespinnerij Nv
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Nyma Kunstzijdespinnerij Nv
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/02Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
    • C08B15/04Carboxycellulose, e.g. prepared by oxidation with nitrogen dioxide

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Carboxycellulose Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Carboxycellulose, bei dem ausschließlich oder hauptsächlich die primäre Hydroxylgruppe der Cellulose zu einer Carboxylgruppe oxydiert wird.
  • Wenn Cellulosematerial, wie Baumwolle, Linters oder Holzcellulose, mit Oxydationsmitteln, wie Peroxyden, Hypochloriten, Kaliumpermanganat usw., behandelt wird, entstehen im allgemeinen sowohl chemisch als auch physikalisch inhomogene Produkte von geringer Brauchbarkeit.
  • Es ist auch bekannt, daß Stickstoffdioxyd im Gegensatz zu diesen Stoffen ein selektives Oxydationsmittel für Cellulosematerial darstellt. Dieses Oxydationsmittel wirkt oxydierend auf das sechste Kohlenstoffatom des Glucoserestes des Cellulosemoleküls, an dem sich die primäre Hydroxylgruppe befindet, so daß eine Carboxylgruppe entsteht. Auf solche Weise gewonnene Oxydationsprodukte sind wertvoll wegen ihrer günstigen Eigenschaften. Zu diesen Eigenschaften gehört unter anderem die Verwendbarkeit als absorbierender Verband bei chirurgischen Behandlungen.
  • Die bekannte Oxydationsmethode hat jedoch die Nachteile, daß man das flüchtige und sehr giftige Stickstoffdioxyd benutzen muß und daß durch den bei der Oxydation auftretenden Verlust an. Stickstoffdioxyd das Verfahren ziemlich kostspielig wird.
  • Weiter erfordert diese Reaktion auch eine komplizierte Apparatur, die in hohem Maße korrosionlsfest sein muß und deshalb sehr kostspielig ist.
  • Es ist weiter bekannt, daß analoge Oxydationsprodukte aus Cellulosematerial erhalten werden, wenn man als Oxydationsmittel etwa 70%ige Salpetersäure verwendet, welche Nitrit enthält (J. Am. Chem. Soc. 7I (I949) 2200).
  • Bei dieser Oxydationsmethode fallen zwar die mit der Benutzung von Stickstoffdioxyd als Oxy- dationsmittel verbundenen Nachteile weg, aber die Oxydationsgeschwindigkeit ist sehr klein. Zur Herstellung eines Oxydationsproduktes, das in 1%iger wäßriger Natriumhydroxydlösung löslich ist, sind mindestens 72 Stunden für die Oxydation erforderlich.
  • Gemäß der Erfindung wird Carboxycellulose hergestellt durch Oxydation von Cellulose mit salpetrige Säure und Schwefelsäure enthaltender Salpetersäure. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation bei einer Temperatur von 10 bis 40° mit Mischungen aus 3 bis 2k5 Voluimprozent konzentrierter Schwefelsäure und 97 bis 75 Volumprozent 50 bis 70%iger Salpetersäure, denen etwa 1% eines Alkalinitrites zugesetzt worden ist, durchgeführt wird.
  • Die Konzentration der Salpetersäure ist insofern von Bedeutung für den Verlauf der Reaktion, als bei höheren HNO3-Konzentrationen eine unerwünschte Nitrierung einsetzt, wälirend bei niedrigen Konzentrationen die Reaktionsgeschwindigkeit sinkt. Eine günstige HNO3-Konzentration ist z. B. 65%.
  • In der Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischung sind nicht mehr als 25 Volumprozent Schwefelsäure vorhanden. Bei niedrigen Schwefelsäurekonzentrationen (z. B. 3 bis 5%) ist die Oxydationsgeschwindigkeilt niedriger als hei höheren Konzentrationen. Bei höheren Konzentrationen nimmt dagegen die Hydrolyse der Cellulose zu. Eine sehr günstige Konzentration an Schwefelsäure beträgt 10 Volumprozent.
  • Erfindungsgemäß erhält man innerhalb höchstens 24 Stunden, in vielen Fällen innerhalb weniger als 16 Stunden, ein in 1%iger wäßriger Natriumhydroxydlösung lösliches Produkt. Der große Vorteil diesies Verfahrens ist also die viel geringere Dauer der Oxydation gegenüber Nitrit enthaltender Salpetersäure. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß die Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischung billiger ist als Salpetersäure allein.
  • Man kann die oxydative Behandlung mit der Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischung durch Tränken des Cellulosematerials während der zur Erzeugung des erwünschten Carboxylgehaltes erforderlichen Zeit bei. 10 bis 40° ausführen worauf man das Oxydati'onsprodukt durch Filitrieren, Zentrifugieren und/oder Auspressen von der größten Menge Säure befreit, mit Wasser säurefrei auswäscht und trocknet.
  • Das Trocknen soll vorzugsweise bei nicht zu hoher Temperatur erfolgen, z. B. bei 50 bis 60°.
  • Man kann. auch bereits mach kurzer Reaktionisdauer, z. B. 1 Stunde, das. Gellulosemateriel. von der größten Menge Säure befreien, die Masse unter sonst gleichen Bedingungen in einem geschlossenen Gefäß lagern lassen und nach der Oxydation mit Wasser auswaschen und trocknen.
  • Weiterhin kann man, um das Tränken. und Auspressen zu vermeiden, die zur Oxydation benötigte Menge Oxydationsmittel über das Cellulosematerial durch Sprühen oder Kneten fein verteilen.
  • Weil die Oxydationsgeschwindigkeit unter anderem von dem Verhältnis Oxydationsmittel zu Cellulosematerial abhängig ist, muß man zwecks Erzielung einer Oxydationsgeschwindigkeit, welche nicht wesentlich unter der obenerwähnten liegt, mindestens zwei Gewichtsteile Oxydationsmittel auf ein Gewichtsteil Cellulosematerial verwenden.
  • Die Temperatur, bei der die oxydative Behandlung des Cellulosematerials stattfindet, kann von 10 bis höchstens 40° variieren und beträgt vorzugsweise 30 bis 35°. Der Stickstoffgehalt der gemäß der Erfindung erhaltenen Oxydationsprodukte liegt unter 0,5%, in der Regel unter 0,2%, so daß nahezu keine Nitrierung stattfindet.
  • Carboxycellulosen mit einem hohen Oxydationsgrad, d. h. Produkte, welche 12 Gewichtsprozent oder mehr an Carboxylgruppen enthalten, sind in verdünnten alkalischen Flüssigkeiten, wie z. B.
  • 1%iger Natriumhydroxydlösung oder 1%iger Ammoniak- oder Sodalösung, löslich. Die Alkalisalze sind in Wasser löslich, die Salze von mehrwertigen Metallen nicht. Die genannten Oxydationsprodukte sind weiterhin löslich in Körperflüssigkeiten, wie Blut, was ihre bekannte Anwendung als absorbierender Verband für chirurgische Zwecke ermöglicht.
  • Unter dem Ausdnuck Cellulosematerial soll alles hauptsächlich aus Cellulose bestehende Material, wie Baumwollinters, Holzcellulose, regenerierte Cellulose, Textilien aus Baumwolle, Leinen oder regenerierter Cellulose, Papier usw., verstanden werden.
  • Gemäß der Erfindung kann Baumwolle in Form von Fäden oder Geweben aber auch als Faser oxydiert werden; in letzterem Falle können die Fasern in der üblichen Weise versponnen und weiter verarbeitet werden.
  • Die Erfindung wird an Hand. einiger Beispiele erläutert: 1. 1 Gewichtsteil lufttrockene Holzcellulose wird 16 Stunden bei 30° in 20 Gewichtsteile einer Mischung getaucht, die aus 90 Volumteilen 65%iger Salpetersäure, 10 Volumteilen konzentrierter Schwefelsäure und 1 Gewichtsteil Natriumnitrit besteht. Danach wird das Oxydationsprodukt filtriert, mit Wasser säurefrei ausgewaschen und getrocknet.
  • Das Pro;dukt hat einen Carboxylgehalt von un gefähr 16% und löst sich Leicht vollständig in einer 1%igen wäßnigen Natriumhydroxydlösung. Läßt man in der genannten Oxydationsmischung die Schwefelsäure weg, so erhält man einen CareboxyL-gehalt von 10 O/o, und das Produkt löst sich nicht völlig in 1%iger Natronlauge auf. Um auch ohne Schwefelsäure einen Carboxylgehalt von 16% zu erhalten, müßte die Reaktionsdauer bis auf ungefähr 40 Stunden verlängert werden.
  • 2. 1 Gewichtsteil lufttrockene Holzcellulose wird in einer Mahl- und Knetmaschine mit 2,5 Gewichtsteilen der in Beispiel 1 genannten Säuremischung gemischt. Nach ½ bis 3/4 Stunde Mahlen wird die Masse 24 Stunden bei 30° in einem geschlossenen Gefäß aufbewahrt. Danach wird das Oxydationsprodukt ausgewaschen und getrocknet. Der Carboxylgehalt ergibt sich dann zu 12,9%, und das Produkt löst sich leicht in 1%iger wäßriger Natriumhydroxydlösung.
  • 3. 1 Gewichtsteil gebleichte Baumwollfaser wird gemäß Beispiel 1 behandelt. Das nach dem Trocknen erhaltene Produkt kann in üblicher Weise gekrempelt, gesponnen und weiterverarbeitet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Carboxycellulose durch Oxydation von Cellulose mit salpetrige Säure enthaltender Salpetersäure, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation bei einer Temperatur von 10 bis 400 mit Mischungen aus 3 bis 25 Volumprozent konzentrierter Schwefelsäure und 97 bis 75 Volumprozent 50 bis 70%iger Salpetersäure, denen etwa I°/o eines Alkalinitrits zugesetzt worden ist, durchgeführt wird.
    Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1 784 945; F a b e l, Nitrocellulose, 1950, S. 30 bis 31.
DEN6053A 1951-09-21 1952-09-09 Verfahren zur Herstellung von Carboxycellulose Expired DE926548C (de)

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DE (1) DE926548C (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1784945A (en) * 1928-06-27 1930-12-16 Louis A Pinck Method of nitrating cellulose

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1784945A (en) * 1928-06-27 1930-12-16 Louis A Pinck Method of nitrating cellulose

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