Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при производстве нитроцеллюлозных лаков, взрывчатых веществ, фармакологических препаратов и особо чистых соединений. Сущность изобретения: целлюлозу обрабатывают при (-30) - (20)С азотной кислотой, содержащей 5 - 30 мас. % N2O5 и не более 0,5 мас. % N2O4 , до содержания N2O5 в кислоте не менее 1 - 2 мас. % . 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2012563
Класс(ы) патента: C08B5/02
Номер заявки: 4919211/05
Дата подачи заявки: 28.01.1991
Дата публикации: 15.05.1994
Заявитель(и): Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина
Автор(ы): Музыкин А.Ю.; Преждо В.В.
Патентообладатель(и): Музыкин Алексей Юрьевич
Описание изобретения: Изобретение относится к производству органических высокомолекулярных соединений, а именно к способам получения высокоазотных нитратов целлюлозы, и может быть использовано при производстве нитроцеллюлозных лаков, взрывчатых веществ, а также фармакологических препаратов и особо чистых соединений.
Известен способ получения нитратов целлюлозы обработкой целлюлозы парами раствора пентоксида азота в азотной кислоте при концентрации N2O5 5-35 мас. % , температуре 10-40оС, под атмосферным давлением. После нитрации продукт промывают несколько раз дистиллированной водой (1).
Недостатками данного способа является значительная техническая сложность его осуществления и достаточно большая продолжительность процесса нитрации (1-6 ч).
Целью изобретения является упрощение способа.
Эта цель достигается тем, что в способе получения нитратов целлюлозы обработкой целлюлозы азотной кислотой, содержащей 5-30 мас. % N2О5, обработку осуществляют в жидкой фазе до содержания N2O5 в кислоте не менее 1-2 мас. % при исходном содержании N2O4 в азотной кислоте не менее 0,5 мас. % и температуре (-30)-(20)оС.
Полученный нитрат целлюлозы промывают сухим органическим растворителем. Процесс нитрации ведут при (-30)-(+20)оС и заканчивают при степени срабатывания пентоксида азота меньшей 100% (остаточная концентрация N2O5 более 1-2 мас. % ). Несколько меньшей - определяется исходя из требуемого содержания азота в продукте, а также чувствительности и инерционности приборов или методов, контролирующих концентрацию пентоксида азота в реакционной смеси. Для процессов, протекающих в больших объемах, необходимо кроме того учитывать наличие локальных концентрационных отклонений.
Наличие остаточной концентрации пентоксида азота в реакционной смеси позволяет вести процесс без образования свободной воды, вызывающей набухание волокна и, таким образом, значительно увеличить скорость нитрации целлюлозы и дает возможность повысить содержание азота в продукте вплоть до максимального (14,14% ). В связи с тем, что используемые для нитрации растворы содержат малое количество тетроксида азота, он не оказывает деструктирующего влияния на целлюлозу и не снижает степень замещения продукта. Таким образом, степень полимеризации получаемого продукта практически равна степени полимеризации исходной целлюлозы.
Благодаря положительному влиянию на кинетику процесса отсутствия свободной воды, нитрацию целлюлозы растворами пентоксида азота высокой концентрации можно вести достаточно эффективно при низких температурах -до (-30)оС, что определяется устойчивым фазовым состоянием системы пентоксид азота - азотная кислота. В случае нитрации при низких температурах за счет высокой вязкости нитрующего раствора и затрудненного массообмена выравнивается распределение нитрующего агента по субстрату и следовательно повышается однородность мономерного состава нитрата целлюлозы. Кроме того, при низких температурах целлюлоза не подвергается окислительной деструкции, что также положительно оказывается на качество получаемого продукта (молекулярно-массовом распределении, растворимости, стабильности, чистоте и т. д. ).
При остаточной концентрации пентоксида азота меньшей 2 мас. % не удается достичь содержания азота в продукте более 14% даже при существенном увеличении продолжительности реакции.
При остаточной концентрации N2O5, меньшей 1 мас. % , процесс нитрации целлюлозы раствором пентоксида азота мало чем отличается от нитрации безводной азотной кислотой и практически не дает увеличения скорости реакции при одинаковых температурах.
При значительном снижении концентрации N2O5 в процессе нитрации (более 4-5% ) наблюдается постепенное ухудшение однородности мономерного состава продукта, особенно при начальных концентрациях пентоксида азота менее 15 мас. % в области низких температур.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
Процесс ведут в термостатированной емкости, температуру которой варьируют от 20 до -30оС. Давление атмосферное. Концентрацию пентоксида азота в нитрующей смеси изменяют дискретно от 5 до 30 мас. % . Концентрации N2O5 и N2O4 в растворе определяют тетриметрически от аликвоты, взятой от начала реакции. Время реакции отсчитывают от момента погружения первой навески целлюлозы в раствор пентоксида азота в азотной кислоте. Окончанием реакции считают момент погружения нитропродукта в первую порцию сухого органического растворителя.
П р и м е р 1. Навески высушенной хлопковой целлюлозы, каждая массой по 2 г, вносят при интенсивном перемешивании в термостат, содержащий нитрирующую смесь следующего состава: N2O5 10,00 мас. % , HNO3 89,88 мас. % , N2O4 0,12 мас. % . Температуру термостата поддерживают равной -10 ± 0,1оС. При продолжительности нитрации 10 ч получен продукт с содержанием азота 14,11% . Остаточная концентрация пентоксида азота в реакционной смеси составляет 7,51 мас. % .
П р и м е р 2. Процесс ведется аналогично примеру 1.
Исходный состав нитрующей смеси: N2O5 5,00 мас. % , HNO3 89,88 мас. % , N2O4 0,12 мас. % . Температура процесса 10±0,1оC. При продолжительности процесса 6 ч получена нитроцеллюлоза с содержанием азота 12,91% . Остаточная концентрация пентоксида азота в реакционной смеси составляет 0,89 мас. % .
П р и м е р 3. Нитрация ведется аналогично примеру 1.
Состав нитрующей смеси: N2O5 25 мас. % , HNO3 74,47 мас. % , N2O4 0,53 мас. % . Температура процесса 20 ± 0,1оС. Продолжительность процесса 12 ч. Остаточная концентрация пентоксида азота в смеси 22,41 мас. % . Содержание азота в полученной нитроцеллюлозе составляет 14,07% .
Таким образом, заявляемый способ особенно при низких температурах позволяет получать нитраты целлюлозы, обладающие высокой чистотой, а также совершенно обезвоженные, что может найти применение в фармацевтической промышленности, тонком органическом синтезе, при производстве особо чистых веществ.
Следует также отметить, что заявляемый способ является экологически безопасным, т. к. в результате нитрации не образуется токсичных или трудно утилизируемых отходов или побочных продуктов.
Заявляемый способ может быть использован для получения нитратов целлюлозы как в лабораторной практике, так и в промышленности и пригоден и для периодических, и для непрерывных технологических методов нитрации.
По описанной в примере 1 методике были проведены примеры 4, результаты которых представлены в таблице.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ обработкой целлюлозы азотной кислотой, содержащей 5 - 30 мас. % N2O5, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, обработку осуществляют в жидкой фазе до содержания N2O5 в кислоте не менее 1 - 2 мас. % , при исходном содержании N2O4 в азотной кислоте не более 0,5 мас. % и температуре от -30 до 20oС.