[发明专利]纤维素醚衍生物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维素醚衍生物的制造方法。

背景技术

纤维素醚衍生物具有多方面用途。例如，羟乙基纤维素用作涂料、化妆品、建材、增粘剂、粘着剂、医药品等的分散剂、稳定剂等的配合组合物，或是用作其他纤维素醚衍生物的起始原料。另外，羟丙基纤维素用于医药用制剂中的添加剂、涂层剂组合物等。

另外，阳离子化羟烷基纤维素等阳离子性纤维素醚衍生物用于洗发剂和润丝(rinse)、护发素(treatment)、调理剂(conditioner)等洗净剂组合物的配合成分或分散剂、改质剂、凝集剂等。

作为羟乙基纤维素所代表的纤维素醚衍生物的制造方法，已报道使用环氧乙烷等环氧化合物作为醚化剂的方法(例如参照专利文献1、2)。一般情况下，并不是直接将醚化剂作用于纤维素，而是首先在纤维素中以浆液的状态混合大量水以及大大过量的氢氧化钠等碱金属氢氧化物来制成碱纤维素，有必要进行所谓碱纤维素化或被称作丝光化的纤维素活性化处理，再将醚化剂作用于该已活化的纤维素，从而得到纤维素醚。

在碱纤维素化工序中，为了从制备的碱纤维素中除去过量的碱和水，而进行过滤及压榨的操作。然而，即使进行该过滤及压榨操作，通常碱纤维素中都会残留与碱纤维素相等质量以上的水。而且该碱纤维素被认为纤维素分子中的大部分羟基成为醇化物，实际上，纤维素分子中每葡萄糖单位通常含有1～3摩尔量左右、至少含有1摩尔量以上的碱。

由于在该碱纤维素化处理过的碱纤维素中添加环氧乙烷，发生与碱纤维素化处理后残留的与碱纤维素相等质量以上的水或者环氧乙烷的反应(水合)，因此，生成大量的乙二醇等副产物。

另外，虽然与该环氧乙烷的反应通常在浆液状态下进行，但是为了在该浆液的状态下更有效地进行反应，有时不仅仅添加水，还会添加各种极性溶剂。例如在上述专利文献1及2中公开了添加叔丁醇和甲基异丁基酮等与水不容易相溶的极性溶剂，反应后将溶剂与水相分离并回收的方法。然而，只要不能大幅减少碱量及水量，则同时大幅降低大量中和盐以及乙二醇等副产物在实际上是困难的。

而且，羟丙基纤维素是通过碱纤维素和作为醚化剂的环氧丙烷的反应来得到，一般采用利用大量溶剂的浆法(例如，参照专利文献3～6)。作为溶剂，例如，在专利文献3中公开了使用烃溶剂和极性溶剂的混合溶剂的方法，其中，烃溶剂为苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷等，极性溶剂为异丙醇、叔丁醇等；在专利文献4中公开了使用异丙醇、叔丁醇、丙酮、四氢呋喃、二氧六环等亲水性极性溶剂的方法；在专利文献5中公开了使用甲基异丁基酮等碳原子数为6～10的脂肪族酮的方法；在专利文献6中公开了除了使用脂肪族酮、低级醇以外，还使用乙二醇二甲醚，二乙二醇二甲醚等(聚)乙二醇二烷基醚类的方法。然而，上述任意方法都存在如上所述的同样问题，如由于必须使用碱纤维素，因而很难抑制丙二醇等的生成，而且，由于碱纤维素化处理中所用的过量碱产生大量中和盐，因而反应后必须进行除去大量中和盐的操作等问题。

另一方面，已提出了在纤维素醚衍生物中引入具有比羟乙基的亲水性高的甘油基作为取代基，即，使用缩水甘油代替环氧乙烷作为亲水性醚化剂的液相反应(例如参照非专利文献1及专利文献7)。在非专利文献1中公开了使用含氯化锂的二甲基乙酰胺作为溶剂，进而添加碱催化剂，在纤维素上加成缩水甘油的均相反应方法。然而，该方法中存在纤维素的溶解中须进行脱水等前处理，而且缩水甘油对纤维素的反应效率低等问题。

另外，专利文献7中公开了使用含有四丁基氟化铵这样的季铵卤化物的二甲基乙酰胺作为溶剂，进而添加碱催化剂，在纤维素上加成缩水甘油的均相反应方法。然而，该方法由于所使用的季铵卤化物极为高价，而且与上述方法同样，由于纤维素的溶解度不充分因而需要大量的溶剂，因此，从生产效率等工业上的观点出发，该方法也存在很多问题。

另外，作为阳离子化羟烷基纤维素，特别是阳离子化羟乙基纤维素的制造方法，一般情况下，并不是直接阳离子化纤维素，而是使纤维素与环氧乙烷等醚化剂反应成为纤维素醚之后，再与缩水甘油基三烷基氯化铵等阳离子化剂进行反应的方法。该方法存在如上所述同样的问题，如由于在纤维素醚化中，必须进行碱纤维素化处理，因而难以抑制乙二醇等的生成，而且由于碱纤维素化处理中所用的过量碱产生大量中和盐，因而反应后必须进行除去大量中和盐的操作等问题。