[发明专利]一种高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯，本发明还涉及一种高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯的制备方法，属于纤维素脂类衍生物领域。

背景技术

醋酸丁酸纤维素（简称ＣＡＢ）是由纤维素、醋酸酐和丁酸酐经酯化反应制得的一种纤维素有机酸酯。ＣＡＢ能与多种合成树脂相容，柔韧性、耐寒性、流平性、色泽保持性良好，并且抗老化、不泛黄，是当代汽车漆、摩托车漆、家俱漆、油墨、制笔等行业技术发展的重要助剂。

目前国内生产的醋酸丁酸纤维素中丁酰基含量较低且不稳定。中国专利申请号为：200810106426.X的专利公开了一种制备醋酸丙酸纤维素或醋酸丁酸纤维素的方法，该方法包括以下步骤：a.将纤维素与能够溶解纤维素的离子液体混合，得到含有纤维素的离子液体溶液；b.将1)乙酰化和丙酰化试剂或2)乙酰化和丁酰化试剂加入含有纤维素的离子液体溶液中，在40-120℃反应1-24小时，优选1-12小时，得到反应混合液；c.向所述的反应混合液中加入C₁-C₃的低级脂肪醇，过滤含有低级脂肪醇的反应混合液；d.将过滤得到的固体干燥后，得到醋酸丙酸纤维素或醋酸丁酸纤维素。该方法使用离子液体为溶剂，不需要任何催化剂，具有工艺简单、无污染的优点。但是生产的纤维素效率低、丁酰基含量低，反应温度高，反应时间较长。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯及其制备方法，可以得到丁酰基含量48～53%、乙酰基含量≤4%的醋酸丁酸纤维素，产品性能稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯，其创新点在于：包括以下成分：木浆600重量份、丁酸800～1200重量份、丁酐2500～3500重量份、醋酐20～40重量份，占木浆总重量份5～10%的浓硫酸催化剂。

本发明的另一个目的是提供一种高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯制备方法，其创新点在于：具体包括以下步骤：

（1）配量份的木浆先用370重量份丁酸喷淋，然后放在25℃～30℃温度下活化12～15h；

（2）将剩余量的丁酸和配比量的丁酐、醋酐、浓硫酸催化剂进行混合，并将混合液冷却至-15℃～20℃待用；

（3）将步骤（1）中活化后固体在2～5min内投入到步骤（2）的冷却液，充分搅拌，调节冷却液的冷却量控制反应升温速率，使最终酯化反应体系中的温度不超过55℃，反应时间设置为60min～180min；

（4）向步骤（3）的反应体系中加入醋酸镁溶液，来中和掉配比量的40%～60%浓硫酸催化剂；然后再加入1250重量份浓度为60%～70%醋酸溶液进行水解，水解温度60～70℃，水解时间4～6h；

（5）水解反应结束后，继续加入醋酸镁溶液直至中和掉剩余量的浓硫酸催化剂；

    （6）将步骤（5）混合物中的物料和水在充分搅拌情况下进行层析，然后依次进行常规过滤、洗涤、烘干步骤得到成品。

进一步的，所述步骤（3）中的固液投料比控制在1：5.5～7.5。

进一步的，所述木浆为粉碎的木浆，粉碎后的短绒长度≤1mm。

进一步的，所述步骤（3）反应体系中液体成分丁酰基比例≥99%。

进一步的，所述步骤（3）的水解反应过程开始前，控制反应体系初始水份在5%～10%。

进一步的，所述步骤（6）中所得醋酸丁酸纤维素成品丁酰基含量≥48%。

 本发明的有益效果如下：

（1）本发明的高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯，按照特定配方配量的组合后，可以得到丁酰基含量≥48%、乙酰基含量≤4%的醋酸丁酸纤维素，产品性能稳定。

（2）本发明的高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯，液体酸催化剂选用浓硫酸，具有反应快，效果好，用量少的优点。

（3）本发明的高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯制备方法，步骤简单、制备周期短，制备条件不苛刻易达到，适合工业化生产，特别的，将活化后固体在2～5min内投入到冷却液，保证了后续反应的快速进行的同时，保证了产品的质量，可以得到丁酰基含量48%～53%。

（4）本发明的高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素混合酯制备方法，将活化温度设置在25℃～30℃，反应体系温度设置在不大于55℃，保证后续反应过程在最佳条件下进行，加快反应效率。