[发明专利]一种以乙酸溶性铁盐为催化剂合成醋酸纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及醋酸纤维素，尤其是涉及一种以乙酸溶性铁盐为催化剂合成醋酸纤维素的方法。

背景技术

醋酸纤维是20世纪初诞生的，于20世纪20年代初由英国试制成功并实现工业化，目前在纤维素纤维的品种中是仅次于粘胶纤维的第二大品种。它可用于制造纺织品、烟用滤嘴、片基、塑料制品等，它分为二型醋酸纤维和三型醋酸纤维。二醋片通过纺丝可制成纺织用二型醋酸纤维和烟用丝束，三醋片主要用来做感光材料的片基，亦可通过纺丝制成纺织用三型醋酸纤维。除此之外，醋酸纤维素还在塑料和膜领域有着广泛地运用。传统醋酸纤维素合成法，以冰醋酸为活化剂和溶剂，以浓硫酸为催化剂，以醋酸酐为酯化试剂进行酯化反应，由于浓硫酸的存在传统方法有腐蚀设备严重、硫酸残留、产生大量废酸等缺点。

中国专利CN103613672A公开一种以离子液体为催化剂制备醋酸纤维素的方法，将纤维素100重量份、醋酸酐300～900重量份和离子液体10～80重量份依次加入反应容器中，于温度80～120℃搅拌反应1～6h，反应物冷却至室温，每次加入乙醇或水1000～3000重量份洗涤2～3次，静置分层，取下层物质，得到醋酸纤维素。其中，离子液体为N-甲基咪唑盐酸盐，N-甲基咪唑硫酸氢盐或1-乙烯基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐中的任一种。

发明内容

本发明的目的是针对采用现有催化剂合成醋酸纤维素所存在的缺陷，提供一种以乙酸溶性铁盐为催化剂合成醋酸纤维素的方法。

本发明的具体步骤如下：

将微晶纤维素干燥后放入反应器，加入冰醋酸活化微晶纤维素，依次加入醋酸酐和铁盐催化剂，进行酯化反应后，加入去离子水沉淀出醋酸纤维，抽滤后，洗涤，烘干，即得醋酸纤维素。

所述干燥的温度可为45～85℃，干燥的时间可为4～24h；干燥后的微晶纤维素最终含水率按质量百分比最好不高于1％；所述微晶纤维素、冰醋酸、醋酸酐的配比可为(1～10)g∶(10～50)mL∶(10～30)mL，其中，微晶纤维素以质量计算，冰醋酸和醋酸酐以体积计算；所述活化的温度可为40～60℃，活化的时间可为0.5～4h；所述铁盐催化剂可采用乙酸溶性铁盐，所述乙酸溶性铁盐可选自氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁等中的一种；所述酯化反应的温度可为40～60℃，酯化反应的时间可为0.1～5h；所述洗涤可采用去离子水洗涤；所述烘干的温度可为45～85℃，烘干的时间可为4～24h。

本发明以乙酸溶性铁盐作为绿色催化剂替代浓硫酸，用于纤维素的乙酰化反应，能制备高取代度的醋酸纤维素。

本发明具有如下优点：

1、相对传统硫酸催化剂，在工业生产中不会产生大量废酸。

2、相对传统硫酸催化剂，不会发生硫酸未洗干净干燥过程中发生变色并伴有酸味，影响后期应用。

3、相对传统硫酸催化剂，铁盐催化对纤维素的腐蚀性相对更小，并且不会腐蚀设备。

4、铁盐催化剂在催化过程中表现出优异的催化效果，得到了高取代度的醋酸纤维素。

5、操作简便，有利于工业化生产。

附图说明

图1为FeCl₃催化合成的醋酸纤维素的FTIR谱图。

图2为FeCl₃催化合成的醋酸纤维素的¹HNMR谱图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。

实施例1

将微晶纤维素放置烘箱中，45℃干燥24h，随后取0.5g在105℃下测定含水率。取3g微晶纤维素于平底烧瓶中，加入30mL冰醋酸在50℃下匀速搅拌2h以活化微晶纤维素。随后加入18mL醋酸酐搅拌均匀，并加入适量的氯化铁催化剂，在50℃下酯化1h。反应结束后，加入去离子水沉淀出醋酸纤维，抽滤，用去离子水洗涤干净醋酸纤维。随后，把洗涤干净的醋酸纤维素放在烘箱中，45℃干燥24h。随后测定醋酸纤维的取代度，详见表1所示。

实施例2

将微晶纤维素放置烘箱中，45℃干燥24h，随后取0.5g在105℃下测定含水率。取3g微晶纤维素于平底烧瓶中，加入30mL冰醋酸在50℃下匀速搅拌2h以活化微晶纤维素。随后加入18mL醋酸酐搅拌均匀，并加入适量的硫酸铁催化剂，在50℃下酯化1h。反应结束后，加入去离子水沉淀出醋酸纤维，抽滤，用去离子水洗涤干净醋酸纤维。随后，把洗涤干净的醋酸纤维素放在烘箱中，45℃干燥24h。随后测定醋酸纤维的取代度，详见表1所示。

实施例3