[发明专利]在乙酰化催化剂的存在下使木材乙酰化的方法

说明书

本发明描述了用于使木材乙酰化的方法，包括用包含乙酸酐和/或乙酸的乙酰化试剂处理木材和经历乙酰化条件，其中乙酰化反应在乙酰化催化剂的存在下进行，所述乙酰化催化剂包含有机酸的盐，其中所述有机酸为羧酸、酚或取代酚，其中所述羧酸选自芳族羧酸、中链饱和一元羧酸、酮酸、二元羧酸、三元羧酸、羟基酸、氨基酸及其衍生物。

本发明涉及木材的乙酰化，并且特别地涉及其中在乙酰化催化剂的存在下使木材乙酰化的方法。本发明还提供了乙酰化木材和特定化合物作为用于使木材乙酰化的催化剂的用途。

木材的乙酰化用于使木材和木质纤维素材料的尺寸和/或耐生物性稳定。乙酰化通常包括乙酸酐和/或乙酸与木材中的纤维素、半纤维素和木质素的游离羟基的酯化反应。

在本领域中，对于木材的乙酰化反应，催化剂是已知的。这样的催化剂包括例如乙酸盐(如乙酸钾和乙酸钠)或含氮的杂环化合物(如吡啶和4-二甲氨基吡啶)。

然而，乙酸盐具有腐蚀镀锌钢的缺点。已知吡啶衍生物是有毒的并因此是乙酰化木材中不期望的杂质。进一步期望提供新的用于木材乙酰化的催化剂。优选地，催化剂应该不具有上述缺点或者具有程度小得多的这些缺点。

为了解决至少一些上述期望，在一个方面中，本发明提供了用于使木材乙酰化的方法，包括用包含乙酸酐和/或乙酸的乙酰化试剂处理木材和经历乙酰化条件，其中乙酰化反应在乙酰化催化剂的存在下进行，所述乙酰化催化剂包含有机酸的盐，其中所述有机酸为羧酸、酚或取代酚，其中所述羧酸选自芳族羧酸、中链饱和一元羧酸、酮酸、二元羧酸、三元羧酸、羟基酸、氨基酸及其衍生物。

在另一个方面中，本发明提供了包含如本发明中所述的催化剂的乙酰化木材。

在又一个方面中，本发明提供了如上所限定的有机酸的盐作为用于使木材乙酰化的催化剂的用途。

木材的乙酰化是本领域已知的。就“木材”而言，应理解为可用于制造工程木制品(如纤维板)的任何木质纤维素材料如实木板，还有呈纤维、碎片、颗粒、薄片、束等形式的木材。

可以使用如本发明中所限定的催化剂的乙酰化反应类型没有特别限制。通常，乙酰化反应包括用乙酰化试剂处理木材和经历乙酰化条件。乙酰化条件通常包括加热到80℃至150℃，优选地100℃至140℃的温度。乙酰化试剂可在液相或气相中。优选地，乙酰化试剂包含乙酸和/或乙酸酐，更优选这两者的混合物。作为合适的乙酰化方法的实例，参考EP0680810 B1中描述的方法。优选地，乙酰化方法是连续乙酰化方法。

根据本发明，乙酰化反应在乙酰化催化剂的存在下进行，所述乙酰化催化剂包含不是乙酸的有机酸的盐。在不希望受理论束缚的情况下，本发明人认为本发明的催化剂的化学来源应不同于常规的乙酰化试剂乙酸和乙酸酐。特别地，观察到乙酸盐在一定条件下可与乙酰化试剂组分发生反应。通过这种方式，乙酰化试剂的品质可能下降，或者甚至可能形成不期望的副产物，导致例如颜色改变。颜色改变可为例如乙酰化试剂的褐变，这进而可导致不期望的木材着色。鉴于此，限制条件是催化剂不是乙酸的盐。

催化剂包含有机酸的盐。所述盐可以原样使用或者例如由相应的有机酸和另一种盐或碱原位获得。有机酸定义为具有酸性特性的有机化合物。在一个实施方案中，使用pK_a小于9，更优选地小于8.5，再更优选地小于8的有机酸。甚至更优选地，有机酸的pK_a小于7，例如小于6，最优选地小于5。

然而，优选地，有机酸为羧酸或(取代)酚。羧酸为具有至少一个羧基的有机酸。羧酸的pK_a优选地小于4.7。优选地，羧酸选自芳族羧酸、中链饱和一元羧酸、酮酸、二元羧酸、三元羧酸、羟基酸(包括α-羟基酸和β-羟基酸)、氨基酸及其衍生物，更优选地选自芳族羧酸、二元羧酸、三元羧酸、(β-)羟基酸、氨基酸及其衍生物，再更优选地选自芳族羧酸、二元羧酸、三元羧酸、氨基酸及其衍生物。在一个实施方案中，催化剂包括酚盐，例如硝基酚盐或二硝基酚盐。