[发明专利]醋酸丙酸纤维素的制备方法

说明书

本发明公开了一种醋酸丙酸纤维素的制备方法：(1)将酸酐、酸和能够溶解纤维素的离子液体混合，制备纤维素活化液；(2)将纤维素活化液喷淋在木浆上，活化得到活化后的木浆；(3)活化后的木浆和丙酸、乙酸、丙酸酐、醋酐、催化剂混合均匀，酯化形成反应混合物A；(4)向反应混合物A中加入醋酸镁，加入醋酸水溶液进行水解，得到反应混合物B；(5)向反应混合物B中加入醋酸镁，中和掉所有的催化剂，得到反应混合物C；(6)向反应混合物C中加入去离子水，搅拌后，进行层析，依次经过滤、洗涤、烘干得到产品醋酸丙酸纤维素。本发明通过改变纤维素活化液的组成、活化时间和活化温度，获得了拉伸和弯曲性能良好的醋酸丙酸纤维素。

技术领域

本发明属于纤维素类衍生物领域，具体涉及一种醋酸丙酸纤维素的制备方法。

背景技术

纤维素衍生物是人类开发最早的天然高分子材料。虽然在50年代以来，随着石油化工的兴起，各种新的合成高分子材料的研制成功和大规模工业生产，使纤维素衍生的塑料和树脂在高分子材料领域所占的比例逐年减少。但是，鉴于石油资源的有限性和纤维素衍生物的特殊性能，纤维素衍生物在高分子领域受到越来越多的重视。

纤维素酯是纤维素的重要衍生物，其中，醋酸丙酸纤维素(简称CAP)是天然纤维素经过化学药剂改性制得的纤维素有机酸酯类衍生物，它不仅保持了醋酸纤维素熔点高、透明性好等优点，而且在耐候性、溶解性、抗水性、抗冲性、尺寸稳定性等方面有较大的提高，比醋酸丁酸纤维素有更好的透气性，被广泛应用于石油、食品、涂料、建筑、薄膜、玩具制造等工业生产中。

醋酸纤维素的传统制备方法是：用酸活化纤维素，以浓硫酸为催化剂，在酸和酸酐的混合液中进行酯化，然后再经水解、沉析、洗涤、干燥等工序，得到醋酸丙酸纤维素。其主要的合成原理为：首先用一定浓度的酸对纤维素进行活化，经过酸活化使得纤维素的结晶度下降，无定形区和纤维素外层结构由于活化液的渗入而遭到破坏，从而增加表面积，促进反应试剂在其中的渗透扩散，提高纤维素的反应活性。活化过程属于物理溶胀过程，只改变纤维素的晶型，并无化学反应发生。然后加入酸酐，在催化剂的作用下，酸酐与催化剂结合成络合物后去进攻纤维素上相应的基团，形成纤维素醋酸丙酸酯。当完全酯化后，根据要求的产品的酯化度不同进行局部水解。在硫酸存在下，醋酸丙酸纤维素与水进行反应，羟基取代纤维素酯上的酯基。但是，该工艺由于使用浓硫酸作为催化剂，废酸中含有硫酸，不能用于水解、沉析，只能放掉浪费资源且污染环境。

中国专利公告CN102127169B公开了一种醋酸丙酸纤维素的制备方法：以纤维素为原料，用乙酸酐和丙酸酐混合液活化后，加入乙酸和丙酸溶剂、固体超强酸催化剂进行酯化，酯化结束后过滤除去催化剂，加入废酸水进行水解，再用废酸水进行沉析，最后经过滤、洗涤、干燥等步骤制得醋酸丙酸纤维素。该发明使用固体超强酸催化剂代替浓硫酸催化剂，可多次循环使用，降低了生产成本和对环境的污染；使用酸酐混合液进行活化，解决了酸活化后破晶区作用不明显的问题。但是，该方法只是考虑了醋酸丙酸纤维素合成过程中纤维素的降解处理，没有充分考虑该降解过程对制得到的醋酸丙酸纤维素性能的影响。

CN103626879A公开了一种机械活化强化制备醋酸丁酸纤维素的方法，其特征在于，按照纤维素：丁酸：乙酐：催化剂＝10g：30-100g：10-30g：0.1-0.5g的比例称量取反应物料，反应物料全部置于球磨机中，控制反应物料与料球(堆体积)比例＝100g：100-300ml，控制循环水浴温度50-90℃，低速搅拌进行酰化反应1-4h，反应结束后得到产品粗品，将产品粗品与料球分离，产品粗品在乙醇水溶液中静置析出固体，分离出析出固体，水洗析出固体至中性，得到醋酸丁酸纤维素产品，本方法采用机械活化强化反应改性技术，工艺简单，易操作，成本降低，生产过程无“三废”排放，但是获得的醋酸丙酸纤维素的产品性能稳定性较差。

本发明的目的在于提供一种环境污染小，制备得到的醋酸丙酸纤维素性能优良的醋酸丙酸纤维素的制备方法。

发明内容