[发明专利]基于纤维素脂肪酸酯的树脂组合物

说明书

本发明涉及一种基于纤维素脂肪酸酯的树脂组合物，其包含一种纤维素脂肪酸酯作为原料，特别是包含灰分含量为0.01wt％或更多的纤维素脂肪酸酯，该树脂组合物具有优良的热稳定性，且防止异味和变色的能力得到改善。

乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素及类似的纤维素脂肪酸酯为基于纤维素脂肪酸酯的树脂组合物的原料，其生产过程通常采用硫酸作为催化剂。在完成反应后，需要进行蒸煮稳定处理以尽可能多地消除和除去残余的硫酸，所述残余硫酸为游离硫酸，或是硫酸与纤维组织中纤维素的羟基反应形成的硫酸酯。但是，仍有极少量的硫酸酯和游离硫酸仍存在于纤维素脂肪酸酯中，从而成为树脂热稳定性较差的主要原因，即因受热而引起的变劣如变色或分解或分子链的断裂。因而，通常必须通过用盐中和进行稳定处理，所述的盐例如为乙酸、碳酸或草酸的钾盐、钠盐、钙盐或钡盐；但是，这种弱酸盐在工业化生产纤维素脂肪酸酯的过程中常会过量加入，且其与硫酸酯或游离硫酸未反应的部分仍存在于纤维组织中。这样，可防止因硫酸造成的分解和分子链断裂而引起的性能变差；但是，未反应的弱酸盐将会在生产过程中及树脂的模制步骤中加热时对形成变色物质起到相反的催化作用，从而带来严重的色彩损坏问题。

此外，天然原料如棉毛和纸浆通常用作纤维素脂肪酸酯的纤维素原料，结果，这种纤维素原料包含许多杂质，这些杂质会造成受热时变色。为了除去这些会引起变色的物质，必须在棉毛或纸浆纯化时或在纤维素脂肪酸酯生产时进行各种处理如漂白、高温压制(pressurization)及过滤。同样，由于基于纤维素脂肪酸酯的树脂通常包含增塑性，另外还包含染料、颜料、润滑剂、填充剂等，这些物质也会引起受热变色。

考虑到上述缺陷，采用下述措施可得到具有优良透明性能和耐热性能的基于纤维素脂肪酸酯的树脂：采用高纯度纤维素作为原料；降低残存于纤维组织中作为催化剂的硫酸化合物或游离硫酸形式的硫酸量；使用从其中除去了引起变色物质的纤维素脂肪酸酯；及使用具有高热稳定性的添加剂(如增塑性、染料、颜料、润滑剂、填充剂)。但是，仅就组成物质纯度和质量方面的原因，要改善基于纤维素脂肪酸酯的树脂的热稳定性会受到技术和经济的限制。因而，需要结合加入一种适宜的热稳定剂。公知的用作基于纤维素脂肪酸酯的树脂的热稳定剂为弱有机酸、基于硫醚的化合物、亚磷酸酯化合物和环氧化合物。例如，JP-A-63-128036(“JP-A”是指未审公开的日本专利申请)公开了一种基于纤维素脂肪酸酯的树脂组合物，其防止受热时变色的能力得到改善，并且通过向灰分含量为0.01wt％或更多的纤维素脂肪酸酯中掺加弱有机酸和硫醚化合物，以及进一步掺加亚磷酸酯化合物和/或环氧化合物的混合物可减少物理性的变劣。灰分含量的增加是因为过度的中和处理(例如，用乙酸、碳酸或草酸的钾、钠、钙或钡盐处理以除去催化剂硫酸)，或是因为原料棉毛或纸浆纯化不充分。

在这些制剂中，亚磷酸酯化合物可以非常有效地防止受热时的变色，而其中仅掺混入弱有机酸、硫醚化合物和环氧化合物的纤维素脂肪酸酯在防止受热变色能力方面比还包含亚磷酸酯化合物的纤维素脂肪酸酯要弱一些。

但是，由于通常使用的亚磷酸酯化合物在常温下为液体，在树脂成型或模塑后，树脂中的亚磷酸酯化合物会周期性地从树脂中渗出。当亚磷酸酯化合物被掺入时，树脂组合物的防受热变色能力得到改善，但树脂会产生异味，这是因为液态的亚磷酸酯化合物所具有的特殊的异味。具体而言，当在密封的模具如瓶中时，模具中充满亚磷酸酯化合物的异味，由此引起产品的问题。

为了改善纤维素脂肪酸酯防受热变色的能力并降低异味产生，同时不使物理性能变劣，由于下述原因而对灰分含量增加至0.01wt％或更多的纤维素脂肪酸酯原料进行了深入研究，而完成了本发明，上述原因为：为了除去催化剂硫酸，过量采用乙酸、碳酸或草酸的钾、钠、钙或钡盐进行中和处理，或者，原料棉毛或纸浆未充分纯化。

按照本发明，使基于纤维素脂肪酸酯的树脂组合物包含一种熔点高于常温的亚磷酸酯化合物可改善基于纤维素脂肪酸酯的树脂组合物防止受热变色的能力并使其异味减少，所述的受热变色是由于纤维素脂肪酸酯中包含的各种原料成分引起的。

用作本发明基于纤维素脂肪酸酯的树脂组合物原料的纤维素脂肪酸酯是这样一些化合物，其中纤维素的羟基部分或全部用脂肪酸酯化，其优选实例为乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素和乙酸丁酸纤维素。特别优选乙酰基含量为37-44％的乙酸纤维素，丙酰基含量为54-57％和乙酰基含量为6-10％的乙酸丙酸纤维素，或丁酰基含量为34-39％和乙酰基含量为13-15％的乙酸丁酸纤维素。