乙酸丁酸纤维素合成工艺研究.pdf

2016年第13期(总第190期)
江西建材
应用研究
乙酸丁酸纤维素合成工艺研究
谭春雷,蒋伟昌,黄东威广西科技大学土本建筑工程学院,广西柳州545006
摘要:本文综述了目前乙酸纤维素(CAB)的キ要合成T艺,其中包括乙較」酸少、取代度高等优点,因此在现代CABエ业生产中可以采用。
红维素的作均相和均相合成工ど,并对不同工艺的优缺点进行了分析。2.1.2均相吡啶催化合成法
最后,探讨了CAB合成工艺的发展趋势
将纤维素用碱性化法活化后,将纤维素溶解在TiC浓度为10%
关键词:纤维素乙酸丁酸纤维索非均柑法均村法
的DMAc/LiCI溶液中制备纤维素溶液,加入1%的吡啶作为催化剂,再
加入纤维摩尔量12倍的酰化试剂,70-80℃ド搅拌8-12h,经过水
20世纪以来,世界各同均加人了绿色可降解材料的研究与生产。解、沉析、洗涤、「燥后,制各出较高取代度的CAB产品。该法仍具有
乙酸」酸维系(英文名: cellulose acetate butyrate,简称CAB)以人。中温反应、取代度高的优点,位同时存在化剂用量人、反应时常、废
然纤维素为原料,合成的有机酸酯。山于其优越的性能,被泛的用于液多的缺点
皮草、涂料、油漆、膜材、胶片、塑料等制造领域。在上世纪30年代
2.1.3无催化一步合成法
期,美 Eastman首先将CAB推向T.业成用,山于技术垄断,市面上销
采用尚温活化的纤维素直接浴解在Ti浓度为10%的DMAc/
售的CABS%来自丁供斯公可。本文介绍了日前CAB合成艺現TaC溶液中,門加入纤维素尔量20倍的脂化试剂,在60-1000下反
状,并分析了各种合成方法的优缺点。
应18-20h,经过水解、沉析、洗涤、じ燥后,制俗出的CAB产品。该法
10AB非均相合成工艺
不使川催化剂,但化剂消耗较人、反应时问长、取代度不高等缺点。
CAB非均相合成エど以纤维素为原材料,在乙酸、丁酸、以及两种2.2离子液体均相反应体系
骏和硫酸存在的条件下,经活化、出化、水解、沉析、洗涤、干噪,六个
土关玲,臧洪俊等,在80℃下,仪用15min就将纤维素完全溶解于
过程制备出不同」能基、乙能基含、不同将度的纤维が混合脂。中科离子溶液中。日前常采川的离子液体包括1-娇内基-3-甲基隊
院州化学研究所的放彩结、张爷丽等曾在90℃进行2活化,然后氯盐( Amimc)和1-丁基-3単基咪唑氯盐( Bmim()两种,该工艺是
加定量的化试剂乙酸和丁酸所,以硫酸作为催化剂,在适当的温
将纤维素在70℃下,溶解在 Amimci或 Bmimcl中,恒温加一定量的
度下醋化反5~6h制备出CAB样品。此工ど中,活化、水解、沉析
?校酐反应2h,再加人定比例的乙酸酐反应,将个反应过程中机械搅
这儿个步骤儿为关键,对产品品质影响极共重要。活化效果的好坏宜拌至反应结束。产物用5倍体积的甲萨沉淀,反复洗涤、下燥待CAB
接影响到产品取代度、聚合度以及酯化时间。水解过程影响到CAB
产品。,?离子溶液体系均相反应过碧简单,反应试剂消耗较小,∏离子
品中羟其含量和取代度的高低。沉析产品的形态直接影响到内部线酸
的洗涤效果。山于非均相合成工艺过程是从液固反应逐渐变成均·液
溶液尤配著蒸气压,有良好的溶解性和导电性,不易燃,易与产物分离
等优点。但该方法也存在着不足之处,反应速率很快,通过反应吋间很
相反应,始终存在着反应不均匀、酰基含量不可控等问题。
2CAB均相合成工艺
难探制取代度,∏合成出的CAB丁酰基含量为3%-47%;其次离子
溶液对纤维素渀解度较低,一般为2-6%,增加了生:产成本,再次离子
均向合成工ど足通过物埋或化学的手段使纤维素浴解在浴剂中
溶液的回收方法还不成熟,大大限制了其工业应用范固。
将打破红维ぶ分了门的有氢鍵,使得反应活性部位暴露出来,分了问3展望
距増加,大大提両反应试剂在纤维素中的渗透护散速度和进攻几率,从
针对CAB非均相合成过程出现的些问题,英、美、日等国采用高
而使得反应更川均匀。
温酰化和高温水解的生产工艺,并实现整个生产过碧连续操作;而随着
1N,NUーニ甲基乙耽胶(DMAC)ALiC?均相反应体系
离子溶液对纤维溶解度提高,以及离子溶液山收技术的逐渐成熟,均相
纤维素的结构非常复杂,直接在(DMA)/TC溶剂体系中难以元合成Tと也将在现代工业リじ泛采げ。随若技术的进ル、气相合成、
全溶解,所以在浴解前必须对纤维素进行活化。其活化可分为,破性活周界面合成3等新方法也随之出现。可以预料到木来小产1艺将趋
化和高温活化两种。(1)碱性活化根据活化试剂种类分为两种:一种
于过程简单化、连鉄化、绿色化的发展趋势
是将烘干后的纤维素用浓度为18%的氢氧化钠渀液浸泡1h,然后用去
离子水反复洸涤至中性,げ用无水甲醇洗涤?次,最后用DMAc洗涤?
参考文献
次,在50℃真空下烘干备川。另一种是将烘干后纤维素浸泡在浓度为
I El Scoud O A, Marson G A, Ciacco G T, ct al. An efficient, one-pot
75%的乙二胺水溶液中,在水浴40℃条件下恒温没泡4h(化温度和
acylation of cellulose under homogenous reaction conditions J. Macro-
活化时间不固定),后用大量去离子水洗中性,抽滤洗后的纤维奈
molecular Chemistry and Physics, 2000(21): 882-889
再用无水甲洗涤·次,最后用DMAc洗涤次,在50℃C真空ド烘下
2」妍,李会泉,张车、等.乙酸丁酸纤维素在离子液体中均相合成
俗用。(2)高温活化是将烘下的纤维素加入DMAc中,然后在160℃的
.化T,学报,2009,60(7):1585-1586
油浴屮,通氮气,利用冷凝管凹流的条件下加热1h进行活化
3 Carl J Malm, Leo J Tanghe, et al. Manufacture of butyric acid ester
2.1.1均相硫酸催化合成法
of cellulose using a sulfuric acid calalyst. United States Patent Ofice
将纤维素用碱性活化法活化后,将纤维素溶解在LiCI浓度为10%
2835665, patented May 20 (1958
的DMAc/TiC!溶液中制备纤维素浴液,然后在含量0.8%-1.0%的硫
酸催化作川下,加入纤维素摩尔量7倍的酰化试剂,80℃下搅拌4h,经
作者简介:谭春雷,讲师,研究方向:复合功能材料
过水解、沉析、洗滌、燥后,制备出较高取代度的CAB产品。该方法
中废酸和有机溶剂量较人,但采用中温反应、反应时间短、化剂用量