醋酸丙酸纖維素的合成和表征.pdf

1、醋酸丙酸纖維素(CAP)是由天然纖維素經(jīng)酯化所得的纖維素醋酸酯類，具有良好的溶解性、相容性和力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于涂料、薄膜、工藝品制造等領(lǐng)域。雖然CAP在國外已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但有關(guān)其制備技術(shù)的報道很少。目前國內(nèi)尚無CAP工業(yè)化生產(chǎn)，涉及CAP合成和性質(zhì)的研究更少。 本文在對纖維素酸活化和其在LiCl/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中溶解性進行研究的基礎(chǔ)上，分別采用非均相硫酸催化酯化法、均相酯化法(包括一步無催化劑法、硫酸催

2、化法和吡啶催化法)合成CAP，著重研究了反應(yīng)體系組成和工藝條件對?；〈鹊挠绊?，為工業(yè)開發(fā)CAP提供了基礎(chǔ)。 酸活化是非均相合成CAP的重要步驟，纖維素結(jié)晶度和平均聚合度是考察活化效果的重要參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)活化溫度和活化時間對結(jié)晶破壞有很大影響，在40～60℃，2h活化后纖維素的結(jié)晶度降至50％左右。活化溫度對纖維素平均聚合度的影響較大，60～80℃時，纖維素產(chǎn)生劇烈的酸降解。研究得到酸活化的優(yōu)化工藝條件：酸用量為8倍纖維素質(zhì)量

3、，活化溫度60℃，活化時間1.5h。酸活化處理主要是一個物理溶脹過程，除降解外無其它化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。 以有機酸為介質(zhì)、硫酸為催化劑、酸酐為酯化劑非均相合成CAP，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)時間和溫度的提高，乙酰和丙酰取代度提高，CAP的特性粘度降低。在酸活化纖維素后，在酸酐用量為化學(xué)計量平衡的300～400％、60℃、1％濃度硫酸催化反應(yīng)2h，可得到較大取代度和較高特性粘度的CAP。乙?；捅；〈日扔谝?丙)酸酐的加入量。隨取代度增加，

4、CAP結(jié)晶度和玻璃化溫度下降，熱穩(wěn)定性變差。 均相法合成CAP以LiCl/DMAc為溶劑，棉纖維素溶解度隨LiCl含量的提高，溶解溫度的升高，溶解時間的延長而增大。由水活化的棉纖維在LiCl濃度為10％，150℃下加熱2h，室溫攪拌12h僅能溶解1％；加熱6～8h，室溫攪拌48h，可溶解3％濃度棉纖維素。纖維素先經(jīng)熱堿液活化，再經(jīng)水活化，在150℃下加熱2h，室溫攪拌12h，可在LiCl濃度為10％的LiCl/DMAc達到8～1

5、2％的溶解量。 一步無催化反應(yīng)均相法只適合制備取代度2.0左右的CAP產(chǎn)品，反應(yīng)溫度約為60～80℃，反應(yīng)時間超過24h，酯化試劑為化學(xué)計量式的400～500％。硫酸催化法有很強的反應(yīng)性，反應(yīng)溫度為60～80℃，反應(yīng)時間4～6h，添加化學(xué)計量式1.5倍的酸酐可達到所需取代度。吡啶的催化能力不強，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時間12h左右，酯化劑為化學(xué)計量平衡300～400％可達所需取代度。均相硫酸催化法比非均相硫酸催化法具有更強的催化能