[發明專利]一種纖維素及其衍生物的改性方法

在審

• 申請號: 201310564306.5
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103601852A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 王晉;陳永寬;何沛;劉春波;王昆淼;韓熠;張濤;雷萍;劉志華
• 申請（專利權）人: 云南煙草科學研究院
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/06;C08F226/02;C08F220/56;C08F220/14;C08F212/08;C08F220/32;C08F220/28;C08F220/58;C08F222/02;A24D3/10
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 金耀生

技術領域

本發明涉及改性纖維素及纖維素衍生物的制備技術領域，具體說是一種纖維素及纖維素衍生物的接枝改性方法。?

背景技術

近年來，隨著白色污染問題的日益嚴重及人們對環境保護的日益重視，開發可完全生物降解材料逐漸成為科學發展的熱點趨勢。纖維素廣泛的來源于樹木、棉花、麻類植物和其它農副產品，是自然界中取之不盡用之不竭的可再生資源。同時，在自然的環境中可以被微生物或細菌完全降解，是一種環境友好的高分子材料。但是纖維素分子內和分子間存在大量的氫鍵，因而它難溶、難融，限制了它的加工和應用，因此需要對纖維素進行衍生化。

目前已經工業化的纖維素衍生物有纖維素乙酸酯（CA），纖維素乙酸丙酸酯（CAP），纖維素乙酸丁酸酯（CAB）等，但是由于其熔融溫度與降解溫度間的操作窗口太小，纖維素衍生物在工業應用方面仍然以溶液成型為主。在一些需要熔融加工特殊應用中，需要添加大量的小分子的增塑劑，而這些小分子的增塑劑在使用過程存在滲出和污染等問題。

在眾多纖維素及其衍生物的化學改性中，接枝共聚是一種靈活有效的改性方法，通過接枝共聚可以將不同的官能團引入到纖維素主鏈，可以從分子結構設計的角度制備性能不同的纖維素基接枝共聚物，在保留纖維素優異性能的同時，通過引入的特殊官能團改善纖維素基材料的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種穩定性好，工藝簡單，操作簡便，適用廣泛的新型接枝改性纖維素及其衍生物的制備方法。

本發明的纖維素及其衍生物的接枝改性方法按以下進行：將纖維素或纖維素衍生物、聚合單體和溶劑混合的聚合單體反應溶液加入三口瓶中，再加入催化劑，在氮氣氣氛下，反應溫度為30-100℃，反應時間為0.5-48h，反應完畢得到改性纖維素基材料，纖維素或纖維素衍生物與催化劑的質量比為5-100：1，聚合單體反應溶液濃度為0.1mol/L-10?mol/L；纖維素或纖維素衍生物與聚合單體反應溶液的質量體積比為1:10-1000g/ml。

所述的纖維素衍生物包括乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、纖維素硝酸酯、甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等中的一種。

所述的聚合單體包括甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，甲基丙烯酸縮水甘油酯，甲基丙烯酸-2-羥基乙酯，烯丙胺，4-乙烯基吡啶，乙烯基吡咯烷酮，N-異丙基丙烯酰胺，丙烯酰胺，丙烯酸，肉桂酸，馬來酸，苯乙烯磺酸鈉，乙烯磺酸鈉，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等中的一種。

所述的催化劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酰叔丁酯、過氧化甲乙酮、高錳酸鉀、硝酸鈰銨、重鉻酸鉀、氯化鐵等中的一種。

所述的溶劑包括水、乙醇、甲醇、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、環己烷、乙醚、丙酮、乙腈、四氫呋喃、吡啶、二甲基亞砜，N,?N-二甲基甲酰胺，N,?N-二甲基乙酰胺等中的一種。

本發明主要是利用纖維素及纖維素衍生物表面的羥基，在催化劑的作用下，引發其他單體進行接枝改性。本發明可適用大部分的烯烴類單體，并且可以通過改變反應條件，選擇不同的接枝聚合物可以得到不同功能化的改性的纖維素基接枝聚合物。工藝操作簡單，反應條件溫和，適用于工業化大規模生產。本發明得到的功能性改性纖維素基接枝聚合物，用于煙用濾嘴方面，制備過濾嘴棒，其對煙氣吸附效果明顯的，可以較好的選擇截留煙氣中的有害成分，綜合性能優異；本發明方法使用的原料價廉、工藝方法簡單、反應體系可以重復使用、能耗低，降低了制備成本，具有良好的市場應用前景，是將纖維素及其衍生物工業轉化利用的重要方法之一。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述反應物如無特別說明均能從公開商業途徑而得。

實施例1

先用聚合單體丙烯酸與溶劑N,?N-二甲基甲酰胺配制成濃度為0.1mol/L丙烯酸-?N,?N-二甲基甲酰胺的聚合單體反應溶液。

將10g纖維素與200ml的0.1mol/L丙烯酸-?N,?N-二甲基甲酰胺聚合單體反應溶液加入三口瓶中，再加入0.1g催化劑偶氮二異丁氰，氮氣氣氛下，100℃下反應0.5h，反復清洗后，真空干燥，即得到接枝改性纖維素。

實施例2

先用聚合單體烯丙胺與溶劑乙醇配制成濃度為10mol/L烯丙胺-乙醇的聚合單體反應溶液。