[發明專利]一種以乙酸溶性鐵鹽為催化劑合成醋酸纖維素的方法

在審

• 申請號: 201510518914.1
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105085690A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 龍敏南;李成國;劉健;甘禮惠
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08B3/06
• 分類號: C08B3/06
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;何加友

技術領域

本發明涉及醋酸纖維素，尤其是涉及一種以乙酸溶性鐵鹽為催化劑合成醋酸纖維素的方法。

背景技術

醋酸纖維是20世紀初誕生的，于20世紀20年代初由英國試制成功并實現工業化，目前在纖維素纖維的品種中是僅次于粘膠纖維的第二大品種。它可用于制造紡織品、煙用濾嘴、片基、塑料制品等，它分為二型醋酸纖維和三型醋酸纖維。二醋片通過紡絲可制成紡織用二型醋酸纖維和煙用絲束，三醋片主要用來做感光材料的片基，亦可通過紡絲制成紡織用三型醋酸纖維。除此之外，醋酸纖維素還在塑料和膜領域有著廣泛地運用。傳統醋酸纖維素合成法，以冰醋酸為活化劑和溶劑，以濃硫酸為催化劑，以醋酸酐為酯化試劑進行酯化反應，由于濃硫酸的存在傳統方法有腐蝕設備嚴重、硫酸殘留、產生大量廢酸等缺點。

中國專利CN103613672A公開一種以離子液體為催化劑制備醋酸纖維素的方法，將纖維素100重量份、醋酸酐300～900重量份和離子液體10～80重量份依次加入反應容器中，于溫度80～120℃攪拌反應1～6h，反應物冷卻至室溫，每次加入乙醇或水1000～3000重量份洗滌2～3次，靜置分層，取下層物質，得到醋酸纖維素。其中，離子液體為N-甲基咪唑鹽酸鹽，N-甲基咪唑硫酸氫鹽或1-乙烯基-3-(3-磺丙基)咪唑硫酸氫鹽中的任一種。

發明內容

本發明的目的是針對采用現有催化劑合成醋酸纖維素所存在的缺陷，提供一種以乙酸溶性鐵鹽為催化劑合成醋酸纖維素的方法。

本發明的具體步驟如下：

將微晶纖維素干燥后放入反應器，加入冰醋酸活化微晶纖維素，依次加入醋酸酐和鐵鹽催化劑，進行酯化反應后，加入去離子水沉淀出醋酸纖維，抽濾后，洗滌，烘干，即得醋酸纖維素。

所述干燥的溫度可為45～85℃，干燥的時間可為4～24h；干燥后的微晶纖維素最終含水率按質量百分比最好不高于1％；所述微晶纖維素、冰醋酸、醋酸酐的配比可為(1～10)g∶(10～50)mL∶(10～30)mL，其中，微晶纖維素以質量計算，冰醋酸和醋酸酐以體積計算；所述活化的溫度可為40～60℃，活化的時間可為0.5～4h；所述鐵鹽催化劑可采用乙酸溶性鐵鹽，所述乙酸溶性鐵鹽可選自氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵等中的一種；所述酯化反應的溫度可為40～60℃，酯化反應的時間可為0.1～5h；所述洗滌可采用去離子水洗滌；所述烘干的溫度可為45～85℃，烘干的時間可為4～24h。

本發明以乙酸溶性鐵鹽作為綠色催化劑替代濃硫酸，用于纖維素的乙酰化反應，能制備高取代度的醋酸纖維素。

本發明具有如下優點：

1、相對傳統硫酸催化劑，在工業生產中不會產生大量廢酸。

2、相對傳統硫酸催化劑，不會發生硫酸未洗干凈干燥過程中發生變色并伴有酸味，影響后期應用。

3、相對傳統硫酸催化劑，鐵鹽催化對纖維素的腐蝕性相對更小，并且不會腐蝕設備。

4、鐵鹽催化劑在催化過程中表現出優異的催化效果，得到了高取代度的醋酸纖維素。

5、操作簡便，有利于工業化生產。

附圖說明

圖1為FeCl₃催化合成的醋酸纖維素的FTIR譜圖。

圖2為FeCl₃催化合成的醋酸纖維素的¹HNMR譜圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體描述。

實施例1

將微晶纖維素放置烘箱中，45℃干燥24h，隨后取0.5g在105℃下測定含水率。取3g微晶纖維素于平底燒瓶中，加入30mL冰醋酸在50℃下勻速攪拌2h以活化微晶纖維素。隨后加入18mL醋酸酐攪拌均勻，并加入適量的氯化鐵催化劑，在50℃下酯化1h。反應結束后，加入去離子水沉淀出醋酸纖維，抽濾，用去離子水洗滌干凈醋酸纖維。隨后，把洗滌干凈的醋酸纖維素放在烘箱中，45℃干燥24h。隨后測定醋酸纖維的取代度，詳見表1所示。

實施例2

將微晶纖維素放置烘箱中，45℃干燥24h，隨后取0.5g在105℃下測定含水率。取3g微晶纖維素于平底燒瓶中，加入30mL冰醋酸在50℃下勻速攪拌2h以活化微晶纖維素。隨后加入18mL醋酸酐攪拌均勻，并加入適量的硫酸鐵催化劑，在50℃下酯化1h。反應結束后，加入去離子水沉淀出醋酸纖維，抽濾，用去離子水洗滌干凈醋酸纖維。隨后，把洗滌干凈的醋酸纖維素放在烘箱中，45℃干燥24h。隨后測定醋酸纖維的取代度，詳見表1所示。

實施例3