[發(fā)明專利]一種乙酸辛酸纖維素酯的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710942707.8
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107540749A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 陸享鴻;陸享旗;袁宜恩
• 申請（專利權(quán)）人: 福建鴻燕化工有限公司
• 主分類號: C08B3/16
• 分類號: C08B3/16;C08B1/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 曾捷

技術領域

本發(fā)明涉及纖維素改性技術領域，具體涉及一種乙酸辛酸纖維素酯的制備方法。

背景技術

隨著人類經(jīng)濟的迅速發(fā)展，地球上的石油等不可再生資源日益枯竭，尋找可再生資源代替部分石油資源的研究成為國內(nèi)外學者共同關注的課題。纖維素是自然界最豐富的天然可再生資源，是取之不盡用之不竭的天然高分子原料。但是，纖維素分子結(jié)構(gòu)復雜，存在結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)，結(jié)晶區(qū)的分子排列緊密，導致水、酶及化學試劑都難以進入，反應活性極低，因此必須對其進行改性，纖維素酯化是其中的一種重要的纖維素改性方法，通過纖維素中的羥基和有機酸、酸酐等反應，使羥基上的氫被親核基團或親核化合物取代生成相應的纖維素酯，從而改善纖維素的熱塑性。

纖維素酯分為短鏈和長鏈纖維素酯，長鏈脂肪酸纖維素酯具有良好的熱塑性、可熔融加工性和可生物降解性，其作為多種石油化工產(chǎn)品的代用品越來越受到重視，在包裝材料、膜材料、生物降解塑料、涂料、生物降解材料、藥物緩釋劑等領域具有廣泛應用。

傳統(tǒng)的長鏈脂肪酸纖維素酯的合成方法主要有非均相反應和均相反應，均在溶液中進行。非均相法主要采用有機溶劑為介質(zhì)、脂肪酰氯為酯化劑合成脂肪酸纖維素酯，其缺點是產(chǎn)生氯化氫氣體。均相法是在纖維素溶劑或離子液體中進行酰化反應，有的仍以脂肪酰氯為酯化劑進行的反應，也有直接以反應活性較低的脂肪酸為酰化試劑，經(jīng)活化后再與纖維素反應制備的，常用原位活化試劑為三氟乙酸酐、對甲苯磺酰氯等，但纖維素溶劑及離子液體大多為有機試劑或價格昂貴，工藝復雜。因此傳統(tǒng)合成方法大多存在環(huán)境污染、廢水處理和能源浪費等問題，所以開展綠色固相法合成纖維素酯的研究具有重大意義。

國內(nèi)目前對長鏈酯的固相改性研究有擠壓法、微波法、熔融法、超聲波法、機械活化法等。微波法由于具有加熱速率快，熱效率高，無熱滯后效應，物體受熱均勻，無溫度梯度，可在無溶劑或少溶劑條件下進行等特點。將微波技術引入纖維素與正辛酸的酯化反應，可實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化，并具有無污染、無廢水排放、環(huán)保的特點。但微波條件下正辛酸的固相酯化，由于微波時間較短，產(chǎn)物難以獲得高取代度；而微波時間過長則易引起纖維素焦化變色。因此，需要尋找一種合適的制備方法來提高纖維素和正辛酸的反應速度，使在短時間的加熱條件下獲得高取代度的產(chǎn)物。

中國專利CN103435702B公開了“一種纖維素高級脂肪酸酯及其制備方法”，該方法是將酯化劑、共反應劑混勻后在50~90℃條件下預反應10~30min，然后加入纖維素，得到混合物料，再將混合物料加入到磨球機中，在攪拌速度為100~500rmp、溫度為40℃~90℃的條件下進行酯化反應20~90min，得到反應產(chǎn)物，反應產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥后得到纖維素高級脂肪酸酯。該方法沒有使用催化劑對酯化劑進行活化，同時該方法的酯化反應是在磨球機中進行的，并未采用微波加熱，因此該方法也存在反應時間過長、固相反應不完全的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服以上現(xiàn)有技術的缺點：提供一種乙酸辛酸纖維素酯的制備方法，該制備方法反應時間短，制得的纖維素酯取代度較高。

本發(fā)明的技術解決方案如下：

一種乙酸辛酸纖維素酯的制備方法，它包括以下步驟：

（1）將乙酸酐、正辛酸以及催化劑混合反應，得到共反應劑；

（2）將纖維素進行機械活化預處理；

（3）將步驟（1）中得到的共反應劑和步驟（2）中處理后的纖維素，放入微波反應設備中進行反應，得到乙酸辛酸纖維素酯粗品；

（4）將步驟（3）得到的乙酸辛酸纖維素酯粗品經(jīng)后處理，即得乙酸辛酸纖維素酯產(chǎn)品。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述步驟（1）中的纖維素為甘蔗纖維素、木薯纖維素、水稻桿纖維素、玉米桿纖維素、木纖維素、棉纖維素中的任一種或是它們的混合物。

作為本發(fā)明的進一步限定所述步驟（1）中，乙酸酐與正辛酸質(zhì)量比為0.5~2︰1。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述步驟（1）中，催化劑的用量為乙酸酐、正辛酸的總質(zhì)量的1~5%，更佳地為乙酸酐、正辛酸的總質(zhì)量的1~2%。催化劑選自濃鹽酸、濃硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種，更佳地選自濃鹽酸、濃硫酸、硝酸中的一種。其中以濃硫酸用量為1份來定量計算的話，濃鹽酸為2份，硝酸為1.8份，醋酸為5份，NaOH、KOH約 為1份，Na₂CO₃、K₂CO₃約為3份。