[發明專利]一步合成水溶性醋酸纖維素的方法

有效

• 申請號: 201811629346.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109734817B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 逄錦慧;李露;于世濤;劉毓祥
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08B3/06
• 分類號: C08B3/06
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所(普通合伙) 11259
• 代理人: 李丹鳳

本發明涉及水溶性醋酸纖維素，特別涉及一步合成水溶性醋酸纖維素的方法。該方法是將改性劑戊酰氯加入到離子液體1?乙基?3?甲基咪唑醋酸鹽中形成改性劑溶劑體系，將纖維素加入到所述改性劑溶劑體系中進行反應，得到水溶性醋酸纖維素。該合成方法得到的成品水溶性醋酸纖維素其醋酸取代基分布均勻、取代度和粘度均偏低。

技術領域

本發明涉及水溶性醋酸纖維素，特別涉及一步合成水溶性醋酸纖維素的方法。

背景技術

纖維素被認為是地球上儲量最豐富的可再生資源，但纖維素由于其特有的結晶結構以及豐富的分子內和分子間氫鍵作用，使得纖維素不溶于絕大部分溶劑，這一點嚴重的限制了纖維素的高值化利用（Nishiyama 等，2005）。為了更好的利用纖維素，研究者們希望通過對纖維素進行改性處理得到纖維素的衍生物，賦予纖維素新的特性的同時增加纖維素的溶解性能，更有利于纖維素的進一步高值化利用。在這些纖維素衍生物中，醋酸纖維素已經廣泛的應用于工業的各個領域，是一種非常重要的纖維素衍生物（Gomez-Bujedo 等，2004；Cao 等，2011）。不僅如此，醋酸纖維素的溶解性能還會隨著取代度的變化而不同，當醋酸纖維素的取代值的范圍在0.4~0.9，且取代基分布均勻時，這種低取代度的醋酸纖維素具有很好的水溶性能又稱為水溶性醋酸纖維素（Kamide 等，1987）。

原有水溶性醋酸纖維素的傳統合成工藝較為復雜，傳統上制備水溶性纖維素的方法主要是采用較為復雜的兩步法來合成水溶性醋酸纖維素，即乙酰化-脫乙酰化的方法，先對纖維素進行乙酰化反應得到纖維素二醋酸酯或者三醋酸酯，然后再通過酸水解的脫乙酰基的方法制得有取代度的水溶性醋酸纖維素，但是該工藝在實際操作工藝繁瑣，不能一步法合成，而且這種脫乙酰基的方法又很難控制醋酸取代基的均勻分布，得到的醋酸纖維素的水溶性質并不理想，上述方法制備的水溶性纖維素粘度不夠低，粘度高在很大程度成限制了水溶性纖維素的應用，比如與氧化還原石墨烯共混時，非常不有利于氧化還原石墨烯的分散以及二者的共混。因此，提供一種一步合成法，制備醋酸取代基分布均勻、低粘度和低取代度的水溶性醋酸纖維素，具有重要意義。

發明內容

為了解決現有技術中的水溶性醋酸纖維素的制備方法得到的成品醋酸取代基分布不均勻、取代度高、粘度高的問題，本發明提供了一步合成水溶性醋酸纖維素的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一步合成水溶性醋酸纖維素的方法，是將改性劑戊酰氯加入到離子液體1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽中形成改性劑溶劑體系，將纖維素加入到所述改性劑溶劑體系中進行反應，得到水溶性醋酸纖維素。

傳統的乙酰反應通常采用醋酸酐或者乙酰氯作為乙酰化試劑，這些乙酰化試劑的反應活性高，所得到的醋酸纖維素的取代度都會大于0.4~0.9這個范圍，因此得到的醋酸纖維素的水溶性不佳， 同時又很難控制醋酸取代基的均勻分布。

本發明提供的一步合成法的反應原理是，是改性劑戊酰氯和離子液體1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽中的醋酸根反應生成的戊酸-乙酸酸酐，所述酸酐在與溶解在離子液體中的纖維素發生乙酰化反應得到水溶性醋酸纖維素，反應式如下所示：

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