[發(fā)明專利]一種植物油改性乙基纖維素及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011320141.3
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112480273A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈普友;周永紅;胡立紅;劉承果;張猛;馮國東;薄采穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號: C08B3/10
• 分類號: C08B3/10;C08G81/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種植物油改性乙基纖維素及其制備方法，此類植物油改性乙基纖維素由乙基纖維素與植物油在甲醇鈉催化作用下，通過乙基纖維素結(jié)構(gòu)的羥基醇解反應(yīng)后得到。通過調(diào)控植物油在醇解反應(yīng)中的含量，可以得到不同力學(xué)性能、透明度、熱解性能以及化學(xué)降解性能的改性乙基纖維素材料。這種材料在食品包裝、兒童玩具等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于改性乙基纖維素合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種植物油改性乙基纖維素及其制備方法。

背景技術(shù)

乙基纖維素是重要的天然高分子材料，又名纖維素乙醚、簡稱EC(EthylCellulose的縮寫)。白色細(xì)粒狀熱塑性固體，標(biāo)準(zhǔn)商品含有47％～48％乙氧基，相對密度1.07，吸收水分20％。對熱穩(wěn)定，加熱時不出現(xiàn)凝膠化作用，軟化點100～130℃，成膜性能好。溶于許多有機溶劑，可與樹脂、蠟、油類及增塑劑混用。其性質(zhì)與乙氧基含量有關(guān)，乙氧基含量高時，它在有機溶劑中的溶解度增大，而其軟化點和吸濕性卻降低。由堿性纖維素與氯乙烷或硫酸二乙酯作用而得。用作涂料、膜片、塑料、橡膠代用品、油墨、絕緣材料、粘膠劑和紡織品整理劑等。乙基纖維素的改性方法有物理方法和化學(xué)方法，物理方法主要是通過添加增塑劑、阻燃劑等改變乙基纖維素材料的機械性能和阻燃性能等；化學(xué)改性是指通過化學(xué)反應(yīng)獲得相應(yīng)的改性乙基纖維素材料，例如利用乙基纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)上的羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)、醇解反應(yīng)以及經(jīng)化學(xué)氧化轉(zhuǎn)變成羧基、醛基和酮基等結(jié)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)上的變化，可以將乙基纖維素功能化，賦予其更多新的性能。乙基纖維素和長鏈脂肪酸通過酯化反應(yīng)可以得到帶有長脂肪烴鏈的改性乙基纖維素，隨著支鏈的增加，改性乙基纖維素的拉伸強度逐漸降低，斷裂伸長率顯著增加，達(dá)到了內(nèi)增塑的目的。氧化方式分為選擇性氧化和非選擇性氧化兩種。其中，由于非選擇性氧化的位置和生成的官能團不能控制確定，所以常對其進(jìn)行選擇性氧化。所謂選擇性氧化，即用不同的氧化劑選擇氧化伯羥基或者仲羥基。前者得到單官能團物質(zhì)，而后者則得到雙官能團物質(zhì)。纖維素經(jīng)氧化可使其在吸附性等方面的性能大大提高。

植物油是重要天然源平臺化合物，主要成分是甘油三脂肪酸酯，其中3個脂肪烴鏈通常來源于碳原子為14-22的脂肪酸，包括飽和脂肪烴、不飽和脂肪烴以及多不飽和脂肪烴，代表性的有油酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚酸和桐油酸等。植物油的酯鍵可以發(fā)生醇解反應(yīng)制備多元醇，不飽和鍵可以發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)制備環(huán)氧增塑劑，可以進(jìn)行狄爾斯—阿爾德反應(yīng)合成多種化工中間。因此，植物油可以用來合成種類繁多的精細(xì)化學(xué)品比如增塑劑、多元醇、生物柴油、脂肪醇、潤滑劑以及下游產(chǎn)品甘油等，和高分子材料比如聚氨酯、聚酰胺、聚酯、涂料等。

乙基纖維素成膜性能優(yōu)異，但質(zhì)地較脆易斷裂，可以通過加入增塑劑改變乙基纖維素膜的柔韌性，但增塑劑在使用過程中容易揮發(fā)和被溶劑抽出，嚴(yán)重影響乙基纖維素材料的性能和使用壽命，增塑劑的遷移也會對環(huán)境造成污染。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種植物油改性乙基纖維素及其制備方法，該產(chǎn)品能制備不同力學(xué)性能、透明度、熱解性能以及化學(xué)降解性能的改性乙基纖維素材料的方法。

技術(shù)方案：植物油改性乙基纖維素，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示：

植物油改性乙基纖維素的制備方法，其特征在于由植物油直接和乙基纖維素的羥基在溶劑中、甲醇鈉催化作用下經(jīng)醇解反應(yīng)后，在蒸餾水和甲醇溶液中沉淀，在真空干燥箱中干燥后得到；植物油和乙基纖維素的質(zhì)量比例為(0.1-2):1；醇解反應(yīng)溫度為25℃-160℃；醇解反應(yīng)時間為0.15h-48h。

上述植物油為大豆油、棕櫚油、菜籽油和桐油中的至少一種。

上述乙基纖維素粘度范圍為3-330mPa.s中的至少一種。

上述醇解反應(yīng)溫度為55℃。

上述醇解反應(yīng)時間為24h。

上述植物油和乙基纖維素的質(zhì)量比例為(0.1-2):1。