專利名稱：一種醋酸丁酸纖維素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維素衍生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種制備醋酸丁酸纖維素的方法。
背景技術(shù)：
醋酸纖維素作為多種涂料的助劑，給它們帶來很多優(yōu)良性能，但是它缺乏某些涂料所必需的可溶性范圍、混溶性以及防潮能力。纖維素醋酸丁酸酯引入丁酯后，比單純的醋酸纖維素具有更廣泛的可溶性范圍及混溶性，它不僅溶于丙酮等常用溶劑，還溶于有機(jī)酸、甲基異丁基甲酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等溶劑體系，丁酯取代度高的纖維素醋酸丁酸酯甚至可溶于乙醇等醇類溶劑中，這使得它廣泛應(yīng)用于涂料工業(yè)中，在改善涂料流動性能、流平性、戶外耐久性、顏料控制、韌性等方面發(fā)揮著重要作用。
醋酸丁酸纖維素(簡稱CAB)的分子中有羥基、乙?；投□；湫阅芘c三種基團(tuán)的含量有關(guān)。熔點和拉伸強(qiáng)度隨乙?；吭龈叨兇?，與增塑劑的相容性和薄膜的柔性在一定范圍內(nèi)隨乙?；拷档投黾?；羥基含量增加促進(jìn)其在極性溶劑中的溶解度；丁?；吭黾觿t使其密度降低，溶解范圍擴(kuò)大。目前醋酸丁酸纖維素的制備方法是利用精制棉短絨以硫酸為觸媒，醋酸、丁酸為溶劑與醋丁酐進(jìn)行均相酯化反應(yīng)即得粗制品，再經(jīng)水解、中和、沉析、水洗、蒸煮、干燥得最終成品醋酸丁酸纖維素。這種方法的原料選擇和工藝參數(shù)較難掌握，容易得到乙酯取代度和丁酯取代度較低的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請人提供了一種醋酸丁酸纖維素的制備方法。本發(fā)明所提供的方法工藝簡單，用料節(jié)省，步驟優(yōu)化，成本較低。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種醋酸丁酸纖維素的制備方法，具體步驟如下
(1)將丁酸、醋酸與精制棉短絨一起放入攪拌機(jī)中攪拌，進(jìn)行活化，在45飛(TC下活化2^4小時；所述醋酸的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的5 10倍，所述丁酸質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的12 20倍；
(2)在活化好的精制棉中加入醋酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在45飛(TC下攪拌酯化4^6小時；所述醋酐的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的8. 9倍，所述硫酸質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的
O.05 倍；
(3)酯化結(jié)束后，向酯化液中加入丁酸水溶液，在45飛(TC下攪拌水解4飛h;所述丁酸水溶液的質(zhì)量濃度為20%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的1(Γ15倍；
(4)水解結(jié)束后，保持?jǐn)埾椋尤攵fe納中和硫fe，然后加入醋fe水溶液進(jìn)打稀釋，最后邊攪拌邊倒人水中進(jìn)行沉析，得到的產(chǎn)物再進(jìn)行水洗、干燥即可；所述丁酸鈉的質(zhì)量為硫酸質(zhì)量的2. 25倍，所述醋酸水溶液的質(zhì)量濃度為10%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的25 30倍。乙酐和丁酸首先發(fā)生酐交換生成丁酐，其反應(yīng)方程式為
(CH3CO)2O + 2C3H7C00H = (C3H7CO)2O + 2CH3C00H
然后再與纖維素發(fā)生反應(yīng)生成CAB
C6H7O2 (OH) 3 + X(CH3CO)2O +Y (C3H7CO)2O=C6H7O2 (OCOCH3) x(0C0C3H7) γ (0H)3_X_Y + XCH3COOH + YC3H7COOH乙酸通常稱為醋酸，乙酐通常稱為醋酐。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于
本方法首先進(jìn)行纖維素的活化，纖維素分子內(nèi)與分子間強(qiáng)氫鍵作用以及纖維素的局部 規(guī)整的結(jié)晶序列等特征，使得纖維素酯化前要進(jìn)行預(yù)活化處理，破壞它的氫鍵作用，使得酯化反應(yīng)順利進(jìn)行，得到的產(chǎn)物的取代度比較均一，并且重現(xiàn)性好。纖維素中含有少量水分時，活化進(jìn)行得比較充分。乙酐和丁酸可以相互反應(yīng)生成丁酐和乙酸；丁酐和乙酸反應(yīng)可以生產(chǎn)乙酐和丁酸，故而在反應(yīng)體系中，不需要把乙酐和丁酐都加進(jìn)去。為了節(jié)省成本，可以只加乙酐和丁酸，以乙酸為溶劑；或者只加丁酐和乙酸，以丁酸為溶劑。
具體實施例方式實施例I
(1)將丁酸、醋酸與3g精制棉短絨一起放入攪拌機(jī)中攪拌，進(jìn)行活化，在45°C下活化4小時；所述醋酸的質(zhì)量為15g,所述丁酸質(zhì)量為36g ；
(2)在活化好的精制棉中加入醋酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在45°C下攪拌酯化6小時；所述醋酐的質(zhì)量為26. 7g,所述硫酸質(zhì)量為O. 15g ；
(3)酯化結(jié)束后，向酯化液中加入丁酸水溶液，在45°C下攪拌水解6h ;所述丁酸水溶液的質(zhì)量濃度為20%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為30g ；
(4)水解結(jié)束后，不需要保持溫度，保持?jǐn)嚢?，加入丁酸鈉中和硫酸，然后加入醋酸水溶液進(jìn)行稀釋，最后邊攪拌邊倒人水中進(jìn)行沉析，得到的產(chǎn)物再進(jìn)行水洗、干燥即可；所述丁酸鈉的質(zhì)量為O. 34g，所述醋酸水溶液的質(zhì)量濃度為10%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為90g。實施例2
(1)將丁酸、醋酸與3g精制棉短絨一起放入攪拌機(jī)中攪拌，進(jìn)行活化，在50°C下活化3小時；所述醋酸的質(zhì)量為21g,所述丁酸質(zhì)量為45g ；
(2)在活化好的精制棉中加入醋酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在50°C下攪拌酯化5小時；所述醋酐的質(zhì)量為26. 7g,所述硫酸質(zhì)量為O. 15g ；
(3)酯化結(jié)束后，向酯化液中加入丁酸水溶液，在50°C下攪拌水解5h ;所述丁酸水溶液的質(zhì)量濃度為20%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為39g ；
(4)水解結(jié)束后，不需要保持溫度，保持?jǐn)嚢?，加入丁酸鈉中和硫酸，然后加入醋酸水溶液進(jìn)行稀釋，最后邊攪拌邊倒人水中進(jìn)行沉析，得到的產(chǎn)物再進(jìn)行水洗、干燥即可；所述丁酸鈉的質(zhì)量為O. 34g，所述醋酸水溶液的質(zhì)量濃度為10%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為78g。實施例3
(I)將丁酸、醋酸與3g精制棉短絨一起放入攪拌機(jī)中攪拌，進(jìn)行活化，在60°C下活化2小時；所述醋酸的質(zhì)量為30,所述丁酸質(zhì)量為60g ；
(2)在活化好的精制棉中加入醋酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在60°C下攪拌酯化4小時；所述醋酐的質(zhì)量為26. 7g,所述硫酸質(zhì)量為O. 15g ；
(3)酯化結(jié)束后，向酯化液中加入丁酸水溶液，在60°C下攪拌水解4h ;所述丁酸水溶液的質(zhì)量濃度為20%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為45g ；
(4)水解結(jié)束后，不需要保持溫度，保持?jǐn)嚢瑁尤攵∷徕c中和硫酸，然后加入醋酸水溶液進(jìn)行稀釋，最后邊攪拌邊倒人 水中進(jìn)行沉析，得到的產(chǎn)物再進(jìn)行水洗、干燥即可；所述丁酸鈉的質(zhì)量為O. 34g，所述醋酸水溶液的質(zhì)量濃度為10%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為75g。
權(quán)利要求
1.一種醋酸丁酸纖維素的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)將丁酸、醋酸與精制棉短絨一起放入攪拌機(jī)中攪拌，進(jìn)行活化，在45飛(TC下活化.2~4小時；所述醋酸的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的5 10倍，所述丁酸質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的12 20倍； (2)在活化好的精制棉中加入醋酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在45飛(TC下攪拌酯化.4^6小時；所述醋酐的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的8. 9倍，所述硫酸質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的.O.05 倍； (3)酯化結(jié)束后，向酯化液中加入丁酸水溶液，在45飛(TC下攪拌水解4飛h;所述丁酸水溶液的質(zhì)量濃度為20%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的1(Γ15倍； (4)水解結(jié)束后，保持?jǐn)埾?，加入丁Ife納中和硫fe，然后加入醋fe水溶液進(jìn)打稀釋，最后邊攪拌邊倒人水中進(jìn)行沉析，得到的產(chǎn)物再進(jìn)行水洗、干燥即可；所述丁酸鈉的質(zhì)量為硫酸質(zhì)量的2. 25倍，所述醋酸水溶液的質(zhì)量濃度為10%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的25 30倍。
全文摘要
一種醋酸丁酸纖維素的制備方法，具體步驟如下(1)將丁酸、醋酸與精制棉短絨一起放入攪拌機(jī)中攪拌，進(jìn)行活化，在45~60℃下活化2~4小時；(2)在活化好的精制棉中加入醋酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在45~60℃下攪拌酯化4~6小時；(3)酯化結(jié)束后，向酯化液中加入丁酸水溶液，在45~60℃下攪拌水解4~6h；(4)水解結(jié)束后，保持?jǐn)嚢?，加入丁酸鈉中和硫酸，然后加入醋酸水溶液進(jìn)行稀釋，最后邊攪拌邊倒人水中進(jìn)行沉析，得到的產(chǎn)物再進(jìn)行水洗、干燥即可。本發(fā)明所提供的方法工藝簡單，用料節(jié)省，步驟優(yōu)化，成本較低。
文檔編號C08B3/18GK102875686SQ201210338170
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者楊毅躍, 康國偉, 姚程成, 蒙相鋒, 魯堯 申請人:無錫市凱利藥業(yè)有限公司