纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，屬于纖維素及纖維素衍生物材料【技術(shù)領(lǐng)域】。該方面的特點(diǎn)是在纖維素羥基乙?；耐瑫r(shí)，利用引發(fā)劑，引發(fā)其他單體，接枝到纖維素上。其所得到的醋酸纖維素接枝聚合物，可以改善醋酸纖維素的加工性能，同時(shí)可以廣泛的應(yīng)用于膜材料、紡織纖維、煙用絲束及生物醫(yī)藥方面。此外，本發(fā)明使用的原料便宜、操作簡單、能耗低，降低了制備成本，具有良好的市場應(yīng)用前景。
【專利說明】纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于纖維素及纖維素衍生物材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)計(jì)纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]近年來，隨著白色污染問題的日益嚴(yán)重及人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，開發(fā)可完全生物降解材料逐漸成為科學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)趨勢。纖維素廣泛的來源于樹木、棉花、麻類植物和其它農(nóng)副產(chǎn)品，是自然界中取之不盡用之不竭的可再生資源。同時(shí)，在自然的環(huán)境中可以被微生物或細(xì)菌完全降解，是一種環(huán)境友好的高分子材料。但是纖維素分子內(nèi)和分子間存在大量的氫鍵，因而它難溶、難融，限制了它的加工和應(yīng)用，因此需要對纖維素進(jìn)行衍生化。
[0004]醋酸纖維素(CA)是將棉花纖維或木材纖維乙?；?，又叫乙酸纖維素，是纖維素衍生物中最早進(jìn)行商品化生產(chǎn)纖維素有機(jī)物，被廣泛應(yīng)用于制造眼鏡架、涂料、紡織纖維、香煙濾嘴、塑料、膠片、分離膜等。但是由于其熔融溫度與降解溫度間的操作窗口太小，醋酸纖維素在工業(yè)應(yīng)用方面仍然以溶液成型為主。在一些需要熔融加工特殊應(yīng)用中，需要添加大量的小分子的增塑劑，而這些小分子的增塑劑在使用過程存在滲出和污染等問題。
[0005]因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足是目前纖維素及纖維素衍生物材料【技術(shù)領(lǐng)域】亟需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，該方法工藝簡單，用料省，步驟少，成本低。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(I )，按照重量份數(shù)計(jì)，將I重量份的纖維素浸泡在5-10重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為20-60°C，活化時(shí)間為0.5-3h ；
步驟(2)，將步驟(1)得到的溶液，加入4-20重量份的醋酸酐，0.005-0.05重量份的濃硫酸，1-20重量份的單體，及0.001-0.01重量份的引發(fā)劑，在30-100°C溫度下，反應(yīng)
0.5-5h，反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗即得到所需產(chǎn)物；
所述的單體為至少含有一種單乙烯基不飽和的單體。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、4-乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、肉桂酸和馬來酸中的一種。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案中，進(jìn)一步優(yōu)選的是所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酰叔丁酯、過氧化甲乙酮、高錳酸鉀、硝酸鈰銨、重鉻酸鉀和氯化鐵中的一種。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:(1)本發(fā)明制備方法所得到的醋酸纖維素接枝聚合物，很明顯接枝后聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度出現(xiàn)明顯降低，如圖1所示，從而降低了醋酸纖維素的加工溫度，因此可以改善醋酸纖維素的熱塑性及加工性能，同時(shí)可以廣泛的應(yīng)用于膜材料、紡織纖維、煙用絲束及生物醫(yī)藥方面；(2)本發(fā)明使用的原料便宜、操作簡單、能耗低，降低了制備成本，具有良好的市場應(yīng)用前景。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為不同接枝率的醋酸纖維素的DSC曲線圖，其中CA為醋酸纖維素，CA-g-Pl為實(shí)施例3所得改性醋酸纖維素，CA-g-P2為實(shí)施例1所得改性醋酸纖維素，CA-g-P3為實(shí)施例2所得改性醋酸纖維素。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0013]實(shí)施例1
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在5重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為20°C，活化時(shí)間為3h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入4重量份的醋酸酐，0.05重量份的濃硫酸，I重量份的丙烯酸，及0.01重量份的高錳酸鉀，在100°C溫度下，反應(yīng)5h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為21%的醋酸纖維素接枝聚丙烯酸產(chǎn)物。
[0014]實(shí)施例2
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在10重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為60°C，活化時(shí)間為0.5h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入20重量份的醋酸酐，0.005重量份的濃硫酸，20重量份的肉桂酸，及0.001重量份的過硫酸鈉，在100°C溫度下，反應(yīng)5h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為32%的醋酸纖維素接枝聚肉桂酸產(chǎn)物。
[0015]實(shí)施例3
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在8重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為40°C，活化時(shí)間為2h;
步驟(2)，將所得到的溶液，加入10重量份的醋酸酐，0.01重量份的濃硫酸，10重量份的甲基丙烯酸縮水甘油酯，及0.005重量份的過硫酸銨，在30°C溫度下，反應(yīng)5h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為15%醋酸纖維素接枝聚甲基丙烯酸縮水甘油酯產(chǎn)物。
[0016]實(shí)施例4
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在9重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為30°C，活化時(shí)間為3h ；步驟(2)，將所得到的溶液，加入5重量份的醋酸酐，0.03重量份的濃硫酸，15重量份的甲基丙烯酸-2-羥基乙酯，及0.008重量份的重鉻酸鉀，在65°C溫度下，反應(yīng)4h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到醋酸纖維素接枝甲基丙烯酸-2-羥基乙酯聚產(chǎn)物。
[0017]實(shí)施例5
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在6重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為50°C，活化時(shí)間為Ih;
步驟(2)，將所得到的溶液，加入15重量份的醋酸酐，0.03重量份的濃硫酸，5重量份的馬來酸，及0.008重量份的硝酸鈰銨，在 85°C溫度下，反應(yīng)2h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為43%醋酸纖維素接枝聚馬來酸產(chǎn)物。
[0018]實(shí)施例6
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在7重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為45°C，活化時(shí)間為1.5h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入12重量份的醋酸酐，0.02重量份的濃硫酸，10重量份的丙烯酰胺，及0.009重量份的氯化鐵，在75°C溫度下，反應(yīng)3h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為18%醋酸纖維素接枝聚丙烯酰胺產(chǎn)物。
[0019]實(shí)施例7
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在8重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為45°C，活化時(shí)間為2h;
步驟(2)，將所得到的溶液，加入15重量份的醋酸酐，0.03重量份的濃硫酸，10重量份的N-異丙基丙烯酰胺，0.01重量份的濃度為50%雙氧水，在45°C溫度下，反應(yīng)5h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為32%醋酸纖維素接枝聚異丙基丙烯酰胺產(chǎn)物。
[0020]實(shí)施例8
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在7重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為45°C，活化時(shí)間為3h;
步驟(2)，將所得到的溶液，加入12重量份的醋酸酐，0.02重量份的濃硫酸，10重量份的4-乙烯基吡啶，及0.009重量份的偶氮二異丁腈，在75°C溫度下，反應(yīng)0.5h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為36%醋酸纖維素接枝聚乙烯基吡啶產(chǎn)物。
[0021]實(shí)施例9
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在7重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為45°C，活化時(shí)間為1.5h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入12重量份的醋酸酐，0.02重量份的濃硫酸，10重量份的乙烯基吡咯烷酮，及0.009重量份的偶氮二異丁酸二甲酯，在75°C溫度下，反應(yīng)3h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為21%醋酸纖維素接枝聚乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)物。
[0022]實(shí)施例10
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在6重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為55°C，活化時(shí)間為2h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入10重量份的醋酸酐，0.009重量份的濃硫酸，20重量份的肉桂酸，及0.006重量份的偶氮二異庚腈，在85°C溫度下，反應(yīng)5h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為18%的醋酸纖維素接枝聚肉桂酸產(chǎn)物。
[0023]實(shí)施例11
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在9重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為35°C，活化時(shí)間為3h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入8重量份的醋酸酐，0.01重量份的濃硫酸，10重量份的甲基丙烯酸甲酯，及0 .005重量份的過氧化苯甲酰，在55°C溫度下，反應(yīng)2h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得55%醋酸纖維素接枝聚甲基丙烯酸甲酯產(chǎn)物。
[0024]實(shí)施例12
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在8重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為35°C，活化時(shí)間為0.5h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入16重量份的醋酸酐，0.03重量份的濃硫酸，10重量份的異丙基丙烯酰胺，及0.004重量份的過氧化苯甲酰叔丁酯，在65°C溫度下，反應(yīng)lh。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，即得到接枝率為52%醋酸纖維素接枝聚異丙基丙烯酰胺產(chǎn)物。
[0025]實(shí)施例13
纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，包括如下步驟:
步驟(1)，將I重量份的纖維素浸泡在5重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為60°C，活化時(shí)間為3h ；
步驟(2)，將所得到的溶液，加入17重量份的醋酸酐，0.01重量份的濃硫酸，12重量份的乙烯基吡咯烷酮，及0.008重量份的過氧化甲乙酮，在65°C溫度下，反應(yīng)5h。反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗，，即得到接枝率為43%醋酸纖維素接枝聚乙烯基吡咯烷酮產(chǎn)物。
【權(quán)利要求】
1.纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟(I )，按照重量份數(shù)計(jì)，將I重量份的纖維素浸泡在5-10重量份冰醋酸中，進(jìn)行活化處理；其中活化溫度為20-60°C，活化時(shí)間為0.5-3h ； 步驟(2)，將步驟(1)得到的溶液，加入4-20重量份的醋酸酐，0.005-0.05重量份的濃硫酸，1-20重量份的單體，及0.001-0.01重量份的引發(fā)劑，在30-100°C溫度下，反應(yīng)0.5-5h，反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物過濾分離，將所得濾渣用水清洗即得到所需產(chǎn)物；所述的單體為至少含有一種單乙烯基不飽和的單體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，其特征在于所述的單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、4-乙烯基吡唆、乙烯基吡咯烷酮、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、肉桂酸和馬來酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素一鍋法制備醋酸纖維素接枝聚合物的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酰叔丁酯、過氧化甲乙酮、高錳酸鉀、硝酸鈰銨、重鉻酸鉀和氯化鐵中 的一種。
【文檔編號(hào)】C08F220/14GK104072673SQ201410343629
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】王晉, 繆明明, 劉志華, 何沛, 雷萍, 劉春波, 趙偉, 王昆淼, 陳永寬 申請人:云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司