專利名稱：纖維素醋酸酯的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子化合物纖維素醋酸酯的制備方法。
纖維素醋酸酯是一種用途廣、產(chǎn)量大的纖維素有機酸酯，可用作人造纖維、香煙濾咀用材、塑料、薄膜和涂料等的原料。制造醋酸纖維素的過程通常包括(1)將纖維素原料進行活化予處理，以提高乙?；姆磻钚?。(2)活化纖維素用冰醋酸為溶劑，醋酐為乙?；瘎瑹o機酸為催化劑，在無水體系中乙?；磻瞥扇姿崂w維素(TCA)。(3)將TCA水解，降低其乙酰化值，以獲得能溶于丙酮的更有工業(yè)價值的二醋酸纖維素(DCA)，(4)純化DCA，包括將DCA從反應體系沉淀出，進行穩(wěn)定化處理、洗滌、干燥。為了提高纖維素乙?；磻钚?，以往的技術有采用水或有機酸水溶液予處理纖維素，隨后用大量的冰醋酸置換水或烘干法除去水份。如專利US，-4，336，370介紹用C2-C18有機酸水溶液噴淋或淤漿，密封貯存，再經(jīng)熱烘干處理。這些方法雖然能夠取得活化效果，但增加了能耗并使工藝復雜化。
本發(fā)明提供一種有效的活化-乙?；?lián)合反應體系，結合高溫水解制得過濾性能和紡絲性能良好的二醋酸纖維素。
本發(fā)明提供的方法特點，是纖維素在膨潤劑酰胺化合物和滲透劑脂肪醇聚氧乙烯醚存在下進行活化予處理，并且在高溫80-115℃下進行乙?；?。本方法的步驟是首先纖維素在酰胺化合物膨潤劑，脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑，部分冰醋酸和催化劑存在下進行活化予處理，處理溫度20-35℃，處理時間不少于1小時。然后添加醋酐，總量中剩余部分醋酸和催化劑，在高溫80-115℃進行纖維素的乙酰化和隨后的水解反應，制得二醋酸纖維素。酰胺化合物采用的是碳酰胺(尿素UR)、甲酰胺(FMA)、乙酰胺(ACA)，二甲基甲酰胺(DMF)及其混合物，其用量為0.2-1.5%(纖維素重量)，滲透劑脂肪醇聚氧乙稀醚(JFC)是C7-C18脂肪醇與環(huán)氧乙烷縮合物，其用量為0.25-1.3%(纖維素重)，冰醋酸(GAC)總用量是1.9-2.3倍(纖維素重)，醋酐(AN)用量為2.55-3.1倍(纖維素重)，高溫乙?；”瓤山抵?，節(jié)省溶劑用量。催化劑是以磷酸為主劑的硫酸和磷酸混合酸，用量比硫酸/磷酸為1/2-1/5，其總用量為0.85-2%(纖維素重)。乙?；^程所需時間在20分鐘以上。冰醋酸、催化酸在活化和乙?；瘍审w系的分配量可隨不同纖維素原料而調整。乙酰化反應完成以后，加入醋酸鎂或醋酸鈉作為中和劑，水解反應以83-87%醋酸濃度為宜，水解溫度125-150℃較好控制。
本發(fā)明提供的活化-乙?；?lián)合反應體系的優(yōu)點之一是節(jié)省大冷凍量，可以更合理利用熱能，因為反應熱可被體系吸收利用作熱源，使能耗降低。另一優(yōu)點是可以采用較低甲種纖維素和聚合度原料制備過濾性能和紡絲性能良好的二醋酸纖維素產(chǎn)物，而且催化酸用量少，付產(chǎn)物纖維素硫酸酯生成量少，省去穩(wěn)定化處理。
實例1-7(結合


)參照附表中所列各實例的原料和化學品用量，將酰胺化合物，滲透劑，部分冰醋酸和催化劑放入帶有攪拌的活化液調配罐1內混合溶解成活化液。活化液與粉碎的纖維素原料相配合，分別噴入和投入帶有攪拌的臥式活化機2內，用夾套水維持活化溫度不高于35℃，歷時1小時以上，先將醋酐，剩余部分冰醋酸和催化劑在混酸罐3內攪拌混合，由夾套保持一定溫度。當活化完成，從混酸罐3來的混酸噴入活化機內攪拌均勻后，放入帶有雙軸攪拌的醋化機4內，完成乙?；^程。從水解液調配罐5加入含醋酸鎂的醋酸溶液終止乙?；?。中和物料放入水解鍋6，升溫至要求的水解溫度。水解后物料送至精制體系7，經(jīng)沉淀、洗滌、干燥得產(chǎn)物DCA。醋酸回收體系8來的冰醋酸可循環(huán)使用，稀醋酸供沉淀及配制水解液。產(chǎn)物DCA的分析列于附表中。所得產(chǎn)物的25-26%丙酮溶液經(jīng)過濾，可在400-600米/分的卷速順利紡絲。
表中各例份重是每100份纖維素的用量。實例1-3纖維素是木漿，甲種纖維素90%，聚合度760實例4-6是棉絨漿，甲種纖維素98%，聚合度940實例7和比較例是精制棉，甲種纖維素99%，聚合度1450。
各例水解醋酸濃度84%，實例2-7和比較例水解溫度125℃，時間150分。實例1水解溫度150℃，時間85分。含硫%和結合醋酸%測定按ASTM-D871法。粘度測定按6%丙酮溶液，25℃，Emila粘度計。過濾值Kw按公式Kw-2-P2/P1/P1+P2計算，P1和P2分別是前20分鐘和后40分鐘的過濾量(ml)，Kw值越低，過濾性越好。
與比較例相比，各實例由于加有酰胺化合物和JFC使反應時間縮短，乙?；笃邗０坊夏芘c催化酸成鹽，能抑制纖維素降解，使反應容易控制并可獲得較高粘度的產(chǎn)物。產(chǎn)物過濾性較好，含硫量低，穩(wěn)定性好。
權利要求
1.一種聯(lián)合活化乙?；苽淅w維素醋酸酯的方法，該方法包括活化予處理和乙酰化兩個過程，其特征在于，纖維素是在膨潤劑酰胺化合物和滲透劑脂肪醇聚氧乙烯醚存在下進行活化予處理，并在80-115℃下進行乙?；?，該方法的步驟是首先纖維素在酰胺化合物膨潤劑，脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑，部分冰醋酸和催化劑存在下進行活化予處理，處理溫度28-35℃，處理時間不少于1小時；然后添加醋酐，總量中剩余的冰醋酸和催化劑，在80-115℃進行纖維素的乙?；碗S后的水解反應，制得二醋酸纖維素。
2.根據(jù)權利要求1中所述的方法，其特征在于所述的酰胺化合物是碳酰胺(尿素)，甲酰胺、乙酰胺、二甲基甲酰胺及其混合物，其用量為0.2-1.5%(纖維素重量)。
3.根據(jù)權利要求1中所述的方法，其特征在于所述的滲透劑脂肪醇聚氧乙烯醚是C7-C18脂肪醇與環(huán)氧乙烷縮合物，其用量為0.25-1.3%(纖維素重)。
4.根據(jù)權利要求1中所述的方法，其特征在于所述的催化劑是以磷酸為主劑的硫酸和磷酸混合酸，用量比硫酸/磷酸為1/2-1/5，其總用量為0.85-2.0%(纖維素重)。
5.根據(jù)權利要求1中所述的方法，其特征在于所述的冰醋酸總用量是1.9-2.3倍(纖維素重)，醋酐用量為2.55-3.1倍(纖維素重)。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子化合物纖維素醋酸酯的制法。本發(fā)明提供一種聯(lián)合活化乙?；苽淅w維素醋酸酯的方法。這種方法的步驟首先是將纖維素在酰胺化合物膨潤劑，脂肪醇聚氧乙烯醚滲透劑，冰醋酸和催化劑存在下進行活化預處理，溫度28—35℃，處理時間至少1小時，然后添加醋酐，冰醋酸和催化劑，在80—115℃進行纖維素的乙酰化和隨后的水解反應。本發(fā)明提供的方法，可節(jié)省大冷凍量，更合理地利用熱能，并且具有可以采用較低純度和聚合度的原料制備性能良好的二醋酸纖維素產(chǎn)物，而且有催化酸用量少，副產(chǎn)物生成量少的優(yōu)點。
文檔編號C08B3/06GK1082054SQ9310876
公開日1994年2月16日 申請日期1993年7月18日 優(yōu)先權日1993年7月18日
發(fā)明者王恩浦, 劉躍平, 許凱, 黎秉環(huán), 李慧瓊 申請人:中國科學院廣州化學研究所