一種木漿纖維素硝酸酯及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于纖維素酯的制備領(lǐng)域，具體涉及一種木漿纖維素硝酸酯及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素硝酸酯，俗稱硝化棉或硝化纖維，是纖維素與硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物，最初用于軍用領(lǐng)域，是制造發(fā)射藥、導(dǎo)彈、火箭推進劑的重要原料；同時，纖維素硝酸酯具有良好的成膜性能，可用于金屬、木材等材料的表面涂層，廣泛應(yīng)用于民用行業(yè)，主要用于制造各種油漆、打字蠟紙、油墨、漆布、瓶口密封套、粘合劑、皮革油、指甲油、酯溶性或水溶性涂料、乒乓球、鋼琴鍵等產(chǎn)品。
[0003]制造硝化纖維素的常見原料有精制棉和木漿兩種，木漿硝化棉由于其雜質(zhì)含量低、色度低、透明度高的特點被廣泛用于高端木器漆、油墨產(chǎn)品制造。在授權(quán)公告號CN102321183B的專利中公開了木漿硝化纖維素的制造方法，但該方法無法制備粘度高于wj9028-2005涂料用硝化棉粘度規(guī)格中A法200s以上的纖維素硝酸酯產(chǎn)品。
[0004]用木漿為原料生產(chǎn)A法200s以上的纖維素硝酸酯困難，最主要原因是沒有高粘度的木漿原料，市場上能提供的高粘度木漿粘度一般在200CP-300CP之間，而精制棉粘度可以達到600CP甚至1000CP以上。常規(guī)的方法很難制造高粘度的木漿纖維素硝酸酯產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有木漿纖維素硝酸酯的不足，提供一種高粘度的木漿纖維素硝酸酯及其制備方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種木漿纖維素硝酸酯的制備方法。該方法包括以下步驟:將80重量份的粘度200cp?250cp的木漿柏分切成塊后與1500?2500重量份的混酸混合，在40?50°C下充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水洗，得到木漿纖維素硝酸酯；所述的混酸按質(zhì)量百分比計:硝酸45.00?55.00%、水13.00?16.00%、余量為硫酸。
[0007]優(yōu)選的，上述木漿纖維素硝酸酯的制備方法中，所述木漿柏的含水量在8%以下。
[0008]優(yōu)選的，上述木漿纖維素硝酸酯的制備方法中，所述分切成塊的塊度為2?5mm X 2 ?5mm 0
[0009]優(yōu)選的，上述木漿纖維素硝酸酯的制備方法中，所述的硝酸以濃度為100%來計。
[0010]優(yōu)選的，上述木漿纖維素硝酸酯的制備方法中，所述的硫酸以濃度為100%來計。
[0011]優(yōu)選的，上述木漿纖維素硝酸酯的制備方法中，所述混酸的溫度為35?40°C。
[0012]優(yōu)選的，上述木漿纖維素硝酸酯的制備方法中，所述反應(yīng)的時間為40?70min。
[0013]同時，本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供上述木漿纖維素硝酸酯的制備方法制備得到的木漿纖維素硝酸酯。
[0014]本發(fā)明方法通過合理地選擇原料粘度、反應(yīng)溫度以及控制混酸的各成分含量，可以制備出粘度200s以上甚至大于300s的木漿纖維素硝酸酯；同時，本方法工藝簡單，不需要特殊的安定處理工藝，成本低，可制得高質(zhì)量的木漿纖維素硝酸酯產(chǎn)品。
【具體實施方式】
[0015]—種木漿纖維素硝酸酯的制備方法，包括以下步驟:將80重量份的粘度200cp?250cp的木漿柏分切成2?5mmX 2?5mm小塊，與1500?2500重量份的混酸混合，在40?50°C下反應(yīng)40?70min，反應(yīng)結(jié)束后用水洗，得到木漿纖維素硝酸酯；所述的混酸中各物質(zhì)的質(zhì)量百分比為硝酸45.00?55.00%、水13.00?16.00%、余量為硫酸。
[0016]上述纖維素硝酸酯的制備方法中，由于木漿柏具有分子內(nèi)與分子間的強氫鍵作用以及豐富的毛細管組織，具有較強的吸濕性，因此在反應(yīng)前一般都要進行烘干，將水分控制在8%以下，才能使反應(yīng)順利進行，并且得到的產(chǎn)物取代度均一且重現(xiàn)性好。
[0017]上述纖維素硝酸酯的制備方法中，由于為放熱反應(yīng)，通過調(diào)整反應(yīng)前混合酸溫度的方式控制反應(yīng)溫度。優(yōu)選的，混酸溫度為35?40°C。
[0018]纖維素硝酸酯的粘度取決于幾個方面，如反應(yīng)原料纖維素的粘度、酯化反應(yīng)條件、混酸的組成及含量、反應(yīng)溫度、煮洗酸度、煮洗溫度、煮洗時間等因素。
[0019]原料纖維素的粘度越高，成品纖維素硝酸酯粘度越高；酯化反應(yīng)溫度越高，粘度越低；煮洗酸度越高、溫度越高、時間越長，纖維素硝酸酯粘度越低。一般生產(chǎn)高粘度纖維素硝酸酯的煮洗酸度、煮洗溫度和煮洗時間都較為弱化，如果再進一步弱化會導(dǎo)致安定性不合格，因此，為了能夠制備高粘度的木漿纖維素硝酸酯，經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在不改變煮洗酸度、煮洗溫度和煮洗時間的情況下，只能使用相對粘度較高的木漿柏并采用特殊的酯化工藝，才可能到達。然而，降低酯化溫度雖然可以顯著提高產(chǎn)品粘度，但降低酯化溫度會導(dǎo)致反應(yīng)速度降低，所以，又必須配合合適的混酸各成分的含量，增加混酸的反應(yīng)活性。發(fā)明人經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，可以將原料木漿柏的粘度控制在200cp?250cp，同時配合混酸中各物質(zhì)的質(zhì)量百分比為硝酸45.00?55.00%、水13.00?16.00%、余量為硫酸，控制反應(yīng)溫度為40?50°C才能夠制備高粘度的木漿纖維素硝酸酯，同時反應(yīng)條件較容易控制、成本低。
[0020]進一步的，調(diào)整混酸中水的含量可以控制纖維素硝酸酯的含氮量。
[0021]實施例1
[0022]將混酸1600g加入一個裝有機械攪拌的3000mL燒杯中，其中混酸中各成分質(zhì)量分數(shù)分別為硝酸48.00%、硫酸38.00%、水14.00%，控制反應(yīng)溫度50°C，然后將粘度215cp、含水率6.5%的木楽柏80g分切成3mmX3mm小塊后加入到燒杯中，攪拌并硝化反應(yīng)50min后取出，水洗后即可得到含水的纖維素硝酸酯。其含氮量為193.5mL/g，粘度為175s。
[0023]實施例2
[0024]將混酸2000g加入一個裝有機械攪拌的3000mL燒杯中，其中混酸中各成分質(zhì)量分數(shù)分別為硝酸48.00 %、硫酸37.80 %、水分14.20 %，控制反應(yīng)溫度48 °C，然后將含水率7%、粘度215cp的木漿柏85g分切成3mmX3mm小塊后加入到燒杯中，攪拌并硝化反應(yīng)55min后取出，水洗后即可得到含水的纖維素硝酸酯。其含氮量為193.9mL/g，粘度為195s。
[0025]實施例3
[0026]將混酸2500g加入一個裝有機械攪拌的3000mL燒杯中，其中混酸中各成分質(zhì)量分數(shù)分別為硝酸50.00 %、硫酸35.50 %、水分14.50 %，控制反應(yīng)溫度48 °C，然后將含水率7%、粘度215cp的木漿柏10g分切成3mmX3mm小塊后加入到燒杯中，攪拌并硝化反應(yīng)50min后取出，水洗后即可得到含水的纖維素硝酸酯。其含氮量為192.4mL/g，粘度為259s。
[0027]實施例4
[0028]將混酸1600g加入一個裝有機械攪拌的3000mL燒杯中，其中混酸中各成分質(zhì)量分數(shù)分別為硝酸50.00%、硫酸36.20%、水分13.80%，控制反應(yīng)溫度46°C，然后含水率7%、粘度215cp的木楽柏80g分切成3mmX 3mm小塊加入到燒杯中，攪拌并硝化反應(yīng)55min后取出，水洗后即可得到含水的纖維素硝酸酯。其含氮量為192.2mL/g，粘度為318s。
[0029]對比例I
[0030]將混酸1600g加入一個裝有機械攪拌的3000mL燒杯中，其中混酸中各成分質(zhì)量分數(shù)分別為硝酸46.00%、硫酸40.00%、水14.00%，然后將含水率6.5%、粘度215印的木漿柏80g分切成3mmX 3mm小塊后加入到燒杯中，控制反應(yīng)溫度53°C，攪拌并硝化反應(yīng)50min后取出，水洗后即可得到含水的纖維素硝酸酯。
[0031 ] 按照標準GJB337-87 “硝化棉含氮量測定標準(干涉儀法)”來測定纖維素硝酸酯中的含氮量，本實施例所制得的纖維素硝酸酯的含氮量為195.6mL/go按照WJ9028-2005標準落求法來定量測定本實施例制備的纖維素硝酸酯的粘度為53s。
[0032]對比例2
[0033]將混酸1600g加入一個裝有機械攪拌的3000mL燒杯中，其中混酸中各成分質(zhì)量分數(shù)分別為硝酸50.00%、硫酸36.20%、水分13.80%，控制反應(yīng)溫度46°C，然后含水率6%、粘度62cp的木楽柏80g分切成3mmX 3mm小塊后加入到燒杯中，攪拌并硝化反應(yīng)55min后取出，水洗后即可得到含水的纖維素硝酸酯。其含氮量為192.2mL/g，粘度為158s。
[0034]綜上實施例和對比例1、2可以看出，單純地改變混酸、反應(yīng)溫度或原料的粘度不能制備得到高粘度的木漿纖維素硝酸酯，只有這幾個因素相互配合、相輔相成才能夠制備出高粘度的產(chǎn)品，這是無法在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上顯而易見地得到的。本發(fā)明方法為制備高粘度的木漿纖維素硝酸酯提供了一條更為有效的途徑。
【主權(quán)項】
1.一種木漿纖維素硝酸酯的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:將80重量份的粘度200cp?250cp的木漿柏分切成塊后與1500?2500重量份的混酸混合，在40?50°C下充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水洗，得到木漿纖維素硝酸酯；所述的混酸按質(zhì)量百分比計:硝酸45.00 ?55.00%、水 13.00 ?16.00%、余量為硫酸。2.根據(jù)權(quán)利要求1的木漿纖維素硝酸酯的制備方法，其特征在于:所述木漿柏的含水量在8%以下。3.根據(jù)權(quán)利要求1的木漿纖維素硝酸酯的制備方法，其特征在于:所述分切成塊的塊度為2?5mmX 2?5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1的木漿纖維素硝酸酯的制備方法，其特征在于:所述混酸的溫度為35 ?40°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1的木漿纖維素硝酸酯的制備方法，其特征在于:所述反應(yīng)的時間為40 ?70mino6.一種木漿纖維素硝酸酯，其特征在于:由權(quán)利要求1?5任一項所述的木漿纖維素硝酸酯的制備方法制備得到。
【專利摘要】本發(fā)明屬于纖維素酯的制備領(lǐng)域，具體涉及一種木漿纖維素硝酸酯及其制備方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種木漿纖維素硝酸酯的制備方法，包括以下步驟：將80重量份的粘度200cp～250cp的木漿粕分切成塊后與1500～2500重量份的混酸混合，在40～50℃下充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水洗，得到木漿纖維素硝酸酯。該方法可以制備出粘度200s左右甚至300s以上的纖維素硝酸酯，從而滿足了市場需要。
【IPC分類】C08B5/02, C08B5/14
【公開號】CN105175556
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】程從勇, 張仁旭, 譚明越, 彭歡
【申請人】四川北方硝化棉股份有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月20日