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(lái)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(dòng)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(jiǎn)稱CAB)的分子中有羥基、乙酰基和丁?；湫阅芘c三種基團(tuán)的含量有關(guān)。熔點(diǎn)和拉伸強(qiáng)度隨乙?；吭龈叨兇螅c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黾樱涣u基含量增加促進(jìn)其在極性溶劑中的溶解度；丁酰基含量增加則使其密度降低，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(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本申請(qǐng)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(jiǎn)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8(T95°C下活化2^4小時(shí)；所述醋酸的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的6 18倍，所述丁酸質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的8 20倍；
(2)在活化好的精制棉中加入丁酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在8(T95°C下攪拌酯化4^6小時(shí)；所述丁酐的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的5. 4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8(T95°C下攪拌水解Γ6h ;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)嚢瑁尤攵∷徕c中和硫酸，然后加入丁酸水溶液進(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)量為硫酸質(zhì)量的2. 25倍，所述丁酸水溶液的質(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。丁酐和乙酸首先發(fā)生酐交換生成“乙丁酐”，其反應(yīng)方程式為
(C3H7CO)2O + CH3COOH = (CH3COC3H7CO) O + C3H7COOH
若干個(gè)乙丁酐分子中，其中一部分乙酐與單鍵O脫離，形成乙?；?，加入到纖維素的羥基上；另一部分丁酐與單鍵O脫離，形成丁?；尤氲嚼w維素的羥基上，從而形成了 CAB。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(shí)，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(shí)施例方式實(shí)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80°C下活化4小時(shí)；所述醋酸的質(zhì)量為52g,所述丁酸質(zhì)量為24g ；
(2)在活化好的精制棉中加入丁酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在80°C下攪拌酯化6小時(shí)；所述丁酐的質(zhì)量為16. 2g,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80°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)嚢瑁尤攵∷徕c中和硫酸，然后加入丁酸水溶液進(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，所述丁酸水溶液的質(zhì)量濃度為10%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為90g。實(shí)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95°C下活化2小時(shí)；所述醋酸的質(zhì)量為41. 6g,所述丁酸質(zhì)量為33. 5g ；
(2)在活化好的精制棉中加入丁酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在95°C下攪拌酯化4小時(shí)；所述丁酐的質(zhì)量為16. 2g,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95°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36g ；
(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，然后加入丁酸水溶液進(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，所述丁酸水溶液的質(zhì)量濃度為10%，所述丁酸水溶液的質(zhì)量為81g。實(shí)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90°C下活化3小時(shí)；所述醋酸的質(zhì)量為20. 8g,所述丁酸質(zhì)量為57. 5g ；(2)在活化好的精制棉中加入丁酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在90°C下攪拌酯化5小時(shí)；所述丁酐的質(zhì)量為16. 2g,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90°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，然后加入丁酸水溶 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，所述丁酸水溶液的質(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8(T95°C下活化2^4小時(shí)；所述醋酸的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的6 18倍，所述丁酸質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的8 20倍； (2)在活化好的精制棉中加入丁酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在8(T95°C下攪拌酯化4^6小時(shí)；所述丁酐的質(zhì)量為精制棉短絨質(zhì)量的5. 4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8(T95°C下攪拌水解Γ6h ;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)嚢?，加入丁酸鈉中和硫酸，然后加入丁酸水溶液進(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)量為硫酸質(zhì)量的2. 25倍，所述丁酸水溶液的質(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80~95℃下活化2~4小時(shí)；(2)在活化好的精制棉中加入丁酐，以硫酸為催化劑進(jìn)行酯化，在80~95℃下攪拌酯化4~6小時(shí)；(3)酯化結(jié)束后，向酯化液中加入丁酸水溶液，在80~95℃下攪拌水解4~6h；(4)水解結(jié)束后，保持?jǐn)嚢瑁尤攵∷徕c中和硫酸，然后加入丁酸水溶液進(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(jiǎn)單，用料節(jié)省，步驟優(yōu)化，成本較低。
文檔編號(hào)C08B3/18GK102898530SQ20121033817
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)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(guó)偉, 姚程成, 蒙相鋒, 魯堯 申請(qǐng)人:無(wú)錫市凱利藥業(yè)有限公司