專利名稱：一種制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法
一種制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于木質(zhì)纖維類生物質(zhì)資源再利用領(lǐng)域，具體涉及一種制備用于合成生物基材料的木質(zhì)纖維原料低降解乙?；a(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
隨著煤、石油、天然氣等不可再生資源的日漸枯竭以及各國對環(huán)境污染問題的日益重視，將儲量豐富且可再生的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為新能源、新材料以及化工產(chǎn)品已成為世界各國研究的熱點。木質(zhì)纖維類生物質(zhì)的主要組分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，將這三種主要組分同時進行化學(xué)改性，是高效利用木質(zhì)纖維類生物質(zhì)尤其農(nóng)林廢棄物的重要途徑之O
目前，對木質(zhì)纖維的化學(xué)改性方法主要借鑒纖維素的改性反應(yīng)，如酯化、醚化、接枝等。但木質(zhì)纖維主要是以纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種物質(zhì)互為伴生，且其具有特定的微觀和宏觀結(jié)構(gòu)的天然高聚物，其改性反應(yīng)機理以及反應(yīng)產(chǎn)物的組成和理化性質(zhì)變得更為復(fù)雜。因此，對木質(zhì)纖維的改性比對纖維素的改性具有更大的難度。余權(quán)英等采用乙?；姆椒▽δ静谋砻孢M行酯化改性，制得了增重率大于40%且可在210°C附近軟化的乙?；静模徽旅髑锏戎苽淞似S基化劍麻纖維，并用于制備自增強復(fù)合材料。然而，此類改性只是對木質(zhì)纖維原料表面進行了化學(xué)改性，其目的是改善木纖維的物理加工性能或與塑料復(fù)合時的相界面相容性，均未能實現(xiàn)木質(zhì)纖維原料中各組分的高效利用。周海云和B. N.薩林等對木質(zhì)纖維原料各組分進行了完全酯化改性，但由于反應(yīng)條件均較為劇烈(反應(yīng)溫度較高或加入大量三氟乙酸)，易引起產(chǎn)物的降解，不能滿足作為生物基結(jié)構(gòu)材料或功能材料的要求。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙酰化產(chǎn)品的方法，在溫和的條件下采用多步法對原料進行乙酰化反應(yīng)，以獲得低降解的乙?；a(chǎn)品(主要為乙?；w維素、半纖維素和木質(zhì)素)，其可溶于常見有機溶劑并且具有較高的熱穩(wěn)定性和較好的熱塑性，可作為制備熱塑性高分子結(jié)構(gòu)材料或功能材料的原料。
技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，包括以下步驟(1)將木質(zhì)纖維原料粉碎、烘干，得到原料，加入反應(yīng)器；(2)加入乙?；噭┡c原料的質(zhì)量比為O.06 O. 18的濃硫酸、與原料的質(zhì)量比為 7 15的乙酸酐和與原料的質(zhì)量比為4 16的冰乙酸，40 120°C，反應(yīng)O. 5 5h，固液分離，得固體和上層液；(3)對所得固體進行重復(fù)步驟(2)的乙酰化操作；其中，乙?；噭┑挠昧繛榍耙徊襟E用量的70、0%，得上層液；(4)向上層液中加入足量蒸餾水，析出乙?；制罚礈熘林行院蠛娓?，即為乙酰化產(chǎn)品O
步驟(I)中，木質(zhì)纖維類生物質(zhì)為麥秸桿、扶桑枝條、甘蔗渣、玉米秸桿和花生殼等中的一種或幾種的混合。
步驟(2)中，濃硫酸、乙酸酐和冰乙酸的用量，優(yōu)選分別為O. 08% O. 14，8 14和 6 14。
步驟(2)中，反應(yīng)溫度為60°C 100°C，反應(yīng)時間為2 4h。
步驟(3)中，數(shù)次反應(yīng)為2 4次。
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備的優(yōu)點包括(I)乙?；男詶l件溫和(40 120°C)，并采用了多步乙?；?，將產(chǎn)物及時分離出反應(yīng)體系，減少了產(chǎn)物的降解，提高了乙酰化產(chǎn)品的特性粘度。
(2)原料各組同時改性；產(chǎn)物溶于反應(yīng)介質(zhì)中，固液分離后可直接向液相中接加水，即可析出所需產(chǎn)物，原料各組分得到了充分利用。
(3)產(chǎn)物易溶于一般有機溶劑，便于加工。
(4)反應(yīng)試劑(濃硫酸、乙酸酐和冰乙酸)毒性及污染程度低，所得產(chǎn)物具有較好的環(huán)境友好性，且具備較好的熱穩(wěn)定性和一定的熱塑性。
(5)對于木質(zhì)纖維類生物質(zhì)改性制備熱塑性高分子結(jié)構(gòu)材料或功能材料具有重要的意義。


圖I是木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；男援a(chǎn)品與原料的傅里葉紅外光譜圖；圖2是木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；男援a(chǎn)品與原料的熱重圖；圖3是木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；男援a(chǎn)品與原料的示差掃描量熱圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明實施例I將扶桑枝條去皮后粉碎烘干，過100目篩。準(zhǔn)確稱取6g扶桑枝條粉，移至反應(yīng)器，并加入乙?；噭┌饬蛩?、乙酸酐和冰乙酸，用量(與扶桑枝條粉的質(zhì)量比)分別為8%， 12. 5和10，在100°C恒溫下攪拌反應(yīng)2h ;將產(chǎn)物通過離心的方式進行固液分離，下層固體在反應(yīng)器中繼續(xù)反應(yīng)，加入用量為前一步反應(yīng)用量80%的乙?；噭磻?yīng)溫度和時間同前一步，產(chǎn)物處理如前所述；第三次反應(yīng)條件和操作參照第二步；向每步固液分離所得上層液中加入足量蒸餾水(或合并后，再加水。)，得到的析出物過濾洗滌至中性，烘干稱重、分析，最后將反應(yīng)殘渣洗滌至中性后，烘干稱重、分析。結(jié)果如表I所示。
表I產(chǎn)物得率及特性粘度
權(quán)利要求
1.一種制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將木質(zhì)纖維原料粉碎、烘干，得原料，加入反應(yīng)器； (2)加入乙?；噭┡c原料的質(zhì)量比為O.06 O. 18的濃硫酸、與原料的質(zhì)量比為7 15的乙酸酐和與原料的質(zhì)量比為4 16的冰乙酸，40 120°C，反應(yīng)O. 5 5h，固液分離，得固體和上層液； (3)對所得固體進行重復(fù)步驟(2)的乙?；僮鳎黄渲?，乙酰化試劑的用量為前一步驟用量的70、0%，得上層液； (4)向上層液中加入足量蒸餾水，析出乙?；制罚礈熘林行院蠛娓?，即為乙?；a(chǎn)品O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，其特征在于步驟(I)中，木質(zhì)纖維原料為麥秸桿、扶桑枝條、甘蔗渣、玉米秸桿和花生殼中的一種或幾種混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，其特征在于步驟(2)中，濃硫酸、乙酸酐和冰乙酸的用量分別為O. 08 O. 14、8 14和6 14。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，其特征在于步驟(2)中，反應(yīng)溫度70 100°C，反應(yīng)時間為2 4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，其特征在于步驟(3)中，乙?；噭┯昧烤鶠榍耙徊降?0%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙酰化產(chǎn)品的方法，其特征在于步驟(3)中，乙?；磻?yīng)次數(shù)為2 4次。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，其特征在于步驟(4)中，先合并各步驟所得的上層液，然后再進行剩余操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，其特征在于步驟(4)中，對各步驟所得的上層液分別進行加水析出產(chǎn)品操作，最后合并產(chǎn)物得最終女口廣叩ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備木質(zhì)纖維類生物質(zhì)低降解乙?；a(chǎn)品的方法，在溫和的反應(yīng)條件下，采用多步法對原料各組分進行低降解的乙?；男浴０▽⒛举|(zhì)纖維原料去皮、粉碎、烘干，在溫和的反應(yīng)條件下對原料進行乙?；男裕环磻?yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物液固分離，上層液中加水得到析出物，下層固體在反應(yīng)釜中繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后按前述操作處理；每步得到的下層固體經(jīng)多次反應(yīng)；收集每步得到的析出物，洗滌后烘干得到乙?；a(chǎn)品。該方法乙?；男詶l件溫和，減少了產(chǎn)物的降解，反應(yīng)試劑毒性及污染程度低，所得產(chǎn)物具有較好的環(huán)境友好性、熱穩(wěn)定性以及熱塑性，且易溶于有機溶劑，對于木質(zhì)纖維改性制備熱塑性高分子結(jié)構(gòu)材料或功能材料具有重要的意義。
文檔編號C08H7/00GK102924608SQ201210501520
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者洪建國, 嚴偉, 李小保, 葉菊娣, 陳建強, 高勤衛(wèi) 申請人:南京林業(yè)大學(xué)