CN114736311A - 一种竹来源醋酸纤维素及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农林生物资源利用技术领域，具体涉及一种竹来源醋酸纤维素及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：将含有竹子纤维素的原料与有机溶剂和活化剂混合进行一次反应，制得反应产物；而后将所述反应产物与乙酰化试剂和催化剂混合进行二次反应，以生成醋酸纤维素；二次反应后进行固液分离，将分离得到的液体与析出剂混合，以制得醋酸纤维素。本发明以含有竹子纤维素的物质为原料，通过简单的两步反应能够高效地将竹子纤维素转化为醋酸纤维素以进一步加以利用，提高竹子纤维素的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及农林生物资源利用技术领域，具体涉及一种竹来源醋酸纤维素及其制备方法。
背景技术
醋酸纤维素(又称为乙酸纤维素，纤维素乙酸酯)是指纤维素的乙酸酯，是纤维素分子中羟基用醋酸酯化后得到的一种化学改性的高分子化合物。醋酸纤维素是一种热塑性树脂，是纤维素衍生物中最早进行商品化生产并且不断发展的纤维素有机酸酯。醋酸纤维素作为多孔膜材料，具有选择性高、透水量大、加工简单、可自然降解等特点，因此在片基材料、航空航天材料及膜材料等领域具有重要应用，同时也是水解制备一取代或二取代纤维素醋酸酯的重要中间产物。
在工业上主要通过醋酸、醋酸酐或酰氯试剂以及通过硫酸等催化剂进行合成。但由于纤维素的结晶度高、反应活性较低，且在制备过程中纤维素极易酸性降解等问题，工业制备中只通过棉花或高纯度的纤维浆进行制备。为了扩大醋酸纤维素的来源，提供可持续环保安全的制备工艺，人们一直在探索新的绿色制备工艺。大致可分为非均相法和均相法两种制备体系。
非均相法的优点是操作简单，溶剂便宜，工业上大多也采用非均相法制备纤维素醋酸酯。由于非均相体系存在反应速率慢，产物取代度分布不均匀，流程长，且反应难以控制等问题，近年来均相反应体系受到越来越广泛的重视和研究。均相法主要指所用醋酸化剂首先渗透进入纤维素的无定形区反应，并随着反应的进行，生成的醋酸纤维素逐渐溶解再使用的溶剂中，以此纤维素的结晶区被逐层地打开然后溶解，最后整个体系都呈现均相单一的状态。但所使用的催化剂大多为混合质子酸，如硫酸和高氯酸等，此种酸类催化剂会造成设备的腐蚀，其废液若是处理不当还会造成水体环境的污染。
近年来，离子液体由于具有低挥发性、高沸点、极性强、热稳定性好等特性在纤维素改性制备工艺过程中被广泛应用，其纤维素在其中的溶解体系也早有报道，在某些离子液体中纤维素的溶解可高达25％。尽管离子液体作为催化剂在制备醋酸纤维素过程中研究应用较多，但由于其制备过程偏复杂，成本较高，在实际利用方面，离子液体也存在着回收和纯化相对困难的缺点，使这都导致离子液体催化剂目前仍难以大规模运用。
竹子生长周期短，最快每天生长达91cm，3～5年即可成材，被认为是世界上生长最快的植物。竹子纤维素和其他生物质一样，组成纤维素大分子的每个葡萄糖单元含有三个醇羟基，这使得纤维素可以发生酯化、醚化等与醇类相关的反应从而得到高价值的纤维素衍生物。目前已有研究通过醚化的方式将竹纤维改性为羟甲基纤维素、羧甲基纤维素钠等，而通过酯化将其改性为纤维素醋酸酯等更具功能性的纤维素衍生物材料是重要的发展方向之一。同时也可缓解棉纤维作为醋酸纤维素来源的紧张局面。
现有技术CN103554272A公开了一种制备全乙酰化纤维素的方法，其技术方案是采用二甲亚砜(DMSO)进行溶胀，而后采用酰化试剂醋酸异丙烯酯(IPA)和催化剂1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)在130℃、隔绝空气条件下进行酯化反应。然而，DBU催化剂毒性较高，对人体以及环境危害较大；且DBU会腐蚀金属，不能用金属容器储存。DBU还对空气和二氧化碳敏感，这些均会给储存和使用过程造成局限，产业化应用较为困难。
发明内容
鉴于此，特提出本发明。
首先，本发明提供了一种醋酸纤维素的制备方法，包括以下步骤：将含有竹子纤维素的原料与有机溶剂和活化剂混合进行一次反应，制得反应产物；而后将所述反应产物与乙酰化试剂和催化剂混合进行二次反应，以生成醋酸纤维素；二次反应后进行固液分离，将分离得到的液体与析出剂混合，以制得醋酸纤维素。
通过上述制备方法，能够高效地将竹子纤维素转化为醋酸纤维素以进一步加以利用，提高竹子纤维素的经济效益。其中，通过活化剂与有机溶剂的联合使用，能够显著提高竹子纤维素在后续反应中的转化效率。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述有机溶剂与所述活化剂的体积比为1:0.4～0.8。
在上述用量关系下，能够进一步提升竹子纤维素在后续反应中的转化效率。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述原料、有机溶剂和活化剂的用量比为1～2g：10mL：4～8mL。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述原料为竹子、竹子采伐剩余物、竹子加工剩余物或竹浆。优选为预先经粉碎预处理得到的富含纤维素的竹浆，更优选为粉碎后粒径小于2mm的竹浆。更优选为幼龄的竹子。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述原料为脱除木质素和半纤维素后纯化得到的竹子纤维素。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、乙酸、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、二甲亚砜、吡啶、甲基咪唑、三乙胺中的至少一种；
所述乙酰化试剂为乙酸乙烯酯、乙酸异丙烯酯、琥珀酸酐中的至少一种；
所述的活化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、胺类或氨中的至少一种；
所述催化剂为氢氧化钠、乙酸锌、三氯化铝、三氟乙酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸、4-(N,N)-二甲氨基吡啶、4-(1-吡咯烷基)吡啶、N,N-二异丙基乙胺、N,N-二异丙基碳二亚胺、N,N-二环己基碳二亚胺、三溴化聚乙烯吡咯烷酮、N-磺酸琥珀酰亚胺中的至少一种。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述反应产物、乙酰化试剂和催化剂的质量比为：100:10～400:1～40。
在上述比例用量关系下，能够显著提升竹子纤维素的转化效率。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述二次反应的温度为50～100℃。优选反应时间为0.2～2h。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述一次反应的温度为-20～30℃。优选反应时间为0.5～24h。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述原料与有机溶剂按g:mL计为1～2:10。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述析出剂为乙醇、乙酸、乙酸镁溶液、饱和碳酸氢钠溶液中的至少一种。
作为本发明的一种优选的实施方案，所述析出剂与分离的液体体积比为3～5：1。
在具体实施过程中，将分离得到的液体与析出剂混合后，还可经过滤、洗涤和干燥，制得醋酸纤维素。
本领域技术人员可以进一步通过对上述优选方案进行组合，以得到本发明中醋酸纤维素的制备方法的其它较优实施例。
进一步地，本发明还提供了上述任一实施方案所制得的醋酸纤维素。
本发明的有益效果在于：
本发明以含有竹子纤维素的物质为原料，通过简单的两步反应能够高效地将竹子纤维素转化为醋酸纤维素以进一步加以利用，提高竹子纤维素的经济效益。
本发明的工艺生态环保，提供了可选的醋酸纤维素制备方法，拓宽了开发利用竹材纤维素并提高其利用价值和途径，工艺过程稳定可控，路线简单易行，应用前景广阔。
附图说明
图1是实施例1的竹来源醋酸纤维素的制备方法工艺流程图。
图2是醋酸纤维素产品的红外光谱图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，均为常规方法或者按照本领域的文献所描述的技术或条件进行，或者按照产品说明书进行。所用试剂和仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1化学预处理竹材底物的乙酰化反应
本实施例提供了一种竹来源醋酸纤维素的制备方法，具体为：
粉碎后的毛竹经γ-戊内酯化学预处理后得到的底物0.5g分散在装有二甲亚砜5mL的圆底烧瓶中，加入2mL的200g/L的NaOH溶液活化30min；然后将烧瓶转移至水浴锅中80℃水浴加热15min后，立即加入10mL的乙酸乙烯酯和0.1mL催化剂N，N-二异丙基乙胺并反应进行5min。结束后将反应混合物的固液离心分离，向分离得到的上清液中加入50mL无水乙醇以析出白色沉淀；将析出产物过滤分离，固体滤渣进行充分洗涤烘干得到醋酸纤维素产品A。工艺流程图见图1。
实施例2分离提纯的竹子纤维素的乙酰化反应
本实施例提供了一种竹来源醋酸纤维素的制备方法，具体步骤与实施例1的区别仅在于竹子原料为脱除木质素和半纤维素后纯化得到的竹子纤维素，获得醋酸纤维素B。
实施例3竹粉直接为原料的纤维素乙酰化反应
本实施例提供了一种竹来源醋酸纤维素的制备方法，具体步骤与实施例1的区别仅在于竹子原料为未进行任何预处理的竹粉，获得醋酸纤维素C。
试验例
对实施例和对比例制得的醋酸纤维素增重率和取代度进行测试，结果如表1所示。
表1纤维素增重率及产物的取代度
注：棉纤维得到的醋酸纤维素取代度为2.90
由表可知，实施例1-3所得到的醋酸纤维素与反应前的原料纤维素相比，其质量是大幅增加的，增重率列于表1中。同时测定了得到的醋酸纤维素的取代度(表1)。通过傅里叶变换红外光谱分析醋酸纤维素产品，发现了醋酸纤维素的特征峰，表明了竹子纤维素已转化为醋酸纤维素(图2)。
从上述实施例1-3结果得出，富含竹子纤维素的未处理竹粉、预处理得到的竹底物以及纯化后的竹子纤维素等均能转化为醋酸纤维素产品。其中，效果最好的是实施例2得到的醋酸纤维素B。表明竹子的天然抗降解屏障阻碍了竹子中纤维素的直接转化为醋酸纤维素的效率，实际生产中需要对竹子首先进行一定的前处理过程，才能竹子纤维素更好的转化。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种醋酸纤维素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含有竹子纤维素的原料与有机溶剂和活化剂混合进行一次反应，制得反应产物；
而后将所述反应产物与乙酰化试剂和催化剂混合进行二次反应，以生成醋酸纤维素；
二次反应后进行固液分离，将分离得到的液体与析出剂混合，以制得醋酸纤维素。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂与所述活化剂的体积比为1:0.4～0.8。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述原料、有机溶剂和活化剂的用量比为1～2g：10mL：4～8mL。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述原料为竹子、竹子采伐剩余物、竹子加工剩余物或竹浆。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述原料为脱除木质素和半纤维素后纯化得到的竹子纤维素。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，
所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、乙酸、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、二甲亚砜、吡啶、甲基咪唑、三乙胺中的至少一种；
所述乙酰化试剂为乙酸乙烯酯、乙酸异丙烯酯、琥珀酸酐中的至少一种；
所述活化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、胺类或氨中的至少一种；
所述催化剂为氢氧化钠、乙酸锌、三氯化铝、三氟乙酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸、4-(N,N)-二甲氨基吡啶、4-(1-吡咯烷基)吡啶、N,N-二异丙基乙胺、N,N-二异丙基碳二亚胺、N,N-二环己基碳二亚胺、三溴化聚乙烯吡咯烷酮、N-磺酸琥珀酰亚胺中的至少一种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应产物、乙酰化试剂和催化剂的质量比为：100:10～400:1～40。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述二次反应的温度为50～100℃。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述析出剂为乙醇、乙酸、乙酸镁溶液、饱和碳酸氢钠溶液中的至少一种。
10.一种醋酸纤维素，其特征在于，其由权利要求1～9中任一项所述的制备方法制得。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116277355A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-23 | 西南交通大学 | 一种竹篾叠层材料制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101544698A (zh) * | 2009-04-14 | 2009-09-30 | 南通醋酸纤维有限公司 | 以棉短绒浆粕为原料制成的醋酸纤维素及制造方法和用途 |
| CN102898529A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-30 | 华南理工大学 | 一种酯交换反应快速制备纤维素酯类衍生物的方法 |
| CN103554272A (zh) * | 2013-10-12 | 2014-02-05 | 华南理工大学 | 一种制备全乙酰化纤维素的方法 |
| CN105085689A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-11-25 | 厦门大学 | 低温均相催化酯交换制醋酸纤维素及纤维素混合酯的方法 |
| CN108383915A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-08-10 | 南通醋酸纤维有限公司 | 一种制备醋酸纤维素酯的方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101544698A (zh) * | 2009-04-14 | 2009-09-30 | 南通醋酸纤维有限公司 | 以棉短绒浆粕为原料制成的醋酸纤维素及制造方法和用途 |
| CN102898529A (zh) * | 2012-10-11 | 2013-01-30 | 华南理工大学 | 一种酯交换反应快速制备纤维素酯类衍生物的方法 |
| CN103554272A (zh) * | 2013-10-12 | 2014-02-05 | 华南理工大学 | 一种制备全乙酰化纤维素的方法 |
| CN105085689A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-11-25 | 厦门大学 | 低温均相催化酯交换制醋酸纤维素及纤维素混合酯的方法 |
| CN108383915A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-08-10 | 南通醋酸纤维有限公司 | 一种制备醋酸纤维素酯的方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116277355A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-23 | 西南交通大学 | 一种竹篾叠层材料制备方法 |
| CN116277355B (zh) * | 2023-03-20 | 2024-04-02 | 西南交通大学 | 一种竹篾叠层材料制备方法 |
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