氣固相反應制醋酸纖維素的方法
2023-06-23 09:24:46
專利名稱：氣固相反應制醋酸纖維素的方法
技術領域：
本發明屬於氣-固相反應制醋酸纖維素的方法。
醋酸纖維素的製備已有幾十年的歷史，從40-60年代的低溫法，如美國專利2,478,4258及3,109,74311等，至80-90年代的高溫法如美國專利4,439,605和3,767,642等。傳統的低溫法中起始溫度為5℃，反應終點溫度38℃，由於纖維素酯化是個放熱過程，放熱程度與催化劑硫酸加量成正比，低溫法硫酸用量一般都大於10％(對纖維素而言)，因此發熱量很大。要防止纖維素降解必須維持系統較低的溫度，因而整個系統必須冷卻，冷能消耗很大，同時反應周期長一般需要3個小時，液比高達1∶8，也就是需要大量冰醋酸作溶劑。另外高溫法由於催化劑用量大大減少並且使用組合催化劑和抗氧化劑等使纖維素醋化反應可以在較高溫度(70-90℃)下進行，這樣可以利用酯化反應的放熱使溫度上升，減少了能量的消耗，同時液比也可以降至1∶5-6，終點產物的分子量要比低溫法低些，但基本上可以滿足紡織的要求。無論是傳統的低溫法或是近期發展的高溫法都存在一個共同的缺點就是需要加入大量的冰醋酸作反應介質，這樣使回收醋酸的能量增加很多，因而使成本增加，這是制約醋酸纖維素市場的重要因素。
本發明提供一種氣-固相反應製備醋酸纖維素的方法，可以不必加入大量醋酸做為反應介質。
本發明所提供的氣一固相反應制醋酸纖維素的方法包括棉絨或木漿纖維素的氣相醋酐反應，特點是不需加入冰醋酸作反應介質，氣相醋酐在催化劑硫酸存在下與纖維素分子進行取代反應生成醋酸纖維素，反應溫度110-150℃，硫酸加入量為纖維素重量的0.1-0.7％反應時間15-30分鐘，反應在反應釜中進行，真空度低於0.6MPa。
本發明所述的方法與現有技術相比，由於不需加入大量的冰醋酸作反應介質，因而降低了醋酸回收的成本，催化劑用量很少比高溫液相法減少了50-60％，可以降低產品殘硫量增加產品的熱穩定性。醋酸酯取代度達2.97，聚合度可維持180左右。
實例一精製棉絨10g，水分5％，醋酐20g，硫酸0.03g，充分混合後加入0.1L反應釜中，密封后抽真空。待表壓超過450mmHg時關閉閥門，開啟加熱開關，以大約1℃/min的速度升溫。當溫度達到120℃時停止加熱，保溫0.5h。取出內料管在水中冷卻。至室溫後打開密封蓋把物料傾入水中煮沸15分鐘。然後經過濾再用常溫蒸餾水洗至中性後得產物指標如下取代度(DS) 2.97聚合度(DP) 185特性黏度[η]1.45
游離酸(％)0.009灰份(％) 0.17硫酸根含量(ppm) 100實例二精製棉絨10g，水分5％，醋酐30g，硫酸0.02g，充分混合後徐徐升溫至130℃，其它操作與實例一同。質量指標取代度(DS)2.98聚合度(DP)180特性黏度[η] 1.40游離酸(％)0.01灰份(％) 0.16硫酸根含量(ppm) 90實例三精製棉絨10g，水分5％，醋酐30g，硫酸0.02g，充分混合後徐徐升溫至115℃，保溫15分鐘。其它操作與實例一同。所得產品質量指標如下取代度(DS)2.87聚合度(DP)190特性黏度[η] 1.50游離酸(％)0.008灰份(％) 0.17硫酸根含量(ppm) 85實例四精製棉絨10g，水分5％，醋酐30g，硫酸0.02g，充分混合後置於0.1L高壓釜內密封后抽真空。當真空度達到600mmg時關閉真空閥門，開始升溫，當溫度達到130℃時停止加熱，保溫0.5h。後處理操作與實例一同。所得產物質量指標如下取代度(DS)2.98聚合度(DP)200特性黏度[η] 1.52游離酸(％)0.01灰份(％) 0.178硫酸根含量(ppm) 8權利要求
1.一種氣固相反應制醋酸纖維素的方法。包括棉絨或木漿纖維素氣相醋酐反應，其特徵在於不需加入冰醋酸作反應介質，氣相醋酐在催化劑硫酸存在下與纖維素分子進行取代反應生成醋酸纖維素，反應溫度110-150℃，硫酸加入量為纖維素重量的0.1-0.7％。
2.根據權利要求1中所述的方法，其特徵在於所述的取代反應時間為15-30分鐘。
3.根據權利要求1中所述的方法，其特徵在於所述的取代反應，其真空度應低於0.6Mpa。
全文摘要
本發明涉及一種用氣－固相反應合成纖維素的醋酸酯的方法。現有技術中纖維素醋酸酯製備存在醋酸回收成本高的缺點。本發明方法利用纖維素酯化反應在催化劑存在下是一种放熱反應的原理,在高溫下,醋酸酐蒸氣可滲入纖維素內部起酯化反應,為防止在高溫下纖維素裂解,要求反應在真空狀態下進行。即反應開始應先將空氣抽出。同時催化劑用量也比一般高溫液相法減少50—60%。由於不使用冰醋酸作反應介質。因此醋酸回收負荷大為降低。
文檔編號C08B3/00GK1246484SQ99117070
公開日2000年3月8日 申請日期1999年9月8日 優先權日1999年9月8日
發明者陳家楠, 梅潔, 歐義芳 申請人:中國科學院廣州化學研究所