一種製備醋酸纖維素微晶顆粒的方法
2023-05-29 13:56:56
專利名稱：一種製備醋酸纖維素微晶顆粒的方法
技術領域：
本發明涉及的是以纖維素為原料在常壓條件下製備醋酸纖維素微晶顆粒的一種方法，該方法特別適用於以薴麻纖維素為原料製備醋酸纖維素微晶顆粒。本發明提供的方法，可以節省傳統方法大量冷凍而消耗的能量，更合理的使用熱能，並且製備了性能良好的醋酸纖維素微晶顆粒。
二、技術背景薴麻是一種原產於我國的高產、優質、高效韌皮纖維作物。它的纖維素含量高、可再生而且易於降解，對環境友好。由於它的結晶度、取向度較高，延伸性、彈性差，所以直接應用市場前景不好。通過改性處理，改變薴麻纖維素結構，使其結晶度、取向度及聚合度降低，從而改善它的性能。乙醯化改性是乙醯基與羥基結合，削弱羥基之間的氫鍵來達到改性的目的，改性產物為醋酸纖維素，是一種用途廣、產量大的纖維素有機酸酯。醋酸纖維素顆粒在日常生活中更顯示出廣闊的應用前景。在醫用方面，可作為藥用控釋、緩釋製劑及輔料。同時，醋酸纖維素顆粒對汙水中有害物質的吸附也有明顯的效果，尤其對水中親脂性的有機物具有較高的吸附效能。故醋酸纖維素顆粒在醫用、環保領域是一種很有前途的新型材料。
發明內容
本發明採用水進行預溶脹，再用冰醋酸溶脹的方法提高了纖維素乙醯化反應活性，克服了以往的技術有採用氫氧化鈉或冰醋酸直接對纖維素預處理時間長的缺點，尤其用氫氧化鈉處理為後道工序帶來許多不便。同時，也克服了溶脹後的廢鹼難於處理等環境問題。該方法使用清潔的水進行預溶脹，不但對環境友好而且價格廉價。同時，以廉價的薴麻纖維素為原料，以醋酸酐為醋化劑、硫酸為催化劑常壓條件下在較高溫度製備醋酸纖維素，克服了傳統上在低溫條件下製備醋酸纖維素需要製冷所消耗的大量能耗的缺點。該發明無需通過微晶纖維素製備醋酸纖維素，而是由溶脹後的纖維素直接反應製備醋酸纖維素，從而使工藝過程更為簡便；而且，反應過程中的丙酮等溶劑可以回收循環使用，使生產成本降低。
醋酸纖維素微晶顆粒的製備過程包括以下步驟(1)依次用水、冰醋酸在15～40℃條件下對纖維素進行溶脹；(2)纖維素與醋酸酐常壓條件下進行酯化反應生成醋酸纖維素，反應溫度60℃～100℃，纖維素與醋酸酐的投料質量比為1∶5～1∶8，以硫酸為催化劑，其用量為纖維素質量的0.3～0.8％，反應時間為0.5～1小時得醋酸纖維素黃色溶膠；(3)醋酸纖維素溶膠直接滴入體積比為1∶1～1∶10的水和丙酮混合液中反應，水的體積為5～25ml，反應0.5～1小時，即得到醋酸纖維素微晶顆粒乳液；(4)用碳酸氫鈉溶液或蒸餾水洗滌醋酸纖維素微晶顆粒乳液至中性、乾燥、研磨可得不同形貌的醋酸纖維素微晶顆粒。
四
圖1醋酸纖維素黃色溶膠滴入蒸餾水中得到的醋酸纖維素微晶顆粒圖2醋酸纖維素黃色溶膠滴入蒸餾水和丙酮混合溶液中得到的醋酸纖維素微晶顆粒圖3用蒸餾水洗滌至中性、烘乾後醋酸纖維素微晶顆粒形貌結構為片層狀結構圖4用碳酸氫鈉水溶液洗滌至中性、烘乾後醋酸纖維素微晶顆粒形貌結構為蜂窩狀結構五具體實施方式
實施例1取1.00g薴麻纖維素在15℃用蒸餾水溶脹0.5小時後，再在該溫度下用冰醋酸溶脹0.5小時，將溶脹好的薴麻纖維素放入反應器中，加入乙酸酐6ml，加熱升溫至80℃，逐滴滴加硫酸0.2ml，反應30分鐘即得到醋酸纖維素黃色溶膠。在0℃條件下將醋酸纖維素黃色溶膠直接滴入20ml蒸餾水中，每分鐘滴入0.5ml黃色溶膠，攪拌、水洗至中性、烘乾，見圖1。
實施例2取1.00g薴麻纖維素在25℃用蒸餾水溶脹0.5小時後，再在該溫度下用冰醋酸溶脹0.5小時，將溶脹好的薴麻纖維素放入反應器中，加入乙酸酐6ml，加熱升溫至100℃，逐滴滴加硫酸0.1ml，反應30分鐘即得到醋酸纖維素黃色溶膠。在20℃條件下將醋酸纖維素黃色溶膠直接滴入20ml蒸餾水和50ml丙酮混合溶液中，每分鐘滴入0.5ml黃色溶膠，攪拌、水洗至中性、烘乾，見圖2。
實施例3取1.00g薴麻纖維素在30℃用蒸餾水溶脹0.5小時後，再在該溫度下用冰醋酸溶脹0.5小時，將溶脹好的薴麻纖維素放入反應器中，加入乙酸酐8ml，加熱升溫至80℃，逐滴滴加硫酸0.2ml，反應30分鐘即得到醋酸纖維素黃色溶膠。在20℃條件下將醋酸纖維素黃色溶膠直接滴入10ml蒸餾水和30ml丙酮混合溶液中，每分鐘滴入2ml黃色溶膠，攪拌、蒸餾水溶液洗至中性、烘乾，見圖3。
實施例4取1.00g薴麻纖維素在20℃用蒸餾水溶脹1小時後，再在該溫度下用冰醋酸溶脹0.5小時，將溶脹好的薴麻纖維素放入反應器中，加入乙酸酐8ml，加熱升溫至80℃，逐滴滴加硫酸0.2ml，反應30分鐘即得到醋酸纖維素黃色溶膠。將50ml丙酮加入醋酸纖維素黃色溶膠中，稀釋後取5ml在20℃條件下將溶膠直接滴入10ml蒸餾水和30ml丙酮混合溶液中每分鐘滴入2ml黃色溶膠，攪拌、碳酸氫鈉水溶液洗至中性、烘乾，見圖4。
權利要求
1.本發明涉及的是一種常壓條件下製備醋酸纖維素微晶顆粒的方法，其特徵在於製備工藝方法包括以下步驟(1)醋酸纖維素的製備①依次用水、冰醋酸對纖維素進行溶脹；②纖維素與醋酸酐常壓條件下進行酯化反應生成醋酸纖維素，反應溫度60℃～100℃，纖維素與醋酸酐的投料質量比為1∶5～1∶8，以硫酸為催化劑，其用量為纖維素質量的0.3～0.8％，反應時間為0.5～1小時；(2)醋酸纖維素直接滴入體積比為1∶1～1∶10的水和丙酮或水和乙醇或水和甲苯混合液反應，水的體積為5～25ml，反應0.5～1小時即得到醋酸纖維素微晶顆粒乳液；(3)用碳酸氫鈉溶液或蒸餾水洗滌醋酸纖維素微晶顆粒乳液至中性、乾燥、研磨可得到不同形貌的醋酸纖維素微晶顆粒。
2.根據權利要求1中所述，其特徵在於15～40℃，一定量的水進行預溶脹0.5～1小時，再經冰醋酸溶液溶脹0.5～1小時。
3.根據權利要求1中所述，其特徵在於反應條件為醋酸酐用量是纖維素重量的5～8倍，反應溫度為60～100℃，反應時間為0.5～1小時。
4.根據權利要求1中所述，其特徵在於製備的醋酸纖維黃色溶膠直接滴入不同溫度、不同體積比例的水和丙酮或水和乙醇或水和甲苯混合液中，得到不同粒徑的醋酸纖維素微晶顆粒。
5.根據權利要求1中所述，其特徵在於製備的醋酸纖維素懸濁液用一定量的碳酸氫鈉溶液或蒸餾水洗滌至中性，烘乾、研磨可得到不同形貌的醋酸纖維素顆粒。
6.根據權利要求1中所述製備醋酸纖維素微晶顆粒的方法，其特徵在於以薴麻纖維素為原料製備醋酸纖維素，以及進一步製備醋酸纖維素微晶顆粒。
全文摘要
本發明涉及的是一種常壓條件下製備醋酸纖維素微晶顆粒的方法，包括(1)依次用水、冰醋酸對纖維素進行溶脹；(2)纖維素與醋酸酐常壓條件下進行酯化反應生成醋酸纖維素，以硫酸為催化劑，反應溫度為60℃～100℃，纖維素與醋酸酐的投料質量比為1∶5～1∶8；(3)醋酸纖維素溶膠直接滴入水和丙酮混合液中反應，0.5～1小時即得到醋酸纖維素微晶顆粒乳液；(4)用碳酸氫鈉溶液或蒸餾水洗滌至中性、乾燥、研磨可得不同形貌的醋酸纖維素微晶顆粒。該方法的優點是反應預處理簡單、方便，反應時間短，催化劑的用量少，而且對環境友好。
文檔編號C08B3/06GK1986570SQ200510124600
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月22日 優先權日2005年12月22日
發明者劉昭鐵, 樊岫珊, 高子偉, 張志琪, 陳亞芍, 熊和平, 彭源德, 唐守偉 申請人:陝西師範大學, 中國農業科學院麻類研究所