专利名称：一种制备醋酸纤维素微晶颗粒的方法
技术领域：
本发明涉及的是以纤维素为原料在常压条件下制备醋酸纤维素微晶颗粒的一种方法，该方法特别适用于以苎麻纤维素为原料制备醋酸纤维素微晶颗粒。本发明提供的方法，可以节省传统方法大量冷冻而消耗的能量，更合理的使用热能，并且制备了性能良好的醋酸纤维素微晶颗粒。
二、技术背景苎麻是一种原产于我国的高产、优质、高效韧皮纤维作物。它的纤维素含量高、可再生而且易于降解，对环境友好。由于它的结晶度、取向度较高，延伸性、弹性差，所以直接应用市场前景不好。通过改性处理，改变苎麻纤维素结构，使其结晶度、取向度及聚合度降低，从而改善它的性能。乙酰化改性是乙酰基与羟基结合，削弱羟基之间的氢键来达到改性的目的，改性产物为醋酸纤维素，是一种用途广、产量大的纤维素有机酸酯。醋酸纤维素颗粒在日常生活中更显示出广阔的应用前景。在医用方面，可作为药用控释、缓释制剂及辅料。同时，醋酸纤维素颗粒对污水中有害物质的吸附也有明显的效果，尤其对水中亲脂性的有机物具有较高的吸附效能。故醋酸纤维素颗粒在医用、环保领域是一种很有前途的新型材料。
发明内容
本发明采用水进行预溶胀，再用冰醋酸溶胀的方法提高了纤维素乙酰化反应活性，克服了以往的技术有采用氢氧化钠或冰醋酸直接对纤维素预处理时间长的缺点，尤其用氢氧化钠处理为后道工序带来许多不便。同时，也克服了溶胀后的废碱难于处理等环境问题。该方法使用清洁的水进行预溶胀，不但对环境友好而且价格廉价。同时，以廉价的苎麻纤维素为原料，以醋酸酐为醋化剂、硫酸为催化剂常压条件下在较高温度制备醋酸纤维素，克服了传统上在低温条件下制备醋酸纤维素需要制冷所消耗的大量能耗的缺点。该发明无需通过微晶纤维素制备醋酸纤维素，而是由溶胀后的纤维素直接反应制备醋酸纤维素，从而使工艺过程更为简便；而且，反应过程中的丙酮等溶剂可以回收循环使用，使生产成本降低。
醋酸纤维素微晶颗粒的制备过程包括以下步骤(1)依次用水、冰醋酸在15～40℃条件下对纤维素进行溶胀；(2)纤维素与醋酸酐常压条件下进行酯化反应生成醋酸纤维素，反应温度60℃～100℃，纤维素与醋酸酐的投料质量比为1∶5～1∶8，以硫酸为催化剂，其用量为纤维素质量的0.3～0.8％，反应时间为0.5～1小时得醋酸纤维素黄色溶胶；(3)醋酸纤维素溶胶直接滴入体积比为1∶1～1∶10的水和丙酮混合液中反应，水的体积为5～25ml，反应0.5～1小时，即得到醋酸纤维素微晶颗粒乳液；(4)用碳酸氢钠溶液或蒸馏水洗涤醋酸纤维素微晶颗粒乳液至中性、干燥、研磨可得不同形貌的醋酸纤维素微晶颗粒。
四
图1醋酸纤维素黄色溶胶滴入蒸馏水中得到的醋酸纤维素微晶颗粒图2醋酸纤维素黄色溶胶滴入蒸馏水和丙酮混合溶液中得到的醋酸纤维素微晶颗粒图3用蒸馏水洗涤至中性、烘干后醋酸纤维素微晶颗粒形貌结构为片层状结构图4用碳酸氢钠水溶液洗涤至中性、烘干后醋酸纤维素微晶颗粒形貌结构为蜂窝状结构五具体实施方式
实施例1取1.00g苎麻纤维素在15℃用蒸馏水溶胀0.5小时后，再在该温度下用冰醋酸溶胀0.5小时，将溶胀好的苎麻纤维素放入反应器中，加入乙酸酐6ml，加热升温至80℃，逐滴滴加硫酸0.2ml，反应30分钟即得到醋酸纤维素黄色溶胶。在0℃条件下将醋酸纤维素黄色溶胶直接滴入20ml蒸馏水中，每分钟滴入0.5ml黄色溶胶，搅拌、水洗至中性、烘干，见图1。
实施例2取1.00g苎麻纤维素在25℃用蒸馏水溶胀0.5小时后，再在该温度下用冰醋酸溶胀0.5小时，将溶胀好的苎麻纤维素放入反应器中，加入乙酸酐6ml，加热升温至100℃，逐滴滴加硫酸0.1ml，反应30分钟即得到醋酸纤维素黄色溶胶。在20℃条件下将醋酸纤维素黄色溶胶直接滴入20ml蒸馏水和50ml丙酮混合溶液中，每分钟滴入0.5ml黄色溶胶，搅拌、水洗至中性、烘干，见图2。
实施例3取1.00g苎麻纤维素在30℃用蒸馏水溶胀0.5小时后，再在该温度下用冰醋酸溶胀0.5小时，将溶胀好的苎麻纤维素放入反应器中，加入乙酸酐8ml，加热升温至80℃，逐滴滴加硫酸0.2ml，反应30分钟即得到醋酸纤维素黄色溶胶。在20℃条件下将醋酸纤维素黄色溶胶直接滴入10ml蒸馏水和30ml丙酮混合溶液中，每分钟滴入2ml黄色溶胶，搅拌、蒸馏水溶液洗至中性、烘干，见图3。
实施例4取1.00g苎麻纤维素在20℃用蒸馏水溶胀1小时后，再在该温度下用冰醋酸溶胀0.5小时，将溶胀好的苎麻纤维素放入反应器中，加入乙酸酐8ml，加热升温至80℃，逐滴滴加硫酸0.2ml，反应30分钟即得到醋酸纤维素黄色溶胶。将50ml丙酮加入醋酸纤维素黄色溶胶中，稀释后取5ml在20℃条件下将溶胶直接滴入10ml蒸馏水和30ml丙酮混合溶液中每分钟滴入2ml黄色溶胶，搅拌、碳酸氢钠水溶液洗至中性、烘干，见图4。
权利要求
1.本发明涉及的是一种常压条件下制备醋酸纤维素微晶颗粒的方法，其特征在于制备工艺方法包括以下步骤(1)醋酸纤维素的制备①依次用水、冰醋酸对纤维素进行溶胀；②纤维素与醋酸酐常压条件下进行酯化反应生成醋酸纤维素，反应温度60℃～100℃，纤维素与醋酸酐的投料质量比为1∶5～1∶8，以硫酸为催化剂，其用量为纤维素质量的0.3～0.8％，反应时间为0.5～1小时；(2)醋酸纤维素直接滴入体积比为1∶1～1∶10的水和丙酮或水和乙醇或水和甲苯混合液反应，水的体积为5～25ml，反应0.5～1小时即得到醋酸纤维素微晶颗粒乳液；(3)用碳酸氢钠溶液或蒸馏水洗涤醋酸纤维素微晶颗粒乳液至中性、干燥、研磨可得到不同形貌的醋酸纤维素微晶颗粒。
2.根据权利要求1中所述，其特征在于15～40℃，一定量的水进行预溶胀0.5～1小时，再经冰醋酸溶液溶胀0.5～1小时。
3.根据权利要求1中所述，其特征在于反应条件为醋酸酐用量是纤维素重量的5～8倍，反应温度为60～100℃，反应时间为0.5～1小时。
4.根据权利要求1中所述，其特征在于制备的醋酸纤维黄色溶胶直接滴入不同温度、不同体积比例的水和丙酮或水和乙醇或水和甲苯混合液中，得到不同粒径的醋酸纤维素微晶颗粒。
5.根据权利要求1中所述，其特征在于制备的醋酸纤维素悬浊液用一定量的碳酸氢钠溶液或蒸馏水洗涤至中性，烘干、研磨可得到不同形貌的醋酸纤维素颗粒。
6.根据权利要求1中所述制备醋酸纤维素微晶颗粒的方法，其特征在于以苎麻纤维素为原料制备醋酸纤维素，以及进一步制备醋酸纤维素微晶颗粒。
全文摘要
本发明涉及的是一种常压条件下制备醋酸纤维素微晶颗粒的方法，包括(1)依次用水、冰醋酸对纤维素进行溶胀；(2)纤维素与醋酸酐常压条件下进行酯化反应生成醋酸纤维素，以硫酸为催化剂，反应温度为60℃～100℃，纤维素与醋酸酐的投料质量比为1∶5～1∶8；(3)醋酸纤维素溶胶直接滴入水和丙酮混合液中反应，0.5～1小时即得到醋酸纤维素微晶颗粒乳液；(4)用碳酸氢钠溶液或蒸馏水洗涤至中性、干燥、研磨可得不同形貌的醋酸纤维素微晶颗粒。该方法的优点是反应预处理简单、方便，反应时间短，催化剂的用量少，而且对环境友好。
文档编号C08B3/06GK1986570SQ200510124600
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者刘昭铁, 樊岫珊, 高子伟, 张志琪, 陈亚芍, 熊和平, 彭源德, 唐守伟 申请人:陕西师范大学, 中国农业科学院麻类研究所