[发明专利]低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法。

背景技术

醋酸纤维素(Cellulose acetate，CA)又称纤维素醋酸酯，它广泛用于制造喷漆、涂料、塑料、香烟滤嘴、胶片等领域，是目前纤维素塑料中应用最广泛的一种。醋酸纤维素泛指二醋酸纤维素和三醋酸纤维素，应用最为广泛的是取代度介于2和3之间的二醋酸纤维素，而低酯化度(取代度小于2)的醋酸纤维素又具有特殊的用途，如特种涂料、特种膜材料、特种塑料等。

取代度为1.8及以下的二醋酸纤维素的附加值较高，但目前国内无生产取代度为1.5-1.8二醋酸纤维素的厂家，世界上也仅伊士曼公司有产品提供。因为取代度为1.8及以下的醋酸纤维素属于亲水性强的纤维素醋酸酯，沉析困难、得率低，生产难度大。因低取代度的纤维素醋酸酯可广泛应用于生物医药、水性涂料以及特殊的膜材料领域，许多行业均提出需求。

现有技术中，DMAc/LiCl均相酯化技术可直接得到取代度为1.8左右的醋酸纤维素酯产品其制备过程是将纤维素经过预处理，然后在溶剂DMAc/LiCl中溶解，加入催化剂、酯化剂进行酯化，经过后处理得到醋酸纤维素。该技术制备醋酸纤维素是可行的，但是溶剂体系价格不低，纤维素的加入量只有8％左右，粘度大，且溶剂回收难度大，难以实现工业化规模生产。

CN200580031921.3、CN201110086515.4和CN200710017461.X等专利分别记载了以有机溶剂为分散相，经过活化后加入硫酸、醋酸酐等酯化剂，来制备醋酸纤维素酯，该类方法系非均相反应，难以精确控制产物取代度，需经过再次水解来得到目标产物。

专利CN201110142220.4和CN201310441708.6记载了以离子液作为溶剂，现将纤维素溶解后加入酯化剂制备醋酸纤维素，该类方法系均相反应，反应过程和产物取代度容易控制，但离子液价格昂贵，且产量低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种均相反应体系、产物取代度控制简单、生产成本低、产率高的低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法包括如下步骤：

A.将二醋酸纤维素酯加入有机溶剂中搅拌溶解，然后加入水解液，体系水解得水解溶液；

B.水解溶液加入中和试剂进行中和；

C.沉析除溶剂后得产品。

本发明通过将二醋酸纤维素酯溶解后再加入特定的水解液进行水解得到低酯化度的醋酸纤维素酯，其酯化度通过水解时间和温度可以简单有效控制，并且水解后的的醋酸纤维素酯的产率高。本发明以市售普通二醋酸纤维素酯为原料，原料易得、生产成本低，对原料经过溶解后进行水解，反应体系为均相反应，易于操作，并且溶剂价格低廉，便于规模化生产及普及。

进一步的，上述低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法中所述有机溶剂为甲苯、醋酸、丙酮、二氯甲烷中的任意一种。

进一步的，上述低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法中所述步骤A中所述水解液为水解溶剂、水和催化剂按照质量比10：(5-30)：(0.1-3)配制的混合液；所述催化剂为对甲苯磺酸、硫酸、盐酸中的一种或多种组合；所述水解溶剂为甲苯、醋酸、丙酮、二氯甲烷中的任意一种。

进一步的，上述低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法中所述步骤A中所述二醋酸纤维素的取代度为2.4-2.5。

更进一步的，上述低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法中所述步骤A具体步骤为，下述各组分的用量份数均为质量份：

a.将10份二醋酸纤维素与50-500份有机溶剂加入反应器中，搅拌至其溶解；

b.在20-60℃温度下于反应体系中加入10-100份水解液，然后恒温水解60-180min。

进一步的，上述低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法中所述步骤A中水解温度为40-100℃。

进一步优选的，上述低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法中所述步骤A中水解温度为70-80℃。

进一步的，上述低酯化度的醋酸纤维素酯的制备方法中所述步骤B中所述步骤B中所述的中和试剂为质量份20-70质量份的醋酸镁或醋酸钠的水溶液，其质量浓度为10-30％。