金属盐的新用途及提高醋酸纤维素稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应的终止剂或洗涤步骤的中和剂中的新用途，本发明专利技术还公开了一种提高醋酸纤维素稳定性的方法和该方法制备得到的醋酸纤维素及其应用，属于纤维素领域。本发明专利技术中所述金属盐的化学式为MxAy，M为碱土金属，A为酸根离子，MxAy的pKb值为3.7～7.6，所述金属盐作为水解反应的终止剂和洗涤步骤的中和剂制备得到的醋酸纤维素产品高温富集上述金属盐或其中和反应产物的情况下，产品状态均为无色透明，稳定性良好。本发明专利技术方法适用于透明或不透明二醋酸纤维素或三醋酸纤维素的制备，本发明专利技术方法有利于醋酸纤维素生产过程中稳定性的控制，也有利于醋酸纤维素产品的应用。

【技术实现步骤摘要】
金属盐的新用途及提高醋酸纤维素稳定性的方法
本专利技术属于纤维素领域，具体涉及金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应终止剂或洗涤步骤中和剂中的应用，还涉及一种提高醋酸纤维素稳定性的方法和该方法制备得到的醋酸纤维素及其用途。
技术介绍
醋酸纤维素是用木浆粕或棉绒浆粕在催化剂硫酸和溶剂冰醋酸的条件下与醋酸酐反应生成的酯化产物，又称为纤维素醋酸酯。根据酯化反应的酯化取代程度，可分为取代度为2.20～2.50的二醋酸纤维素和取代度为2.71～2.96的三醋酸纤维素。根据用途分类，二醋酸纤维素又可分为纤维级(烟用丝束级、长丝级、短纤级)和塑料级(工具级、眼镜级、玩具级、装饰与工艺品级、食品包装级和医药卫生级等)。三醋酸纤维素在传统电影或照相胶片领域内的应用近年来被新技术取代，目前主要应用于光学电子薄膜领域。三醋酸纤维素作为液晶偏光片、滤光片或者延迟板中保护膜，采用溶剂法加工，过程中虽不涉及高温，但膜制品用于显示屏，其测试过程是在湿度为85％、温度为85℃的条件下测试，而实际使用过程中最高温度亦超过80℃，长期处于高温环境中工作，考虑到使用的长久性，因此要求三醋酸纤维素应具有一定的耐热性。纺丝级二醋酸纤维素，为保证高速纺丝并且在喷嘴处不堵料，往往也需要加入一定的金属盐，提高热稳定性，防止因水解引起丝束有酸味产生，且丝束产品也有颜色要求，不稳定会引起b值升高。b值是CIELab色系下的一个坐标，b值为正时，表示为黄色；b值为负时，为蓝色。材料越黄，b值越大，对于醋酸纤维素材料来说，等级越低，没有卖相，价格也越低。因此，低b值是追求的目标。塑料级二醋酸纤维素，材料热加工过程中的水解引起的断链会导致制品颜色外观发黄和力学性能变差，达不到实用需求。因此，热稳定性是醋酸纤维素质量的重要指标，直接影响加工稳定性与下游产品质量。醋酸纤维素的生产过程包括浆粕浸润、酯化、水解、过滤、沉淀、熟化、水洗、干燥等步骤。生产过程中终止水解反应中催化剂硫酸和除去残留的游离醋酸均采用中和法，中和后形成的新盐类以及未反应的盐类会造成体系中残留大量的盐，而这些残留的盐类或盐类的富集会对醋酸纤维素的性能产生不同程度的影响。日本专利文献JP-1-96232A公开了加入氢氧化物如氢氧化钠和氢氧化钙中和残留的游离酸，以降低二醋酸纤维素的水解，实践证明碱性太强，若有残留或局部富集会使得高温加工时的醋酸纤维素熔体变黑。日本专利文献JP-7-213270A中提出，加入碱土金属、三价金属离子或者更高价可水溶性金属离子盐类可有效防止二醋酸纤维素水解反应的发生。但实验证明离子含量过多，也会导致材料热稳定性变差。日本专利文献JP-2000-62430A中提出，用于偏光片保护膜用三醋酸纤维素，在特定的取代度下，钙含量不超过60ppm具有较好的热稳定性。但是研究发现醋酸纤维素的稳定性不只是与阳离子有关，还与阴离子有关，例如钙的平衡离子为醋酸根离子时，就会使醋酸纤维素颜色变黄，稳定性变差。专利文献US2006/0142559A1提出，三醋酸纤维素中，硫酸含量与钙含量的摩尔比范围为0.5～1.5，硫酸含量范围1×10-7～500×10-7mol/g，钙含量范围5×10-7～200×10-7mol/g，制备成偏光片保护膜后在湿热的环境中具有较好的热稳定性。但是该专利中只是针对溶剂溶解流延成型的三醋酸纤维素，加工温度非常低，甚至常温，没有涉及醋酸纤维素在高温状态下的稳定性如何。周尚汾、计宝兴在《感光材料》中发表了三醋酸纤维素热稳定性、游离酸的研究，指出通过醋酸钡稳定化处理产品，可有效降低三醋酸纤维素游离酸和硫酸酯，从而提高三醋酸纤维素的热稳定性，但是由于与碱土金属钡离子形成盐的酸根是醋酸根，其长久稳定性存在问题，且超过50ppm的醋酸钡将使三醋酸纤维素的热降解温度降低。以上文献中，醋酸纤维素产品中金属离子的含量对热稳定影响仅仅是针对于二醋酸纤维素或三醋酸纤维素的其中一种进行研究，并且只考虑了金属离子的种类，没有考虑酸根的影响。
技术实现思路
本专利技术提供了金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应的终止剂或洗涤步骤的中和剂中的应用。本专利技术还提供了一种提高醋酸纤维素稳定性的方法。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的醋酸纤维素及其用途。本专利技术提供了金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应的终止剂或洗涤步骤的中和剂中的应用，其中，所述金属盐的化学式为MxAy，M为金属离子，A为酸根离子，MxAy的pKb值为3.7～7.6。进一步地，上述金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应的终止剂或洗涤步骤的中和剂中的应用，所述M为碱土金属。例如M为镁离子、钙离子或钡离子中的任意一种。则MxAy为镁离子、钙离子或钡离子中任意一种所形成的碳酸盐、碳酸氢盐或盐酸盐等。本专利技术还提供了提高醋酸纤维素稳定性的方法，其中，醋酸纤维素的制备过程包括水解反应和洗涤步骤，水解反应达到反应终点时，加入金属盐水溶液，所述金属盐的化学式为MxAy，M为金属离子，A为酸根离子，MxAy的pKb值为3.7～7.6；洗涤步骤中，用质量浓度为0.001-50％的稀醋酸溶液洗涤后，再加入所述金属盐水溶液。进一步地，上述提高醋酸纤维素稳定性的方法中，所述金属盐水溶液的质量浓度为10～40％。进一步地，上述提高醋酸纤维素稳定性的方法中，水解反应中，每100重量份的纤维素原料加入20～100重量份的金属盐水溶液。进一步地，上述提高醋酸纤维素稳定性的方法中，洗涤步骤中，每100重量份的纤维素原料加入0.5～5重量份的金属盐水溶液。本专利技术还提供了一种由上述方法制备得到的醋酸纤维素。进一步地，所述醋酸纤维素所述醋酸纤维素的黄度b值为0～5。本专利技术还提供了由上述方法制备得到醋酸纤维素的用途。进一步地，由上述方法制备得到的醋酸纤维素用于制备眼镜板材、工具手柄、片材或薄膜透明或不透明制品；也用于制备烟用或纺织用丝束。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应的终止剂或洗涤步骤的中和剂中的应用，该金属盐的化学式为MxAy，M为碱土金属离子，A为酸根离子，MxAy的pKb值控制在为3.7～7.6。该金属盐作为水解反应的终止剂和洗涤步骤的中和剂制备得到的醋酸纤维素产品，即使经历高温加工，产品仍透明、黄度b值仍较低，稳定性良好，产品状态均为无色透明。本专利技术方法适用于二醋酸纤维素或三醋酸纤维素的制备，醋酸纤维素生产过程中因反应系统呈酸性，反应过后需要洗涤掉体系中的游离酸以及吸附在产品上的酸。通过本专利技术方法的洗涤方式可以将多余的酸除去，有利于醋酸纤维素生产过程中稳定性的控制，也有利于醋酸纤维素产品的应用。采用本专利技术方法制备得到的醋酸纤维素产品用于制备眼镜板材、工具手柄、片材或薄膜透明或不透明制品；也用于制备烟用或纺织用丝束。具体实施方式醋酸纤维素在生产过程中终止水解反应的催化剂硫酸和除去残留的游离醋酸均采用中和法，中和后形成的新盐类以及未反应的盐类会造成体系中存在大量的盐，这些残留的盐类或盐类的富集会对醋酸纤维素的稳定性产生不同程度的影响。现有技术中所使用的金属盐作为水解反应的终止剂和洗涤步骤的中和剂，其中金属离子为Na+，酸根离子为有弱无机酸根或弱机酸根RCOO-，例如碳酸根CO32-、甲酸根HCOO-、乙酸根CH3COO-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应的终止剂或洗涤步骤的中和剂中的应用。

【技术特征摘要】
1.金属盐在醋酸纤维素制备过程中作为水解反应的终止剂或洗涤步骤的中和剂中的应用。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述金属盐的化学式为MxAy，M为金属离子，A为酸根离子，MxAy的pKb值为3.7～7.6。3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于：所述M为碱土金属。4.提高醋酸纤维素稳定性的方法，其特征在于：醋酸纤维素的制备过程包括水解反应和洗涤步骤，水解反应达到反应终点时，加入金属盐水溶液，所述金属盐的化学式为MxAy，M为金属离子，A为酸根离子，MxAy的pKb值为3.7～7.6；洗涤步骤中，用质量浓度为0.001-50％的稀醋酸溶液洗涤后，再加入所述金属盐水溶液。5.根据权利要求4所述的提高醋酸纤维素稳定性的方法，其特征在于：所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨齐，俞文骥，邹耀邦，王永康，李小兵，张梅，王燕，向光会，
申请(专利权)人：四川普什醋酸纤维素有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51