醋酸纤维素酯的制备工艺制造技术

本发明专利技术属于高分子化学领域，涉及醋酸纤维素酯的制备工艺。本发明专利技术工艺易操作、产品高取代度、高粘度。该制备工艺：A、20～60℃下，1重量份的纤维素用8～20重量份的冰醋酸活化；B、加入4～6重量份的醋酸酐和0.005～0.05重量份的催化剂酯化；酯化温度为20～58℃，酯化时间3～8h；C、10～25℃加入0.5～1.5重量份的高浓度醋酸水溶液，反应至醋酸含量在60.5～62.5％；高浓度醋酸水溶液为浓度80％以上的醋酸水溶液；D、加入0.3～1重量份的醋酸盐水溶液，浓度为5～15％，在常温下反应15～45min；E、过滤、沉析、造粒即得。本发明专利技术工艺避免在醋酸酐反应时放出大量的热，降低纤维素的取代度。并采用了低温的水解方式，使纤维的醋酸含量≥60.0％的高取代度，特别适用于制作光学元件中的偏振膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子化学
，特别涉及醋酸纤维素酯的制备工艺。
技术介绍
醋酸纤维素酯(Cellulose Acetate简称CA)是由天然纤维素经过乙酰化得到的一种纤维素酯，是极其重要的纤维素有机酸酯。根据其酯化程度，可分为多个级别。酯化度在2 3之间、结合的醋酸量在48. 5 58. 8%的称为二醋酸纤维素酯；纤维素被完全酯化，其酯化度为3，结合的醋酸量在60. 0 62. 5 %，称为三醋酸纤维素酯(Tri-cellulose Acetate，简称 TCA)。作为摄影材料，三醋酸纤维素酯的薄膜已得到广泛运用。并且由于三醋酸纤维素薄膜具有极好的平滑性以及光学各项异性，也被运用于液晶显示器的或IXD的制造。在液晶显示器装置上，三醋酸纤维素酯薄膜用作偏振片或滤色器的保护膜。这个薄膜要求必需要有很高的透明度和低双折射，这样它不会干扰偏振光，同时，对于水蒸气它应该有一定的透气性，这样以水为基体的粘合剂累积在偏振元件上，该薄膜可以使其蒸发。该薄膜的厚度要求很薄，易涂膜，所以要求三醋酸纤维素酯具有高粘度，而且最好是廉价的。我国的醋酸纤维素酯工业起步较晚，近年来醋酸纤维素酯85%靠进口。专利(申请号200610138482)高温酯化低温水解制备液晶用纤维素醋酸酯的方法分为五个反应步骤进行，即纤维素的活化反应、酯化反应、水解反应、中和反应、沉淀洗涤，具体为1、用冰醋酸在20 60°C下活化0.5 池，纤维素与冰醋酸的质量比为1 5 20，纤维素指的是木浆粕，棉浆粕，竹浆粕，精制棉等纤维素含量丰富的物质。2、酯化过程时，直接利用活化过程中的醋酸做为溶剂，先加入催化剂，用量为纤维素0. 5 % 5. 0 %，催化剂是指98 %的硫酸和高浓度的高氯酸。再加入醋酸酐作为反应液， 使纤维素充分乙酰化，用量为纤维素的2 6倍。酯化温度为20 58°C，酯化时间3 他。 采用较低的温度和较少的催化剂进行酯化反应，这样有利于在酯化过程中获得较高粘度的醋酸纤维素。3、水解，要求酯化液温度低于25°C，水解液为60 80%醋酸，边搅拌，边缓慢加入。目的是将过量的醋酸酐反应掉，保证醋酸纤维素的均勻性。纤维素与水解液质量比为 1 0. 5 1. 5。水解时间0. 5 2小时，使醋酸纤维素的醋酸含量在60. 5 62. 5%之间，4、中和，目的在于将催化剂硫酸或高氯酸反应掉，增加醋酸纤维素酯的热稳定性。 中和液为醋酸盐溶液，醋酸盐为醋酸钠或醋酸镁。浓度为5 15%。中和液加入量为纤维素的0. 3 1倍，要求水解液加入后，温度稳定后，边搅拌，边缓慢加入。中和时间0. 5 1 小时。5、熟化，目的在于得到取代度均勻的醋酸纤维素。水解中和完毕后，在常温下反应 15 45min。6、过滤沉析。目的是将反应后的浆液，过滤除掉未反应完生纤维和半生纤维，沉析是将溶在醋酸中的醋酸纤维素酯沉析出来。方法将熟化后的反应浆液，通过60目 1000目的过滤装置。然后用稀醋酸进行沉析，快速搅拌下，将反应浆液加入到稀醋酸溶液中。稀醋酸的浓度为5 30%。7、造粒。目的是将沉析出的醋酸纤维素酯，用造粒机和压片机制造成大小相同的小颗粒或小片。造粒机使用的是旋转刀头的旋转切粒机。压片机使用的是双辊压延机。该专利技术的专利技术点在于在高温条件下进行酯化可以使产物取代更为均勻，制备周期短，且催化剂H2SO4用量较少，可降低产物的降解程度；同时在低温条件下水解，使反应易于控制，可防止局部水解，得到乙酰化更均勻的产品。但是该方法存在活化不均勻，造成产品酯化度不均勻，酯化度不高，粘度不高等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种易操作的，产品具有高取代度的醋酸纤维素酯的制备工艺。醋酸纤维素酯的制备工艺，包括活化、酯化、水解、中和、熟化、过滤沉析和造粒步骤，具体包括以下步骤A、20 60°C下，1重量份的纤维素用8 20重量份的冰醋酸活化；B、于步骤A得到的溶液中加入4 6重量份的醋酸酐和0. 005 0. 05重量份的催化剂酯化；酯化温度为20 58°C，酯化时间3 他；C、步骤B的反应液控制温度10 25°C，加入0. 5 1. 5重量份的高浓度醋酸水溶液，反应至醋酸纤维素的醋酸含量在60. 5 62. 5%;高浓度醋酸水溶液为质量浓度> 80% 的醋酸水溶液；D、步骤C的反应液中加入0. 3 1重量份的醋酸盐水溶液，醋酸盐水溶液的重量百分比浓度为5 15%，在常温下反应15 45min ；E、过滤、沉析、造粒即得。步骤A浸泡时间为0. 5 汕。步骤B醋酸酐的作用是反应液，催化剂是指质量浓度98%的硫酸或98%的高氯酸。步骤D醋酸盐为醋酸钠或醋酸镁。步骤D所述常温为10 30°C。步骤E所述过滤为浆液过60目 1000目筛。所述沉析为快速搅拌下，将浆液加入到稀醋酸溶液中，稀醋酸的体积百分比浓度为5 30%。本专利技术水解时采用质量浓度> 80%的醋酸水溶液，因高浓度的醋酸溶液中含水量少，可以缓慢的将过量的醋酐反应掉。避免在醋酸酐反应时放出大量的热，降低纤维素的取代度。并采用了低温的水解方式，有效的控制了纤维素中结合的醋酸含量，使纤维的醋酸含量彡60. 5%。具体实施例方式1、用冰醋酸在20_60°C下活化0.5- ,纤维素与冰醋酸的质量比为1 8_20，纤维素指的是木浆粕，棉浆粕，竹浆粕，精制棉等纤维素含量丰富的物质。2、酯化过程时，直接利用活化过程中的醋酸做为溶剂，先加入催化剂，用量为纤维素0. 5% 5. 0%，催化剂是指质量浓度98%的硫酸或98%的高氯酸。再加入醋酸酐作为反应液，使纤维素充分乙酰化，用量为纤维素的4 6倍。酯化温度为20 58°C，酯化时间 3 他。采用较低的温度和较少的催化剂进行酯化反应，这样有利于在酯化过程中获得较高粘度的醋酸纤维素。3、水解，水解液为高浓度醋酸水溶液，目的是将过量的醋酸酐反应掉，保证醋酸纤维素的均勻性。高浓度醋酸水溶液是指>80% (质量百分比浓度)以上的醋酸水溶液，加入量为纤维素量的0. 5 1. 5倍，要求酯化液温度10 25°C时，边搅拌，边缓慢加入。4、中和，目的在于将催化剂硫酸或高氯酸反应掉，增加醋酸纤维素酯的热稳定性。 中和液为醋酸盐溶液，醋酸盐为醋酸钠或醋酸镁。醋酸盐水溶液的重量百分比浓度为5 15%。中和液加入量为纤维素的0. 3 1倍，要求水解液加入后，温度稳定后，边搅拌，边缓慢加入。5、熟化，目的在于得到取代度均勻的醋酸纤维素。水解中和完毕后，在常温下反应 15 45min。6、过滤沉析。目的是将反应后的浆液，过滤除掉未反应完生纤维和半生纤维，沉析是将溶在醋酸中的醋酸纤维素酯沉析出来。方法将熟化后的反应浆液，通过60目 1000 目的过滤装置。然后用稀醋酸进行沉析，快速搅拌下，将反应浆液加入到稀醋酸溶液中。稀醋酸的质量浓度为5 30%。实施例11、1重量份纤维素用冰醋酸在30°C下活化1.2h，纤维素与冰醋酸的质量比为 1 15，纤维素指的是精制棉。2、酯化过程时，直接利用活化过程中的醋酸做为溶剂，先加入催化剂，用量为纤维素重量的0. 006倍，催化剂是指质量浓度98%的硫酸。再加入醋酸酐作为反应液，使纤维素充分乙酰化，用量为纤维素重量的6倍。酯化温度为451，时本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．醋酸纤维素酯的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：Ａ、２０～６０℃下，１重量份的纤维素用８～２０重量份的冰醋酸活化；Ｂ、于步骤Ａ得到的溶液中加入４～６重量份的醋酸酐和０．００５～０．０５重量份的催化剂酯化；酯化温度为２０～５８℃，酯化时间３～８ｈ；Ｃ、步骤Ｂ的反应液控制温度１０～２５℃，加入０．５～１．５重量份的高浓度醋酸水溶液，反应至醋酸纤维素的醋酸含量在６０．５～６２．５％；高浓度醋酸水溶液为浓度８０％以上的醋酸水溶液；Ｄ、步骤Ｃ的反应液中加入０．３～１重量份的醋酸盐水溶液，醋酸盐水溶液浓度为５～１５％，在常温下反应１５～４５ｍｉｎ；Ｅ、过滤、沉析、造粒即得。

【技术特征摘要】
1.醋酸纤维素酯的制备工艺，其特征在于包括以下步骤A、20 60°C下，1重量份的纤维素用8 20重量份的冰醋酸活化；B、于步骤A得到的溶液中加入4 6重量份的醋酸酐和0.005 0. 05重量份的催化剂酯化；酯化温度为20 58°C，酯化时间3 8h ；C、步骤B的反应液控制温度10 25°C，加入0.5 1. 5重量份的高浓度醋酸水溶液， 反应至醋酸纤维素的醋酸含量在60. 5 62. 5% ；高浓度醋酸水溶液为浓度80%以上的醋酸水溶液；D、步骤C的反应液中加入0.3 1重量份的醋酸盐水溶液，醋酸盐水溶液浓度为5 15%，在常温下反应15 45min ；E、过滤、沉析、造粒即得。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纹涛，张仕明，张涛，龚增培，王建和，刘江新，
申请(专利权)人：泸州北方化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：51