一種醋酸丁酸纖維素膜的制備方法
【專利說明】一種醋酸丁酸纖維素膜的制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種醋酸丁酸纖維素膜的制備方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 醋酸丁酸纖維素（CAB)是在纖維素大分子組成中，引入乙?；投□；玫降?纖維素混合酯。醋酸丁酸纖維素具有良好的溶解性、柔韌性、耐候性、模塑性等，可廣泛應(yīng)用 于制作高透明度、耐候性好的塑料片基、薄膜和各種涂料的流平劑、成膜物質(zhì)等，CAB的加入 可以改善涂料流平性、耐久性、顏料定向性及柔韌性等。作為皮革光亮劑，CAB具有優(yōu)良的 耐光性能，可以明顯提高皮革的檔次。近年來，人們發(fā)現(xiàn)用CAB做電容性的濕度敏感器，作 為水溶性藥物載體制備微膠囊、用于共混改性制備CAB/聚酯材料、制備CAB中空纖維薄膜 等。
[0003] 醋酸丁酸纖維素工業(yè)上是用乙酸或丁酸處理纖維素，然后再用乙酸、乙酐、丁酸、 丁酸酐的混合液在硫酸催化作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)制得粗制品，再經(jīng)水解、中和、沉析、水洗、 蒸煮、干燥等工藝得到最終成品醋酸丁酸纖維素。
[0004] 目前由于纖維素的不熔融和在普通溶劑中難以溶解的特性，使得CAB的合成路線 主要為非均相酯化水解法。鄧照西、黃彩結(jié)分別以精制棉短絨和漿柏為原料，以濃硫酸為催 化劑，通過預(yù)處理、?；⑺獾炔襟E制備出CAB。劉繼泉等系統(tǒng)地研究了 CAB制備過程中主 要步驟的影響因素，確定了生產(chǎn)高丁?；緾AB的工藝條件。值得注意的是：非均相法制 備纖維素酯需要對(duì)纖維進(jìn)行預(yù)處理，使用的催化劑硫酸同時(shí)具有氧化、磺化、脫水和異構(gòu)化 作用，導(dǎo)致一些副反應(yīng)發(fā)生，且反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢液污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備。因此，開 發(fā)新型纖維素溶劑，繼而開發(fā)CAB制備的新工藝仍然是人們關(guān)注的重點(diǎn)。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明提供一種醋酸丁酸纖維素膜的制備方法，以解決制備方法繁瑣、副產(chǎn)物回 收率低、耗費(fèi)大量溶劑等問題。本發(fā)明的醋酸丁酸纖維素膜使用的離子液體可循環(huán)利用，且 生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)速度快、產(chǎn)品質(zhì)量高、力學(xué)性能優(yōu)異，本發(fā)明是一種安全無污染的制備 工藝。
[0006] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供一種醋酸丁酸纖維素膜的制備方法，包括以下步驟：
[0008] S1、纖維素溶液的制備：將離子液體放入超聲波清洗器中，并將離子液體加熱到 75~115°C，按照纖維素與離子液體的質(zhì)量體積比為1:15~45將纖維素加入到離子液體 中，打開超聲波清洗器后同時(shí)攪拌溶液，使纖維素完全溶解，得到纖維素溶液，所述離子液 體包括1-烯丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑磷酸鹽、1-烷基-3-甲基咪唑氯 鹽、1-烯丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑硫酸鹽中的一種或多種；
[0009] S2、纖維素的?；簩⒛柋葹?:0. 55~1. 8醋酸酐一丁酸酐混合液以混合單體 連續(xù)滴加的方法加入到步驟Sl制得的纖維素溶液中，在75~115°C下進(jìn)行酰化反應(yīng)0. 3~ I. 5h，所述纖維素溶液與醋酸酐一丁酸酐混合液的質(zhì)量體積比為1:25~45;
[0010] S3、醋酸丁酸纖維素膜初品的制備：將步驟S2?；耆姆磻?yīng)液均勻鋪在玻璃槽 中，降溫到常溫后靜置1~2h，再用蒸餾水反復(fù)浸泡，使醋酸丁酸纖維素再生出來形成醋酸 丁酸纖維素膜初品；
[0011] S4、烘干纖維素膜：將S3制得的纖維素薄膜放在干凈的基片上，用熱風(fēng)風(fēng)干0. 5~ 3. 5h后，再用兩片基片均勻夾蓋，放入真空烘箱中，在45~75°C下烘14~20h，制得醋酸丁 酸纖維素膜。
[0012] 優(yōu)選地，步驟Sl中所述的纖維素包括棉纖維素、竹纖維素、木肩纖維素、甘蔗渣纖 維素中的一種或多種。
[0013] 優(yōu)選地，步驟Sl中的超聲波清洗器的頻率為20~130khz。
[0014] 優(yōu)選地，步驟S2中所述?；磻?yīng)的條件為：在95~115°C下反應(yīng)0. 3~0. 9h。
[0015] 優(yōu)選地，步驟S3中蒸餾水反復(fù)浸泡后，剩下的離子液體水溶液可以回收及循環(huán)利 用，具體方法是：將S3制醋酸丁酸纖維素膜初品剩下的離子液體水溶液回收利用，先進(jìn)行 過濾除雜，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去其大部分酸和水，旋蒸溫度為55~90°C，再用分子蒸餾以 90~100°C的溫度除去離子液體水溶液中含有的少量酸和水，制得離子液體，并對(duì)回收的 離子液體循環(huán)利用。
[0016] 優(yōu)選地，步驟S4中所述的基片包括玻璃片、陶瓷片、金屬片中的一種。
[0017] 優(yōu)選地，步驟S4中所述熱風(fēng)的溫度為20~30 °C。。
[0018] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0019] (1)本發(fā)明對(duì)設(shè)備要求較低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)速度快、產(chǎn)品質(zhì)量高；
[0020] (2)本發(fā)明使用的離子液體可充分回收循環(huán)利用，是一種綠色環(huán)保的工藝；（3)本 發(fā)明制得的醋酸丁酸纖維素再生膜從內(nèi)部到表面致密，均勻致密的結(jié)構(gòu)有利于得到力學(xué)性 能優(yōu)異的纖維素材料；
[0021] (4)本發(fā)明使用的纖維素原料來源廣泛、成本低廉、可實(shí)現(xiàn)天然植物纖維素的高值 化利用；
[0022] (5)本發(fā)明制備的醋酸丁酸纖維素膜具有良好的耐候性和力學(xué)性能，具有一定的 乙酰取代度和丁酰取代度，具有廣闊的應(yīng)用前景。 【【附圖說明】】
[0023] 圖1為實(shí)施例1所得到的醋酸丁酸纖維素膜的SEM分析斷面形貌照片；
[0024] 圖2為實(shí)施例1所得到的醋酸丁酸纖維素膜的SEM分析表面形貌照片。 【【具體實(shí)施方式】】
[0025] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行具體說明。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] -種醋酸丁酸纖維素膜的制備方法，包括以下步驟：
[0028] Sl、纖維素溶液的制備：將離子溶液放入頻率在20khz范圍的超聲波清洗器中，并 將離子溶液加熱到75°C，按照纖維素與離子液體的質(zhì)量體積比為1:15將纖維素加入到離 子液體中，打開超聲波清洗器后同時(shí)攪拌溶液，使纖維素完全溶解，得到纖維素溶液；其中， 離子液體為1-烯丁基-3-甲基咪唑氯鹽溶液，纖維素為木肩纖維素。
[0029] S2、纖維素的酰化：將摩爾比為1:0.55醋酸酐一丁酸酐混合液以混合單體連續(xù)滴 加的方法加入到步驟Sl制得的纖維素溶液中，纖維素溶液與醋酸酐一丁酸酐混合液的質(zhì) 量體積比為1:25,在75°C下進(jìn)行?；磻?yīng)I. 5h。
[0030] S3、醋酸丁酸纖維素膜初品的制備：將步驟S2?；耆姆磻?yīng)液均勻鋪在玻璃槽 中，降溫到常溫后靜置lh，再用蒸餾水反復(fù)浸泡，使醋酸丁酸纖維素再生出來形成醋酸丁酸 纖維素膜初品。
[0031] S4、烘干纖維素膜：將S3制得的纖維素薄膜放在干凈的陶瓷片上，并加熱陶瓷片 到20°C，用20°C的熱風(fēng)風(fēng)干3. 5h后，再用兩片陶瓷片均勻夾蓋，放入45°C真空烘箱中烘干 20h，制得醋酸丁酸纖維素膜。
[0032] 其中，步驟S3中蒸餾水反復(fù)浸泡后，剩下的離子液體水溶液可以回收及循環(huán)利 用，具體方法是：將S3制醋酸丁酸纖維素膜初品剩下的離子液體水溶液回收利用，先進(jìn)行 過濾除雜，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去其大部分酸和水，旋蒸溫度為55°C，再用分子蒸餾以90°C 的溫度除去離子液體水溶液中含有的少量酸和水，制得離子液體，并對(duì)回收的離子液體循 環(huán)利用。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] -種醋酸丁酸纖維素膜的制備方法，包括以下步驟：
[0035] Sl、纖維素溶液的制備：將離子溶液放入頻率在30khz范圍的超聲波清洗器中，并 將離子溶液加熱到115°C，按照纖維素與離子液體的質(zhì)量體積比為1:45將纖維素加入到離 子液體中，打開超聲波清洗器后同時(shí)攪拌溶液，使纖維素完全溶解，得到纖維素溶液；其中， 離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑磷酸鹽溶液，纖維素為木肩纖維素。
[0036] S2、纖維素的酰化：將摩爾比為1:1. 8醋酸酐一丁酸酐混合液以混合單體連續(xù)滴 加的方法加入到步驟Sl制得的纖維素溶液中，纖維素溶液與醋酸酐一丁酸酐混合液的質(zhì) 量體積比為1:45,在115°C下進(jìn)行酰化反應(yīng)0. 3h。
[0037] S3、醋酸丁酸纖維素膜初品的制備：將步驟S2酰化完全的反應(yīng)液均勻鋪在玻璃槽 中，降溫到常溫后靜置2h，再用蒸餾水反復(fù)浸泡，使醋酸丁酸纖維素再生出來形成醋酸丁酸 纖維素膜初品。
[0038] S4、烘干纖維素膜：將S3制得的纖維素薄膜放在干凈的陶瓷片上，并加熱陶瓷片 到30°C，用30°C的熱風(fēng)風(fēng)干3. 5h后，再用兩片陶瓷片均勻夾蓋，放入7