背景及概述
纤维素作为一种储量丰富的天然高分子材料,存在难以溶解、无法液化等问题,极大地限制了其在化学工业中的应用。然而,将纤维素上的羟基进行酯化处理,得到纤维素酯,是纤维素材料高值化利用的一条有效途径。其中,醋酸丁酸纤维素被认为是纤维素混合酯中最重要的一个品种。醋酸丁酸纤维素(Cellulose acetate butyrate,简称 CAB)是一种纤维素混合脂肪酸酯,在皮革光亮剂、木材涂料、汽车漆、油墨等领域均有着广泛的应用。
应用
醋酸丁酸纤维素,可溶性范围更宽,其不仅溶解在强极性溶剂中, 高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素甚至可溶于醇类溶剂。因此,醋酸丁酸纤维素被广泛应用于木器涂料、塑料涂料等涂料品中, 具有改善涂料流动性、流平性、户外耐久性、颜料定向性和柔韧性等功能。
制备
醋酸丁酸纤维素的合成通常按照如下过程进行:(1)纤维素的活化,提高纤维素分子上羟基的反应活性;(2)纤维素的酰化,合成全取代的醋酸丁酸纤维素酯;(3)水解,获得适当羟基含量的产品;(4)沉析和洗涤,获得产品脱除残酸。研究表明,上述过程对产品的性能和用途均有较大的影响,因此,必须选择合适的生产工艺才能获得特定性能和用途的产品。
图1 醋酸丁酸纤维素的合成路线图
纤维素的活化工艺对产品的性能影响巨大,邓照西等 [1] 在研究醋酸丁酸纤维素的合成过程中,系统地研究了冰醋酸、氢氧化钠、浓硫酸和乙二胺等活化试剂对纤维素结构的影响,结果表明:除浓硫酸活化过程中会使纤维素的聚合度大幅降低外,其余活化试剂对纤维素的分子量影响较小;其中,氢氧化钠的活化效果,冰醋酸次之,但由于冰醋酸的使用可以避免活化后的洗涤过程,因此大量研究工作均采用冰醋酸活化法。
参考文献
[1] 邓照西,冷一欣,蒋彩云.醋酸丁酸纤维素合成研究[J].化学研究与应用,2008,20(4):418-421.