醋酸纖維素是以醋酸、醋酸酐為乙酰化試劑,硫酸作催化劑與精制纖維素(棉短絨或α-纖維素含量大于96%的紙漿)反應(yīng)制成。是纖維素衍生物中最早進行商品化生產(chǎn)并且不斷發(fā)展的纖維素有機酸酯。
醋酸纖維素
醋酸纖維素是以醋酸、醋酸酐為乙酰化試劑,硫酸作催化劑與精制纖維素(棉短絨或α-纖維素含量大于96%的紙漿)反應(yīng)制成。是纖維素衍生物中最早進行商品化生產(chǎn)并且不斷發(fā)展的纖維素有機酸酯。
醋酸纖維素是以醋酸、醋酸酐為乙酰化試劑,硫酸作催化劑與精制纖維素(棉短絨或α-纖維素含量大于96%的紙漿)反應(yīng)制成。是纖維素衍生物中最早進行商品化生產(chǎn)并且不斷發(fā)展的纖維素有機酸酯。目前工業(yè)化的技術(shù)路線有三種: (1) 無水醋酸均相法,利用無水醋酸為溶劑;(2) 二氯甲烷均相法,用二氯甲烷作溶劑; (3) 非均相法,利用苯作阻溶劑。三種方法各有利弊,可根據(jù)資源與條件選用。國際上發(fā)展趨勢多采用二氯甲烷均相法生產(chǎn)。
x=1.72~1.95 (相當于醋酸結(jié)合量為44%~48%) 為一醋酸纖維素
x=2.28~2.49 (相當于醋酸結(jié)合量為53%~56%) 為二醋酸纖維素
x=2.8~2.9 (相當于醋酸結(jié)合量為60.1%~61.2%) 為三醋酸纖維素
CA對光穩(wěn)定,不易燃燒,在稀酸、汽油,礦物油和植物油中穩(wěn)定,在三氯甲烷中溶脹,溶于丙酮、醋酸甲酯等。能為烯堿液侵蝕,具有堅韌、透明、光澤好等優(yōu)點,熔融流動性好,易成型加工。二醋酸纖維素塑料可做各類工具手柄,計算機、打字機的字母數(shù)字鍵,電話機殼,汽車方向盤,紡織器材零件,眼鏡架及鏡片、玩具等,也可做海水淡化膜。三醋酸纖維素用作電影膠片片基、X光片基、絕緣薄膜、錄音帶、銀鋅電池中的隔膜等。
市售產(chǎn)品可分為一般的醋酸纖維素(乙酰基含量37%~40%)。常加入增塑劑用作注塑制件如牙刷把、刷子等。高乙酰含量的醋酸纖維素(乙酰基含量40%~42%),白色粒狀、粉狀或棉狀固體。對光穩(wěn)定,不易燃燒,在稀酸、汽油、礦物油和植物油中穩(wěn)定,在三氯甲烷中溶脹,溶于丙酮、醋酸甲酯等,能為稀堿液侵蝕,具有堅韌、透明、光澤好等優(yōu)點,熔融流動性好,易成型加工。二氯甲烷均相法采用精制棉短絨和醋酐,以乙酰硫酸為觸媒,在溶劑二氯甲烷存在下進行酯化,部分水解,可得到結(jié)合醋酸含量在60%±0.5%范圍內(nèi)的醋酸纖維素。傳統(tǒng)方法是將精制棉短絨干燥,用醋酸活化,在硫酸觸媒存在下,用醋酸和醋酐混合液乙酰化,然后加稀醋酸水解到所屬之取代度,中和觸媒,沉析,脫酸洗滌,精煮干燥得成品。經(jīng)部分水解的稱二醋酸纖維素,酯化度γ值220~270。未經(jīng)水解的,即酯化度γ值為300者稱三醋酸纖維素。二醋酸纖維素塑料可做各類工具手柄、計算機及打字機的字母數(shù)字鍵、電話機殼、汽車方向盤、紡織器材零件、收音機開關(guān)及絕緣件、筆桿、眼鏡架及鏡片、玩具、日用雜品等,也可做海水淡化膜。三醋酸纖維素,其熔點高,只能配成溶液后加工,用作電影膠片片基、X光片基、絕緣薄膜電磁、錄音帶、透明容器、銀鋅電池中的隔膜等。
醋酸纖維素(Cellulose Acetate,以下簡寫為CA,或稱為乙酸纖維素,纖維素乙酸酯),首次制備于1865年,是纖維素的乙酸酯。CA用于照相膠片的片基,是某些黏合劑的組份之一;也用作合成纖維。
醋酸纖維素的物理性質(zhì)
CA是一種非常易得的人造纖維,成本低,具有很好的編織性能。其屬性使之成為美麗的纖維(beauty fiber),CA用于緞子、織錦、以及塔夫綢等織物內(nèi)提高其光澤(luster)、body、drape和beauty。
1.手感:軟、滑、干、舒爽、有彈性;
2.舒適性:透氣性好、芯料、干燥快、無靜電吸附;
3.無毒、無害長期和皮膚接觸不過敏。
4.纖維狀、可塑性;
5.選擇性吸附和移除某些低含量的有機物;
6.容易用增塑劑、加熱、或加壓使之粘合在一起;
7.溶于很多種常見溶劑(特別是丙酮和其他有機溶劑),改性后可以溶于其它類別的溶劑,像水;
8.親水性:CA易濕,有很好的液體透過和優(yōu)良的吸附性;在織物中,舒適、吸汗,但是當CA濕透時,強度下降;
9.比表面積大;
10.可以由新的原材料制備:木漿;
11.可以用作混合肥或者焚燒掉;
12.可以上色,不過由于CA不適用用于棉和人造絲,因此需要專門的染料和顏料;
13.抗霉;
14.在堿性溶液和強氧化劑內(nèi)易變質(zhì);
15.可以干洗或水洗,而且通常不收縮。
醋酸纖維素的化學性質(zhì)
通常對水是不危害的,若無政府許可,勿將材料排入周圍環(huán)境。
醋酸纖維素的制備
1.將精制短棉絨干燥后,經(jīng)醋酸活化,再在醋酸催化劑存在下,與醋酸和醋酐混合液進行酯化反應(yīng),使之乙酸化,然后加稀醋酸水解。中和催化劑,使產(chǎn)物深沉析出,經(jīng)脫酸洗淀、精煮、干燥可得。
2.將精制短棉絨干燥后,經(jīng)醋酸活化,再在硫酸催化劑存在下,與7倍于精制短棉絨的醋酸和醋酐混合液進行酯化反應(yīng),使之乙酸化,然后加稀醋酸水解到所需要的水解度(1.72~1.95)。中和催化劑,使產(chǎn)物沉淀析出,經(jīng)脫酸洗滌、精煮、干燥后即得一醋酸纖維素。在乙酰化反應(yīng)時,改變加入的醋酸和醋酐混合液的量,可制得二醋酸纖維素和三醋酸纖維素。醋酸和醋酐混合液的量為精制短棉絨的8.5倍,反應(yīng)畢加稀醋酸水解達到取代度為2.28~2.49,得到二醋酸纖維素。醋酸和醋酐混合液的量為精制短棉絨的10倍,反應(yīng)畢加稀醋酸水解達到取代度為2.8~2.9,得到三醋酸纖維素。
醋酸纖維素的用途
用于制藥品的腸溶衣、醋酸纖維過濾膜等,用于制醋酸纖維塑料、醋酸纖維素過濾膜等。醋酸纖維素,根據(jù)產(chǎn)品的不同可以分為二醋紡絲級醋酸纖維素、二醋塑料級醋酸纖維素、三醋酸纖維素。
1、二醋紡絲級醋酸纖維素:紡絲級產(chǎn)品是國際公認并且至今未找到可替代材料的無毒、無害的產(chǎn)品,它最重要、最主要的用途是用作過濾器材,特別是香煙過濾嘴用量非常之大,另外就是用作醫(yī)用過濾器材,如血液過濾器材等;同時它也可用于紡絲,帶有絲綢的光澤,用作高級西服服裝的稱里。
2、二醋塑料級醋酸纖維素:主要用于制作板材、片材,主要的產(chǎn)品有眼鏡鏡框、高級工具手柄等。
3、三醋酸纖維素:主要用作電子薄膜,如液晶顯示器的偏光片,電影膠片、相機膠卷。
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