本發明專利技術公開了一種制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，在溫和的反應條件下，采用多步法對原料各組分進行低降解的乙酰化改性。包括：將木質纖維原料去皮、粉碎、烘干，在溫和的反應條件下對原料進行乙酰化改性；反應結束后，將產物液固分離，上層液中加水得到析出物，下層固體在反應釜中繼續反應，反應結束后按前述操作處理；每步得到的下層固體經多次反應；收集每步得到的析出物，洗滌后烘干得到乙酰化產品。該方法乙酰化改性條件溫和，減少了產物的降解，反應試劑毒性及污染程度低，所得產物具有較好的環境友好性、熱穩定性以及熱塑性，且易溶于有機溶劑，對于木質纖維改性制備熱塑性高分子結構材料或功能材料具有重要的意義。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于木質纖維類生物質資源再利用領域，具體涉及一種制備用于合成生物基材料的木質纖維原料低降解乙酰化產品的方法。
技術介紹
隨著煤、石油、天然氣等不可再生資源的日漸枯竭以及各國對環境污染問題的日益重視，將儲量豐富且可再生的生物質資源轉化為新能源、新材料以及化工產品已成為世界各國研究的熱點。木質纖維類生物質的主要組分為纖維素、半纖維素和木質素，將這三種主要組分同時進行化學改性，是高效利用木質纖維類生物質尤其農林廢棄物的重要途徑之O目前，對木質纖維的化學改性方法主要借鑒纖維素的改性反應，如酯化、醚化、接枝等。但木質纖維主要是以纖維素、半纖維素和木質素三種物質互為伴生，且其具有特定的微觀和宏觀結構的天然高聚物，其改性反應機理以及反應產物的組成和理化性質變得更為復雜。因此，對木質纖維的改性比對纖維素的改性具有更大的難度。余權英等采用乙酰化的方法對木材表面進行酯化改性，制得了增重率大于40%且可在210°C附近軟化的乙酰化木材；章明秋等制備了芐基化劍麻纖維，并用于制備自增強復合材料。然而，此類改性只是對木質纖維原料表面進行了化學改性，其目的是改善木纖維的物理加工性能或與塑料復合時的相界面相容性，均未能實現木質纖維原料中各組分的高效利用。周海云和B. N.薩林等對木質纖維原料各組分進行了完全酯化改性，但由于反應條件均較為劇烈(反應溫度較高或加入大量三氟乙酸)，易引起產物的降解，不能滿足作為生物基結構材料或功能材料的要求。
技術實現思路
專利技術目的針對上述現有技術中存在的問題，本專利技術的目的是提供，在溫和的條件下采用多步法對原料進行乙酰化反應，以獲得低降解的乙酰化產品(主要為乙酰化纖維素、半纖維素和木質素)，其可溶于常見有機溶劑并且具有較高的熱穩定性和較好的熱塑性，可作為制備熱塑性高分子結構材料或功能材料的原料。技術方案為了實現上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案如下，包括以下步驟(1)將木質纖維原料粉碎、烘干，得到原料，加入反應器；(2)加入乙酰化試劑與原料的質量比為O.06 O. 18的濃硫酸、與原料的質量比為 7 15的乙酸酐和與原料的質量比為4 16的冰乙酸，40 120°C，反應O. 5 5h，固液分離，得固體和上層液；(3)對所得固體進行重復步驟(2)的乙酰化操作；其中，乙酰化試劑的用量為前一步驟用量的70、0%，得上層液；(4)向上層液中加入足量蒸餾水，析出乙酰化粗品，洗滌至中性后烘干，即為乙酰化產品O步驟(I)中，木質纖維類生物質為麥秸桿、扶桑枝條、甘蔗渣、玉米秸桿和花生殼等中的一種或幾種的混合。步驟(2)中，濃硫酸、乙酸酐和冰乙酸的用量，優選分別為O. 08% O. 14，8 14和 6 14。步驟(2)中，反應溫度為60°C 100°C，反應時間為2 4h。步驟(3)中，數次反應為2 4次。有益效果與現有技術相比，本專利技術具備的優點包括(I)乙酰化改性條件溫和(40 120°C)，并采用了多步乙酰化法，將產物及時分離出反應體系，減少了產物的降解，提高了乙酰化產品的特性粘度。(2)原料各組同時改性；產物溶于反應介質中，固液分離后可直接向液相中接加水，即可析出所需產物，原料各組分得到了充分利用。(3)產物易溶于一般有機溶劑，便于加工。(4)反應試劑(濃硫酸、乙酸酐和冰乙酸)毒性及污染程度低，所得產物具有較好的環境友好性，且具備較好的熱穩定性和一定的熱塑性。(5)對于木質纖維類生物質改性制備熱塑性高分子結構材料或功能材料具有重要的意義。附圖說明圖I是木質纖維類生物質低降解乙酰化改性產品與原料的傅里葉紅外光譜圖；圖2是木質纖維類生物質低降解乙酰化改性產品與原料的熱重圖；圖3是木質纖維類生物質低降解乙酰化改性產品與原料的示差掃描量熱圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做進一步的說明實施例I將扶桑枝條去皮后粉碎烘干，過100目篩。準確稱取6g扶桑枝條粉，移至反應器，并加入乙酰化試劑包括濃硫酸、乙酸酐和冰乙酸，用量(與扶桑枝條粉的質量比)分別為8%， 12. 5和10，在100°C恒溫下攪拌反應2h ;將產物通過離心的方式進行固液分離，下層固體在反應器中繼續反應，加入用量為前一步反應用量80%的乙酰化試劑，反應溫度和時間同前一步，產物處理如前所述；第三次反應條件和操作參照第二步；向每步固液分離所得上層液中加入足量蒸餾水(或合并后，再加水。)，得到的析出物過濾洗滌至中性，烘干稱重、分析，最后將反應殘渣洗滌至中性后，烘干稱重、分析。結果如表I所示。表I產物得率及特性粘度權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟 (1)將木質纖維原料粉碎、烘干，得原料，加入反應器； (2)加入乙酰化試劑與原料的質量比為O.06 O. 18的濃硫酸、與原料的質量比為7 15的乙酸酐和與原料的質量比為4 16的冰乙酸，40 120°C，反應O. 5 5h，固液分離，得固體和上層液； (3)對所得固體進行重復步驟(2)的乙酰化操作；其中，乙酰化試劑的用量為前一步驟用量的70、0%，得上層液； (4)向上層液中加入足量蒸餾水，析出乙酰化粗品，洗滌至中性后烘干，即為乙酰化產品O2.根據權利要求I所述制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于步驟(I)中，木質纖維原料為麥秸桿、扶桑枝條、甘蔗渣、玉米秸桿和花生殼中的一種或幾種混合。3.根據權利要求I所述制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于步驟(2)中，濃硫酸、乙酸酐和冰乙酸的用量分別為O. 08 O. 14、8 14和6 14。4.根據權利要求I所述制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于步驟(2)中，反應溫度70 100°C，反應時間為2 4h。5.根據權利要求I所述制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于步驟(3)中，乙酰化試劑用量均為前一步的80%。6.根據權利要求I所述制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于步驟(3)中，乙酰化反應次數為2 4次。7.根據權利要求I所述制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于步驟(4)中，先合并各步驟所得的上層液，然后再進行剩余操作。8.根據權利要求I所述制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于步驟(4)中，對各步驟所得的上層液分別進行加水析出產品操作，最后合并產物得最終女口廣叩ο全文摘要本專利技術公開了，在溫和的反應條件下，采用多步法對原料各組分進行低降解的乙酰化改性。包括將木質纖維原料去皮、粉碎、烘干，在溫和的反應條件下對原料進行乙酰化改性；反應結束后，將產物液固分離，上層液中加水得到析出物，下層固體在反應釜中繼續反應，反應結束后按前述操作處理；每步得到的下層固體經多次反應；收集每步得到的析出物，洗滌后烘干得到乙酰化產品。該方法乙酰化改性條件溫和，減少了產物的降解，反應試劑毒性及污染程度低，所得產物具有較好的環境友好性、熱穩定性以及熱塑性，且易溶于有機溶劑，對于木質纖維改性制備熱塑性高分子結構材料或功能材料具有重要的意義。文檔編號C08H7/00GK102924608SQ201210501520公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日專利技術者洪建國, 嚴偉, 李小保, 葉菊娣, 陳建強, 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種制備木質纖維類生物質低降解乙酰化產品的方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將木質纖維原料粉碎、烘干，得原料，加入反應器；（2）加入乙酰化試劑：與原料的質量比為0.06～0.18的濃硫酸、與原料的質量比為7～15的乙酸酐和與原料的質量比為4～16的冰乙酸，40～120℃，反應0.5～5h，固液分離，得固體和上層液；（3）對所得固體進行重復步驟（2）的乙酰化操作；其中，乙酰化試劑的用量為前一步驟用量的70~90%，得上層液；（4）向上層液中加入足量蒸餾水，析出乙酰化粗品，洗滌至中性后烘干，即為乙酰化產品。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：洪建國，嚴偉，李小保，葉菊娣，陳建強，高勤衛，
申請(專利權)人：南京林業大學，
類型：發明
國別省市：
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