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纤维素醋酸丁酸酯(Cellulose acetate butyrate(CAB))是一种广泛应用于涂料工业的添加剂,由于纤维素具有分子内与分子间强氢键作用以及纤维素纤维的局部规整的结晶序列等特征,一般纤维素在酯化反应前都需要进行预活化处理,工业上纤维素醋酸丁酸酯的合成方法一般都在非均相体系中进行的。
本文首先通过对均相体系以及非均相体系酯化反应效果的比较,发现对于采用浆泊纸纤维素为原料时,选择非均相体系(有机酸体系)的酯化反应效果较好。在非均相体系(丁酸/乙酸/丁酸酐)中进行酯化反应,采用“反应性溶剂”,以硫酸作为催化剂合成出从高丁酯含量到低丁酯含量的纤维素醋酸丁酸酯(CAB),研究有机酸以及酸酐的添加量、活化时间、酯化反应时间以及原料纤维素的分子量对酯化产物纤维素醋酸丁酸酯的影响。随着活化时间的增加,CAB的丁酯取代度会逐渐增大,乙酯取代度会逐渐减小;酯化反应2h后,CAB取代度变化不大;CAB的丁酯取代度随着反应体系中丁酰基摩尔分数的增加而增大,而乙酯取代度则随着丁酰基摩尔分数的增加而减小。制备得到的纤维素醋酸丁酸酯的丁酯取代度最高可达2.53,乙酯取代度最高可达2.98。
对酯化反应条件进行优化,研究酯化产物的一些性能(取代度,溶解性,热性能,分子量)。
最后本文根据纤维素在丁酸/乙酸/丁酸酐中的酯化反应中有机酸以及酸酐的添加量对最后产物纤维素醋酸丁酸酯(CAB)中乙酯或者丁酯取代度的影响,提出纤维素在丁酸/乙酸/丁酸酐中的酯化反应经历一个混和酸酐(乙丁混合酸酐)以及乙酰碳正离子、丁酰碳正离子的生成过程。