机械活化预处理甘蔗渣制备醋酸纤维素的工艺.pdfVIP

第26卷第9期 农业工程学报 、r01．26No．9 3742010年9月 TransactionsoftheCSAE S印．2010 机械活化预处理甘蔗渣制备醋酸纤维素的工艺 陈渊1，黄祖强艨，杨家添1，朱万仁1，莫建华1，刘利雁1 (1．玉林师范学院化学与生物系，玉林537000；2．广西大学化学化T学院，南宁530004) 摘要：为开发利用甘蔗渣，制备高取代度的醋酸纤维素，该文采用自制搅拌磨对甘蔗渣进行机械活化预处理，以不同 活化时间的甘蔗渣为原料，醋酸酐作为乙酰化剂，浓硫酸为催化剂，制备醋酸纤维素。以醋酸纤维素的取代度为评价指 标，分别探讨机械活化时间、反应时间、反应温度、催化剂用量、液固比等因素对甘蔗渣乙酰化反应的影响，并在此基 础上采用正交试验确定制备工艺的最佳条件。结果表明，机械活化对甘蔗渣乙酰化反应具有显著的强化作用，经机械活 化预处理后的甘蔗渣比原甘蔗渣更容易进行乙酰化反应。主要的原因是机械活化破坏了甘蔗渣中木素对纤维素的包裹作 用，结晶结构受到破坏，降低纤维素的结晶度，乙酰化试剂更容易渗透到甘蔗渣内部使纤维素发生乙酰化反应，降低了 对反应时间、反应温度、催化剂用量、液固比的依赖性，提高了反应活性。以活化60min的甘蔗渣为原料进行乙酰化反 应，在液固比为12mL／g，催化剂质量分数为4％，反应温度为60℃，反应时间为3．Oh的条件下，可制得取代度为2．81的醋 究结果将为制备高取代度醋酸纤维素提供依据和基础数据。 关键词：乙酰化，红外光谱，扫描电镜，甘蔗渣，醋酸纤维素，机械活化 doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．09．062 中图分类号：0636．1+1 文献标志码：A 文章编号：1002—6819(2010)一09—0374—07 Chcn ofcelluloseacetatefrom Jiatian，cta1．Preparationtechnology sugarcanebagasseby Yuan，HuangZuqiang，Yang with mechanical ofthe Chinese activation[J]．TransactiomCSAE，2010，26(9)：374--380．(inEnglishabstract) 结合层，对纤维素起支撑和保护作用，这种超分子形态 0引言 结构使得纤维素大量的羟基难于被其他反应试剂所触及 醋酸纤维素(celluloseacetate，CA)是以纤维素为 [51，反应活性极低，限制了甘蔗渣的利用。因此，在甘蔗 底物与醋酸酐进行乙酰化反应后的产物，是纤维素衍生 渣进行化学改性前必须进行预处理，破坏纤维素的结晶 物中最早进行商品化生产，并且不断发展的纤维素有机 结构，降低结晶度，使化学试剂渗透进入纤维内部从而 酸酯【l】，已广泛用于制造喷漆、涂料、纺织纤维、香烟滤 提高纤维素的化学反应活性【6’71。目前对木质纤维原料进 嘴、包装材料、胶片、人工肾脏和反渗透膜等，是目前 行活化预处理的方法主要有机械粉碎、微波、超声波、 纤维素塑料中应用最广泛的一种【2J，其制备原料主要是用 高能电子辐射、酸处理、碱处理、蒸汽爆破、生物法等【5．8】。 成本较高的木浆、棉浆等，预处理工艺复杂。因此，选 如Atanu[9】等用稀酸活化预处理玉米纤维、稻壳、小麦秸 择廉价的原料，降低成本已经成为醋酸纤维素研究的重 秆，使纤维素溶胀进而提高纤维素的反应活性，制备了 点。甘蔗渣是最主要的天然纤维之一，是制糖工业的主