纤维素酯化反应
醋酸纤维在丙酮、DMF、冰醋酸中完全溶解,而在乙醇和四氯乙烯中则不溶解.根据 这些特性,可以将丙酮作为醋酸纤维的纺丝溶剂,用四氯乙烯对醋纤织物进行干洗等。
酯化度 300
取代度 62.5%
二醋酸纤维素
200
(仲醋酸纤维素)
48.8%
一醋酸纤维素
100
(叔醋酸纤维素)
29.4%
式(1)相当于用醋酸酐进行酯化作用,有水分子生成, 纤如维果素醋酯酸化酐反量应不中足被,酯则化反的应羟不基能数完,成就。叫因做此取,代醋度酸。酐或的者用把量每 个必葡须萄有糖富基余中才被好取。代的羟基数目称为酯化度。 每100个式葡(萄2)糖是基实中际起上反进应行的的羟酯基化数反目应,,称醋为酸酯酐化的度用(量γ值为)188 (纤维素是100),最好是250—350个单位。
无烟火药在常温和湿度为65%的情况下,吸湿 度为1—3%。
四、纤维素醋酸酯
简介
Ergon系列 有金属和醋酸纤维组成的
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冠镶嵌在醋酸纤维框架上,展 现粉红和紫罗兰的色彩或纯粹 清澈的水晶气质。令人难忘的 宝格丽风格——珍贵独特。
然后经过搅拌使之全部溶解,过滤,再送到制膜机
上造出片基。在片基上涂布感光液后便是硝酸纤维 素胶片。这种胶片厚度约为0.11—0.13mm,宽约 34.8—35mm。强度为5—7公斤/平方毫米,伸长率 为10——15%
应用二:喷漆 硝酸纤维素喷漆是用低粘度硝酸纤维素调合而成的。
对硝酸纤维素 要求
溶解性良好 无不溶解成分 溶液的粘度低
醋酸化反应特点
纤维素醋酸化时,其润胀作用小, 反应能力低,反应速度慢
醋酸化时,必须使用接触剂,以利 于发生化学作用。
醋酸化过程可能是均相的或非均相 得
纤维素的醋酸化反应是一种放热反 应,每1摩尔羟基大约产生5千卡的 热量。
醋酸化反应催化剂
硫酸 优点:加快了醋酸化过程 缺点:降低纤维素的聚合度
反应过程中会生成硫酸酯,稳定性差
➢ 混合酸中的硫酸是脱水剂 根据硝化反应的特点,在反应式的右方生成水,添加了 硫酸,能吸收水分,促使反应继续向右方进行,而硫酸 与水化合时放出的热量有利于酯化反应。同时,硫酸可 可以帮助纤维素发生润胀,帮助硝酸的扩散速度加大, 反应加快进行。硫酸比硝酸便宜,采用混合酸又可降低 生产成本。
影响硝化速度的因素
混合酸成分对硝化速度的影响
取决于混合酸向纤维素纤维内扩散的速度与纤维素和 硝化剂进行反应的速度 ①混合酸中含水量不变,硝酸含量增加——速度增加 ②混合酸中所含硫酸和硝酸的比例不变时,增加水含
量——速度减小
温度对硝化速度的影响
一般地说,提高温度,硝化速度增加,同时副反应— —如氧化、水解反应的速度也增加 ①普通进行硝化作用的温度是25—30oC ②制备低氮硝酸纤维素时采用35—40oC ③在实验室进行研究工作时硝化温度一般是0oC(可得
二、纤维素的酯化反应
2、纤维素与有机酸或无机酸反应可生成酯衍生物。 无机酸酯:硝酸、磷酸、硫酸; 有机酸酯:有机酸、酸酐、酰基氯; 高氯酸和氢卤酸不能直接酯化纤维素。甲酸可获得
高取代度的酯。 酯类代表物有:硝酸酯、醋酸酯、磺酸酯。
三、纤维素硝酸酯
无机酸的酯: 纤维素可以被一些无机酸酯化,如:硝酸、 硫酸、磷酸等,这几种无机酸同时也是很强的润胀剂。
到欢迎
应用三:无烟火药
1884年舍恩伯研究成功了硝化棉的工业制造 法。从而使硝酸纤维素发射药(无烟火药)大量生 产。无烟火药的原料有棉绒、白棉布碎片、高聚合 度的亚硫酸盐木浆等,把它们进行硝化得到含氮量 不同的两种硝酸纤维素发射药:一种叫强棉( N=13—13.5%);另一种叫弱棉(N=11.5— 12.0%),前者占60%,后者用40%混合之,最后 调成无烟火药。
纤维素的硝酸酯
1、纤维素硝酸酯化学反应式
纤维素分子中的羟基被酯化的数目并不是固定的, 因此,以纤维素酯化反应中被酯化的羟基数,就叫 做取代度(Degree of Substitution简写为DS)
2、纤维素硝酸酯的制备
实际制造硝酸纤维素时,并不是单用硝酸,那样 做的效果不好。 ➢ 当硝酸的浓度小于63%时,不发生硝化作用; ➢ 当硝酸浓度为63—75%时,生成C6H10O5.HNO3分
纤维素的化学反应性能
纤维素的反应性(reactivity)是指纤维素大分子基 环上的伯、仲羟基的反应能力。
纤维素大分子链的断裂-纤维素的降解反应 (酸性降解、碱性降解、氧化降解、生物降解等)
与羟基相关的化学反应 (酯化反应、醚化反应、接枝共聚与交连等)
二、纤维素的酯化反应
1、纤维素酯化反应定义
酯化反应 酯化反应,是一类有机化学反应,是醇跟羧酸或 含氧无机酸生成酯和水的反应。分为羧酸跟醇反 应和无机含氧酸跟醇反应和无机强酸跟醇的反应 三类。 纤维素的酯化反应 纤维素是一种含多元醇的化合物,它会与有机酸 或无机含氧酸发生脱水生成酯,即纤维素的酯化 反应。
目录
纤维素的化学反应特点 纤维素的酯化反应 纤维素硝酸酯 纤维素醋酸酯 纤维素磺酸酯
一、纤维素的化学反应特点
纤维素链中每个葡萄糖基环上有三个活泼的 羟基:一个伯羟基和两个仲羟基。因此,纤 维素可以发生一系列与羟基有关的化学反应。 然而,这些羟基又可以缔合成分子内和分子 间氢键。它们对纤维素链的形态和反应性有 着深远的影响。
破坏最少的硝酸纤维)
最高硝化度硝酸纤维素的制备
最高硝化度的硝酸纤维素即含氮量为14.14%
用含有99%硝酸、醋酸和醋酸酐的混合液来 处理棉纤维素,将制得的产物用酒精或水进 行50小时的安定处理
倘若用N2O5和CCl4的混合物在13oC下处理 纤维素6小时
3、纤维素硝酸酯的性质
➢ 疏水性 硝酸纤维素的表面显现疏水性,它能被非极性溶 剂所润湿,并且多数情况下可以溶解
子化合物; ➢ 硝酸浓度达到95%以上,才能得到氮含量为12.08%
的硝酸纤维素。 ➢ 含氮量为12.5-13.6%的称为高氮硝酸纤维素,含氮
量为10.0-12.5%的称为低氮硝酸纤维素。
工业生产上多使用硝酸硫酸的混合酸,即HNO3: H2SO4=1:3(重量比)
➢ 混合酸中的硝化剂是硝酸 制造含氮量为11-12%的硝酸纤维素,每吨成品所需 消耗的硝酸量为150-800公斤,是因为硝酸纤维素善 于吸附硝酸,在已经硝化的纤维素内部所含有的硝酸, 远比围绕纤维素周围的混合酸中的硝酸量为多。
醋酸化反应温度与时间
温度
•根据经验以30—35℃最佳。本来,混酸的温度只须在 不结冰的范围,而纤维素的加入,搅拌作用会使温度 上升。当温度为50℃以上,纤维素起醋酸化反应,醋 化物沉淀部分析出;70—90℃时,纤维素部分分解成 纤维素二糖等,故温度不宜过高。
时间
•一般是预润胀为1—2小时;醋酸化处理要视机器设备 和纤维素原料而定,木浆纤维的聚合度较低,大约只 需处理2—3小时;聚合度高的棉绒纤维醋酸化时间是 4—6小时。
5、纤维素硝酸酯的加工利用
应用一:赛璐珞
定义
用樟脑-酒精溶液处理硝酸纤维素,得到一种胶化 态。把酒精蒸发掉,结果使这种胶化态变成可塑物。
利用 常用来做乒乓球、牙刷柄、眼镜架、小玩具 等各种用具的材料
制法
以氮含量为10.5—11.5%的硝酸纤维素为原料,以8— 10%的樟脑和95%浓度的酒精,把它完全溶解,必须纯 白,不含有别的杂质。硝酸纤维素的聚合度要合适, 一般在500—900之间。 硝酸纤维素、樟脑和酒精按比例放入搅拌机内胶化, 混合3小时(温度28-30摄氏度),再进行过滤、压延、 干燥,最后制成无色透明的热塑性赛璐珞。根据需要 可染色。
➢ 比重大 硝酸纤维素的比重要比纤维素大且随含氮量的不 同而有所变化
➢ 导电性 硝酸纤维素的导电性不如纤维素强,干燥的硝酸 纤维素摩擦时容易产生静电
➢ 吸湿性 对水蒸汽的吸附远小于纤维素,它的含氮量越高, 吸湿性越低。空气相对湿度越大,吸湿量也越大
➢吸水性 若把硝酸纤维素浸入水中,则硝酸纤维素能吸收的 水分可达50%,而体积并不增加
硝酸纤维素喷漆(清漆)
清漆
固体成分 12—25%
液体成分 75—85%
硝酸纤维素 40—60%
树脂 20—30%
软化剂 20—30%
颜料 5—25% 低沸点溶剂 55—60% 中沸点溶剂 35—40% 高沸点溶剂 5—10% 稀释剂 45—75%
可用来涂刷金 属、木材、皮 革、纸张等物 体的表面,形 成美丽的光泽 、并保护该材 料的外部不受 损伤。因此, 在小轿车的外 壳和木制家具 的加工方面受
1
醋酸纤维的发展现状
醋酸纤维的制备
3
醋酸纤维的性质
4
醋酸纤维的应用
发展现状
我国现状
而我国的醋酸纤维工业起步比较晚,在20世纪50年 代末期开始,品种也仅限于烟用醋酸丝束,纺织用 醋酸纤维依赖进口。每年进口约2000吨左右,我国 每年的醋酸纤维的需求量约在10000吨以上。
遭遇垄断
全球有醋酸纤维生产厂家20余家,主要生产厂家有美国的 Celanese公司,占45%,Eastman Koclak公司,占9.3%, S.Amereic公司,占5.5%,意大利的Novaceta公司,占 15.6%;日本的三菱醋酸纤维公司,占6.0%;帝人公司占 5.2%以及英国的考陶尔兹公司等,约占世界总产量的90% 左右。
化学性能
1、耐碱性
弱碱性碱剂对醋酸纤维基本上未造成损伤,纤维失重率很小 。遇到强碱后,尤其是 二醋酸纤维,容易发生脱乙酰化,造成重量损失,强力和模量也随之下降。因此, 处理醋酸纤维的溶液,其pH值不宜超过7.0。在标准洗涤条件下,具有很强的抗氯 漂白性能,还可用四氯乙烯进行干洗。