制备纤维素酯聚合物的方法和用于制造纤维素酯聚合物的纤维素预处理技术

一种制备纤维素酯聚合物的方法，包括步骤：预处理纤维素源； 酯化经预处理的纤维素源，以形成纤维素酯；以及任选地水解纤维素 酯。预处理步骤进一步包括：在第一阶段中使纤维素源与弱酸和水的 第一溶液混合，由此使纤维素源悬浮在第一溶液中；对第一阶段的悬 浮液进行去液化；在第二阶段中使去液化的聚集体与弱酸和水的第二 溶液混合，由此使聚集体悬浮在第二溶液中；以及对第二阶段的悬浮 液进行去液化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备纤维素酯聚合物的方法和 用于制造纤维素酯聚合物的纤维素预处理相关申请本申请要求享有2006年9月19日提交的共同待决的美国临时专利 申请No.60/845，664的优先权。
技术介绍
纤维素酯的生产披露在例如Kirk-Othmer的^6>1^0/;^// C^e附/cfl/7Vc^fo/og/，第3版，第5巻，第100-105页(1979年)中。历史上，纤维素酯，特别是乙酸纤维素(即，丙酮可溶性乙酸纤维 素)的商业化生产是由通常被称为乙酸纤维级，，浆料的高级纤维素浆 料开始的。这些乙酸纤维级浆料通常具有>95%的(1-纤维素和约1-3 %的半纤维素。然而，这些浆料的价格不断攀升，因此，正在探索使用替代的浆料源作为生产过程的起始材料。低级浆料是已知的。它们包括粘胶级，，浆料(88-95%的01-纤维 素和约5-12%的半纤维素)和纸/绒毛级，，浆料(约80-88%的01-纤维素和 约12-20%的半纤维素)。这些低级浆料可用于制造纤维素酯，但酯的 质量与由乙酸纤维级，，浆料制造的不同。因此，需对由较低级浆料制 造的酯进行额外的处理，使之与由乙酸纤维级浆料制成的酯相一致。 这些额外的处理增加了酯的生产成本。因此，需要一种由低级浆料制造纤维素酯的工艺，使其中增加的 处理费用与较低的原材料成本更好地达成平衡。已知各种预处理过程。例如美国专利No. 1,916,273; No. 2，140，639; No. 2,478,425; No. 2,603,634; No. 2,603,636; No. 2,603,638;和No. 2,838,488 提到两步骤的预处理过程。在美国专利No. 2,603,634; No. 2,603,636; 和No. 2,603，638中，预处理过程通常包括调整纤维素，使之水含量 达到2-10重量份/100份纤维素；优选连同3-20份水/100份纤维素向调整6的纤维素中添加20-100份低级脂肪酸/100份纤维素；然后，向调整的 纤维素中进一步添加35-300份低级脂肪酸和3-15份酯化催化剂/100份 纤维素。此后使经预处理的纤维素酯化。附图说明为例示本专利技术的目的，在附图中显示目前优选的形式；然而，应 该理解的是，本专利技术不仅限于所示的精确安排和手段。 图l是制造纤维素酯过程的示意图。图2是本文中讨论的预处理过程的一个实施方案的示意图。
技术实现思路
制造纤维素酯聚合物的方法，包括以下步骤预处理纤维素源； 酯化经预处理的纤维素源以形成纤维素酯；以及任选地水解纤维素酯。 预处理步骤进一步包括在第一阶段中使纤维素源与弱酸和水的第一 溶液混合，由此使纤维素源悬浮在第一溶液中；对第一阶段的悬浮液 进行去液化；在第二阶段中使去液化的聚集体与弱酸和水的第二溶液 混合，由此使所述的聚集体悬浮在第二溶液中；以及对第二阶段的悬 浮液进行去液化。具体实施例方式参考附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，图l中所示为制 备纤维素酯的过程100的示意图。过程100包括预处理步骤20和酯化步 骤40,以及任选的水解步骤60和后处理步骤80，用以将原材料10转化 成纤维素酯聚合物90。以下将更加详细地讨论前述的每一步骤。这一过程可用于制备任何的纤维素酯。纤维素酯包括但不限于 三乙酸纤维素、二乙酸纤维素(例如，取代度(DS)范围是2-3，并且通 常称为乙酸纤维素)、DS〈2的乙酸纤维素、甲酸纤维素、丙酸纤维素、 丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素等。虽然此过程可用 于制备任何纤维素酯，但为了简化以下对本专利技术的讨论，将针对一个 实施方案对该过程进行解释，即，制备乙酸纤维素的过程。原材料10是指在过程100中使用的纤维素源。纤维素源可以包括任 何等级的木浆、或棉短绒、或再生纤维素、或它们的组合。这种木浆包括乙酸纤维级浆料(>95%的01-纤维素和约1-3%的半纤维素)；粘胶 级浆料(88-95%的a-纤维素和约5-12。/。的半纤维素)；以及纸/绒毛级浆 料(约80-88%的01-纤维素和约12-20%的半纤维素)。本领域的普通技术 人员能够理解的是，还可以存在其它等级的浆料，即，介于上文提到 的浆料之间的那些，它们包括在本文中。虽然任何等级的浆料均可用 于此过程，但大多数实施方案中可使用非乙酸纤维级浆料，例如，浆 料的等级低于乙酸纤维级浆料，如粘胶级浆料和纸/绒毛级浆料。另外， 浆料可源自硬木、软木、或它们的组合。浆料可以有任意的起始形式， 包括薄板、巻、捆、碎片、薄片、或绒毛。在一个实施方案中，所 使用的浆料与其起始形式之间可以只有微小的物理变化。在另 一实施 方案中，使浆料的尺寸减小，达到在被引入到过程中以前能易于被润 湿的尺寸。尺寸减小的程度可以视使用的设备而定，这也正是在本领 域的普通技术人员所掌握之内的。参见图2，在预处理步骤20中制备通常是尺寸减小的浆料，用于后 续进行反应形成纤维素酯聚合物90。 一般而言，预处理步骤20可以包 括第一润湿步骤26，接下来是去液化28,然后是第二润湿步骤36, 接下来是去液化38。以下将更加详细地讨论这些步骤中的每一步。在第一步骤26中用水和弱酸的第一溶液24润湿浆料22。对于浆料 与水/弱酸溶液的悬浮液之浓度范围，基于悬浮液总重量而言可以是 1-18重量％的浆料，在一个实施方案中，浓度范围可以是2-4重量％。 弱酸可以比水多。在一个实施方案中，溶液可以包含80-95重量％的弱 酸和5-20重量％的水，而在另一实施方案中，水可以占弱酸/水溶液的 5-10重量％。在一个实施方案中，弱酸可以是羧酸。羧酸可选自于甲 酸、乙酸、丙酸、丁酸、以及它们的組合。在另一实施方案中，弱酸 可以是乙酸。可以使浆料在此悬浮液中保持5-240分钟的一段时间，而 在一个实施方案中，保持时间可以是5-90分钟。可以在0-90。C的温度 范围内使浆料保持在此悬浮液中，而在一个实施方案中，温度范围可 以是10-50。C。经预处理的第一步骤26后，对悬浮液进行去液化28。此去液化的聚集体可以具有20-90重量％固体的浓度，在一个实施方案中，去液化 的聚集体具有20-50重量％固体的浓度。可以按任何常规的方式使该聚 集体去液化。这种常规去液化的设备包括离心机、压力机、丝网、 过滤器、干燥器等。在一个实施方案中，可以用离心机对聚集体进行 去液化。可对除去的液体进行回收29，例如返回至第一步骤26。另外， 可按可控的方式取出回收的液体，从而保持对第一溶液的组成控制。在第二步骤36中，用弱酸和水的第二溶液32对去液化的聚集体30 进行再润湿。在一个实施方案中，第二溶液中的弱酸量可大于第一溶 液中的弱酸量。对于浆料与水/弱酸溶液的悬浮液之浓度范围，基于悬 浮液总重量而言可以是1-18重量％的浆料，在一个实施方案中，浓度 范围可以是2-4重量％。弱酸可以比水多。在一个实施方案中，溶液可 以包含80-95重量％的弱酸和5-20重量％的水，而在另 一实施方案中， 水在弱酸/水溶液中所占的可以为<1-5重量％。在一个实施方案中，弱 酸可以是羧酸。羧酸可选自于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、以及它们的 组合。在另一实施方案中，弱酸可以是乙酸。可以使浆料在此悬浮液 中保持5-240分钟的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纤维素酯聚合物的方法，包括以下步骤：　预处理纤维素源，通过　在第一阶段中使纤维素源与弱酸和水的第一溶液混合，由此使纤维素源悬浮在第一溶液中，　对第一阶段的悬浮液进行去液化，　在第二阶段中使去液化的聚集体与弱酸 和水的第二溶液混合，由此使聚集体悬浮在第二溶液中，和　对第二阶段的悬浮液进行去液化，以及　酯化经预处理的纤维素源，以形成纤维素酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.19 US 60/845,664;2006.12.4 US 11/566,2501. 一种制备纤维素酯聚合物的方法，包括以下步骤预处理纤维素源，通过在第一阶段中使纤维素源与弱酸和水的第一溶液混合，由此使纤维素源悬浮在第一溶液中，对第一阶段的悬浮液进行去液化，在第二阶段中使去液化的聚集体与弱酸和水的第二溶液混合，由此使聚集体悬浮在第二溶液中，和对第二阶段的悬浮液进行去液化，以及酯化经预处理的纤维素源，以形成纤维素酯。2. 根据权利要求l所述的方法，还包括水解纤维素酯的步骤。3. 根据权利要求l所述的方法，其中，第一溶液包含比水多的弱酸。4. 根据权利要求l所述的方法，其中，第二溶液包含比第一溶液 多的弱酸。5. 根据权利要求l所述的方法，其中，纤维素源选自于乙酸纤 维级浆料、粘胶级浆料、纸/绒毛级浆料、棉短绒、以及它们的组合。6. 根据权利要求l所述的方法，其中，通过离心法完成第一次提 到的去液化。7. 根据权利要求l所述的方法，其中，通过离心法完成第二次提 到的去液化。8. 根据权利要求l所述的方法，其中，第二溶液还包含强酸。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，该强酸为硫酸。10. 根据权利要求l所述的方法，其中，第一阶段的悬浮液包含 1-18重量％的固体。11. 根据权利要求l所述的方法，其中，第二阶段的悬浮液包含 1-18重量％的固体。12. 根据权利要求l所述的方法，其中，使第二阶段的悬浮液去液化成含大于20重量％固体的聚集体。13. 根据权利要求5所述的方法，其中，纤维素源的形式选自于 薄板、巻、捆、碎片、薄片、绒毛、棉短绒、以及它们的组合。14. 根据权利要求l所述的方法，还包括从第一次去液化步骤中回 收液体返回至第一阶段。15. 根据权利要求l所述的方法，还包括从第二次去液化步骤中回 收液体返回至第一阶段、或第二阶段、或这两个阶段。16. 根据权利要求14所述的方法，还包括为组成控制目的而进行 的回收液体的受控取出。17. 根据权利要求15所述的方法，还包括为组成控制目的而进行 的回收液体的受控取出。18. 根据权利要求l所述的方法，其中，酯化在35。C-100。C的温 度范围和在减压或大气压力下进行。19. 根据权利要求2所述的方法，其中，水解在50。C-170。C的温度 范围下进行。20. 根据权利要求2所述的方法，还包括将纤维素酯稠料冷却到 70。C-110。C温度范围的步骤。21. 才艮据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林富，劳顿·E·科伊热，弗雷德里克·C·萨姆兹，亨利·P·斯道格纳，查尔斯·E·托尼二世，
申请(专利权)人：赛拉尼斯醋酸盐有限公司，
类型：发明
国别省市：US