地区：上海市 宝山区
关键词：广西大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000003745
成果描述：
| 课题来源和背景：纤维素是自然界中最丰富、可以再生的天然资源,具有价廉、可降解、对环境不产生污染等特点,因此世界各国都十分蕈视对纤维素作为生物基材料的研究与开发。然而纤维素的羟基在分子内或分子间形成氢键,具有很高的结晶度,高温下分解而不熔融,没有热塑性,缺乏像“塑料”受热可以软化、熔融的特性,不能像金属和塑料一样通过加热和加压的方式加工成型的缺点,且与合成高聚物不相容,难以成为生物基材料,必须对其进行热塑性改性。纤维素酯化是其中的一种重要的纤维素热塑性改性方法,通过纤维素中的羟基和有机酸、酸酐等反应,使羟基上的氢被亲核基团或亲核化合物取代生成相应的纤维素酯,从而改善纤维素的热塑性。纤维素长链酯化方法分两类,一类为包括必须在有机溶剂或离子液体中进行的多相反应、均相反应,另一类是固一固相反应。由于多相反应与均相反应需要大量的溶剂,存在溶剂回收、污染环境、催化剂残留、工艺复杂和成本较高等问题。而固相反应具有不使用溶剂,具有高选择性、高产率、工艺过程简单和不污染环境、节约溶媒、减少能耗和无爆燃性等优点,是一种较理想的合成方法,已成为发展绿色化学与技术的新途径和开发制备绿色材料和产品的重要手段。由于固相反应与液相反应其本质上有很大不同,溶液中的反应因为溶剂的存在,可以保证物料混合均匀,热量交换稳定。在固相反应中,反应是固体与固体接触,物料之间的混合与接触不充分,物料间的能量交换受到限制。因此寻找一种合适的方法在低热条件下即可使反应物分子获得反应和加速扩散所需的能量,更好地改善了酯化试剂与纤维素大分子接触状态和反应性,提高反应速度是实现纤维素固相酯化的关键问题。技术原理与性能指标：通过在纤维素与高级长链脂肪酸的酯化过程中引入机械活化的方法,使纤维素束分裂、颗粒明显细化,纤维晶体结构受到破坏、活化后结晶度、晶面的晶粒尺寸都有所降低,纤维氢键的能量提高、自由羟基含量提高、化学反应活性明显增大、可及度提高,从而解决固相反应中固体与固体接触面有限,物料之间的混合与接触不充分,物料间的能量交换受到限制等问题,提高纤维素和长链脂肪酸的酯化度,缩短反应的时间,简化了加工步骤。产物是短链和长链混合酯,总酯化度从0.8-2.0,长链所占酯化度0.3-1.2,相对于现有技术,总酯化度提高了10-20%,且长链酯化度最高达到了1.2,相对于现有技术水平提高了15-25%。技术的创造性与先进性： 该发明纤维素高级脂肪酸酯组成成分简单,通过引入磨球机实现酯化与活化同时进行,缩短了反应时间,提高生产效率,并且磨球机的机械活化效果使纤维素晶体受破坏、加强纤维颗粒细化程度、增加物料之间接触碰撞机率,反应时间缩短,得到的产品中酯化度高。机械活化增进反应接触面,提高酯化度。采用超导核磁共振谱仪(瑞士BRUKER公司)检测该发明制备得到的产品酯化度,产物是短链和长链混合酯,总酯化度从0.8-2.0,长链所占酯化度0.3-1.2,相对于现有技术,总酯化度提高了10-20%,且长链酯化度最高达到了1.2,相对于现有技术水平提高了15-25%。技术的成熟程度，适用范围和安全性： 该发明采用机械活化技术提高纤维素的酯化效率,缩短反应的时间,简化了加工步骤。 |
