醋酸丁酸纤维素的用途

理化性质

醋酸丁酸纤维素中文别名纤维醋丁酯，英文名称Cellulose acetate butyrate，简称CAB，白色晶体状物质。醋酸丁酸纤维素的分子中除羟基、乙酰基外还含有丁酰基，其性能与三种基团的含量有关。熔点和拉伸强度随乙酰基含量增高而变大，与增塑剂的相容性和薄膜的柔性在一定范围内随乙酰基含量降低而增加。羟基含量增加促进其在极性溶剂中的溶解度。丁酰基含量增加则使其密度降低，溶解范围扩大。醋酸丁酸纤维素熔融温度140℃，密度1.15～1.22g/cm^3，拉伸强度14～52MPa，弯曲模量621～2070MPa，悬臂梁缺口冲击强度53～580J/m，洛氏硬度R31～116，热变形温度45～94℃。

制备方法

醋酸丁酸纤维素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，工业上的合成方法一般都在有机酸以及酸酐中进行的[1]。具体可以表述为：以纤维素为原料，乙酐，正丁酸 为酰化剂，浓硫酸为催化剂，合成醋酸丁酸纤维素。采用冰醋酸，NaOH，浓H₂SO_4，乙二胺等前处理方法对纤维 素进行预处理，应用XRD和粘度法表征了产物的结晶结构和聚合度，结果表明冰醋酸处理法较好。适宜的合成条件为：纤维素10g，催化剂用量0.25mL， 乙酐/正丁酸摩尔比1:5，酯化反应温度70℃，酯化反应时间1h[2]。

应用

醋酸丁酸纤维素是天然高分子纤维素的酯化产物，由于醋酸丁酸纤维素具有较好的耐水性，耐候性，成膜柔韧性，高度透明性以及能稳定金属的定向排布等优点，因此醋酸丁酸纤维素可以作为主要成膜物，广泛应用于各种木器涂料，玻璃涂料，塑料涂料以及透明金属清漆中。但醋酸丁酸纤维素的涂层较软，耐划伤性能差，耐溶剂性能不甚理想，加上其成膜需要耗费大量溶剂，不利于环境保护，所以针对醋酸丁酸纤维素的改性是必要的。首先用溶液聚合的方法合成了丙烯酸酯接枝醋酸丁酸纤维素的水溶性树脂，有效地改善了醋酸丁酸纤维素涂层的使用性能。研究结果表明：采用混合单体连续滴加的加料方式，反应温度为85℃，搅拌速度为150r/min～200r/min，反应3h可以顺利合成丙烯酸酯改性醋酸丁酸纤维素的水溶性树脂，单体转化率在96%以上。当丙烯酸的用量为12%，软硬单体比例为1/1.5时，改性后的树脂硬度从H提高到4H，对玻璃的附着力从4级提高到0级，具有高度的透光率和良好的水溶性。其次，还可利用马来酸酐易开环反应的特性在均相体系中合成马来酸酐改性醋酸丁酸纤维素。改性后的树脂在紫外(UV)光辐射下交联固化，可得到无溶剂挥发的100%固含量的光固化涂层。用马来酸酐改性后的醋酸丁酸纤维素，在活性稀释剂的适当配比下，其光固化涂层硬度可达4H，附着力0级(玻璃)，耐丙酮可达400次以上。进而在亲水性溶剂的存在下，进一步得到水分散性光固化的改性纤维素酯。在单体SR610的一定比例下，可以得到耐水性96h的优异涂层[3]。

除了应用于成膜领域，醋酸丁酸纤维素还是一种能与多种合成树脂，高沸点增塑剂相混的有机化合物，具有优良的互溶性(能溶解于多种有机溶剂)，不泛黄，耐弯曲，柔韧性，耐寒性，色泽保持性良好，流平性好，耐水解性好和透明度高等特点。醋酸丁酸纤维素为当代汽车漆，摩托车漆，家俱漆，油墨，制笔等行业技术发展的重要助剂，被誉为这些行业生产中的"味精"[4]。

醋酸丁酸纤维素能够同增塑树脂，溶剂，乳化剂等混合制备包括水乳型和溶剂型产品。该产品具有优异的耐光性能，广泛用于白色革及浅色革的顶层涂饰，赋予皮革高光泽和柔软舒适的手感[5]。

醋酸丁酸纤维素还具有优良抗湿，耐紫外光、耐寒、柔韧、透明、电绝缘等性能，并能与树脂和高沸点增塑剂有较好的相容性，可制电影片基、空中摄影片基、薄膜、油田天然气等输送管道、工具手柄、汽车、飞机的玻璃灯、地下电话线和电缆管、方向盘、标牌面、闪光反射器等，此外还能做可剥涂料、绝缘漆、耐候高档漆和人造纤维[6-8]。

参考文献

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[2]邓照西,冷一欣,蒋彩云.醋酸丁酸纤维素合成研究[J].化学研究与应用, 2008, 20(004):418-421.DOI:10.3969/j.issn.1004-1656.2008.04.012.

[3]谭卓华.醋酸丁酸纤维素的改性研究[D].广东工业大学,2008.DOI:10.7666/d.y1257835.

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[5]孙艳松,刘庆安.醋酸丁酸纤维素皮革光亮剂的研制[J].皮革化工, 2000, 17(1):3.DOI:CNKI:SUN:PGHG.0.2000-01-007.

[6]梁淑东,傅长明,何志鹏,等.醋酸丁酸纤维素的性质及其应用[J].大众科技, 2011(7):3.DOI:10.3969/j.issn.1008-1151.2011.07.059.

[7]陈明光.浅谈醋酸丁酸纤维素在木材涂料中的应用[J].中国涂料, 1997, 000(001):38-39.

[8]朱新生,庞娟,周正华,等.醋酸丁酸纤维素溶液性质及其静电可纺性研究[J].合成纤维, 2006, 35(11):5.DOI:10.3969/j.issn.1001-7054.2006.11.005.