二醋酸纤维素的制备与应用

概述

二醋酸纤维素（Cellulose diacetate）又称二乙酸纤维素，白色粒状、粉状或棉花状固体，具有坚硬、透明及光泽好等优点，无明显熔点，220 ℃开始软化。二醋酸纤维素相对密度为1.27-1.32，吸水性(24h)1％～4％，折射率为1.49，透光率为87%，拉伸强度为13～61MPa。二乙酸纤维素较易溶解于浓盐酸、乙酸和丙酮而不溶于二氯甲烷和氯仿。二醋酸纤维素产品良溶剂为丙酮，业内产业化产品中，溶解时往往出现一些片状或絮状不溶物[1]。

碱降解性能

实验研究室温下二醋酸纤维素在各种浓度的氢氧化钠溶液中的降解行为。红外光谱分析显示，二醋酸纤维素在碱溶液中的重量损失主要是由于脱乙酰化作用。扫描电子显微镜照片显示，在碱处理后的二醋酸纤维素表面光滑，没有出现溶解和脱落，可能是由于生成了碱纤维素。5mol/L的氢氧化钠处理后，可观察到微纤化结构。纤维强力的测试结果表明，随着碱液浓度的增加，纤维的强力和模量降低，断裂伸长增加，可能是由于降解后微纤非纵向排列结果[2]。

制备方法

纤维素领域报道了一种二醋酸纤维素的制备方法。该方法包括以下步骤：a,活化：将100重量份纤维素原料，500～800重量份冰醋酸和0.5～1重量份催化剂混匀后，连续搅拌进行活化；b,酯化：加入过量的醋酸酐，控制体系温度在30℃以下；再加入5～20重量份催化剂，控制体系温度在50℃以下让纤维素充分酯化；所述催化剂为硫酸；c,皂化：加入过量的醋酸进行皂化反应，皂化温度为60～80℃，当结合酸为52～53%时加入终止剂终止皂化反应；d,后处理：将皂化结束后的物料过滤，成型，清洗，干燥，研磨后即得二醋酸纤维素。制备得到的二醋酸纤维素可用于制作乒乓球，能够满足弹跳性能，硬度和牢度的要求[3]。

应用

以刚性的二醋酸纤维素链为骨架，接枝上聚乙二醇 (PEG)柔性链段，可得到一种具有固固相变性能的网状储能材料。利用该材料的聚乙二醇支链从结晶态到无定形态间的相转变 ,可以实现储能和释能的目的。研究结果表明，通过改变聚乙二醇的百分含量与聚乙二醇的分子量，进而得到不同相变焓和不同相变温度的材料[4]。采用高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混为膜材料，丙酮，二氧六环混合溶剂，以有机醇为 主，加入适量其他添加剂为致孔剂，通过冰水凝胶浴干湿法纺丝可以制得性能良好的中空纤维纳滤膜[5]。

除了上述聚合物材料，纳米材料领域二醋酸纤维素也有亮眼表现。通过固相合成技术合成抗菌多肽，将其接枝到二醋酸纤维素上成功制备了改性二醋酸纤维素。通过静电纺丝技术制备出二醋酸纤维素纳米纤维和改性二醋酸纤维素纳米纤维。扫描电子显微镜图显示，二醋酸纤维素和改性二醋酸纤维素在外观形貌上存在一定差异。强力拉伸曲线表明，二醋酸纤维素纳米纤维膜的断裂强力大于改性二醋酸纤维素纳米纤维膜的断裂强力，但二者的断裂伸长率相近。以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为代表，研究改性二醋酸纤维素纳米纤维的抗菌性能及其抗菌稳定性，试验结果表明，改性二醋酸纤维素纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为98.4%和98.7%，且经振荡处理不同时间后，抑菌率没有显著下降。由此表明，改性二醋酸纤维素纳米纤维具有稳定优异的抗菌性能，在服用纺织品和医用纺织品领域具有潜在的应用前景及优势[6]。

参考文献

[1]王永康,王燕,魏珍,等.二醋酸纤维素产品中不溶物分析[J].化纤与纺织技术,2024,53(07):25-27.

[2]张文娟,王东伟,王善元.二醋酸纤维素的碱降解性能[J].纤维素科学与技术, 2008(01):45-49.DOI:10.3969/j.issn.1004-8405.2008.01.009.

[3]杨齐,俞文骥,邹耀帮,等.一种二醋酸纤维素及其制备方法:CN201610407923.8[P].CN201610407923.8.

[4]姜勇,丁恩勇,黎国康.聚乙二醇/二醋酸纤维素相变材料的组成与储能性能间的关系[J].高分子学报, 2000(6):7.DOI:10.3321/j.issn:1000-3304.2000.06.005.

[5]岑美柱,章勤,颜少琼,等.高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混中空纤维纳滤膜的研制[J].膜科学与技术, 2006(6):4.DOI:10.3969/j.issn.1007-8924.2006.06.009.

[6]邴绍苗,熊健,覃小红,等.多肽改性二醋酸纤维素纳米纤维的制备及抗菌性能[J].东华大学学报(自然科学版), 2018.