[发明专利]一种长链脂肪酸纤维素酯的绿色制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及再生纤维素的生产方法领域，具体涉及一种长链脂肪酸纤维素酯的绿 色制备方法。

背景技术

化石资源的日益稀缺使人们注重资源与环境的可持续发展，纤维素是一类来源丰 富、可再生的天然资源，基于纤维素的可降解高分子材料的研究与开发是减少对化石资源 依赖的有效途径，尤其是长链脂肪酸纤维素酯，具有与常用高分子材料-聚乙烯相接近的力 学性能和热性能，因此关于长链脂肪酸纤维素酯的合成研究受到广泛重视。

长链脂肪酸纤维素酯一般指脂肪链在C8以上的脂肪酸纤维素酯，是纤维素衍生物 的一种重要类型，通过研究发现它具有加工温度低、在非极性溶剂中溶解性能优良、与疏水 性聚合物有较好的相容性等优点，在包装材料、膜材料、生物降解塑料、药物缓释剂、光学材 料等领域具有广泛的应用价值。

通常长链脂肪酸纤维素酯是由纤维素在有机溶剂(如DMF、甲苯、吡啶、DMAc/LiCl、 DMSO/TBAF等)中形成纤维素悬浮液与脂肪酰氯反应制得的。此种方法，由于纤维素是以原 始形式参与反应，使得反应效率、取代基在纤维素链上的均匀性、取代度有限，从而影响产 品的应用性能。酰氯不易获得，具有强腐蚀性、保存困难等缺点。另外，传统有机溶剂的挥发 性、易燃易爆、毒性、操作性差等缺点也制约了长链脂肪酸纤维素酯的研究和应用。

绿色化学已经成为当今化学科学发展的前沿，是本世纪化学发展的重要方向。作 为一种新型反应介质，离子液体被誉为21世纪清洁绿色工业中最理想的反应介质之一。本 发明从绿色化学的角度出发，寻求一种环保的制备长链脂肪酸纤维素酯的方法。利用离子 液体的无味、无污染、不易燃、易与产物分离、易回收、可反复多次循环使用及使用方便等优 点，有效地避免了传统有机溶剂的使用所造成严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问 题。通过研究在离子液体中长链脂肪酸纤维素酯的酶法合成，提出一条绿色的新工艺，拓展 生物催化在纤维素酯合成中的应用，为纤维素在替代化石资源作为化工原料制备性能优良 的工业化学品方面提供了大的发展潜力。

发明内容

本发明的目的在于针对目前长链脂肪酸纤维素酯合成过程中存在的问题，提供一 种对环境友好、反应条件温和、产物分离方便、所需设备及操作简单，在绿色溶剂离子液体 中脂肪酶催化合成脂肪酸纤维素酯的生产方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种长链脂肪酸纤维素酯的绿色制备方法,包括如下步骤：

(1)将纤维素原料在40～90℃烘干；

(2)用混合离子液体将步骤(1)所得纤维素配成质量百分比浓度为5～20％的混合 物，在氮气的保护下，于70～150℃恒温搅拌2～7h；所述混合离子液体中的两种离子液体的 质量比为1:9～9:1；

(3)将步骤(2)所得的溶液降温，加入脂肪酶和长链脂肪酸甲酯，反应1～8h；脂肪 酶用量为纤维素质量的2％～50％，长链脂肪酸甲酯与纤维素的摩尔比为1:1～8:1，反应温 度20℃～80℃；

(4)将步骤(3)得到的溶液冷却，加入无水乙醇进行洗涤、离心，去除上清液，将得 到的沉淀物真空干燥，即获得长链脂肪酸纤维素酯。

进一步地，步骤(1)所述纤维素原料为微晶纤维素、木浆纤维、棉纤维、草浆纤维、 纸浆原料等。

进一步地，步骤(1)所述烘干温度为40～90℃。

进一步地，步骤(2)所述混合离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基 咪唑氯盐、1-甲基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸 盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的两种。

进一步地，步骤(3)所述长链脂肪酸甲酯为月桂酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯 等。

进一步地，步骤(3)所述脂肪酶来源于Candidarugosa、脂肪酶Porcine pancreatic、脂肪酶Thermomyceslanuginosus、脂肪酶CandidaantarcticaB或脂肪酶 Pseudomonas。

进一步地，步骤(3)所述反应时间为1～7h.

进一步地，步骤(4)所述洗涤是用无水乙醇洗涤至沉淀物不含离子液体和脂肪酸 甲酯等杂质。

进一步地，步骤(4)所述真空干燥是将得到的沉淀物在40～80℃下真空干燥12～ 48h。