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新材料
纤维素均相反应合成醋酸纤维素酯清洁工艺与集成技术


一、项目成熟阶段:生长期

二、项目来源:国家自然科学基金项目

三、概况

    醋酸纤维素是纤维素中的羟基被酯化所得产品,是最重要的商业化的纤维素衍生物之一,是仅次于粘胶纤维的第二大品种。主要用于制备醋酸纤维过滤膜、香烟过滤嘴、各种膜材料(如液晶膜)、醋酸纤维素纤维、电绝缘材料和涂料等,应用领域非常广泛。传统生产醋酸纤维素的方法是酸催化的非均相两步法,存在反应时间长,反应条件难以控制,环境污染严重等明显缺点,且全部依赖进口技术。纤维素均相功能化一直以来都是学术界的一个研究热点,均相反应能有效地控制醋酸纤维素的取代度,有规律地将取代集团引入到纤维素主链上,比非均相条件更好地控制所得产品的物理化学性质,有利于提高反应速率和产品性质的均一性,提高其应用范围。目前已经用于纤维素均相功能化的溶剂有:LiCl/DMAc、DMSO/TBAF等。但这些溶剂都有易挥发、有毒、价格昂贵、在实际应用中回收困难而且不稳定的缺点。因此寻找合适的纤维素溶剂仍然是均相反应生成醋酸纤维素技术核心。最近发现的绿色溶剂离子液体可以很好的溶解纤维素,为纤维素均相功能化提供了一个良好的平台。

四、技术特点

    中科院研发团队开发了以离子液体为介质的纤维素均相功能化新工艺,在无任何外加催化剂的条件下,只以醋酸酐为酰化剂,在温和的反应条件下(常压下,<100 oC,反应时间几十分钟),一步即可合成出不同取代度的醋酸纤维素。反应后的离子液体溶剂可有效回收并循环使用。整个工艺简单,生产成本低,使用的化学物质少,能耗低,对环境无污染

五、专利情况

    本项目已经申请中国发明专利三项。

六、市场分析

    中科院研发团队开发的纤维素均相反应合成醋酸纤维素酯清洁工艺与集成技术是一项具有自主知识产权的科研成果。采用该技术得到的产品质量完全可以满足加工要求,并可根据不同产品需求进行新品种开发,生成技术水平优于国外技术。生产1吨醋酸纤维素总成本约为24000元左右,1吨醋酸纤维素市场价格约为38000元,每生产1吨的利润约为13000元,以1000吨/年中试规模的反应装置计算,年产值约为3800万元,利润1300万元。投资回收期约为5年。在万吨级大型生产装置开发成功后,设备投资将明显降低,利润也更加可观。

七、合作方式:合作开发。

八、产业化所需条件

    拟合建百吨级扩试装置,以优化本项目集成工艺和产品,为下一步千吨级工业中试提供基础。本项目所需经费为300万元。