微波加热快速合成纤维素氨基甲酸酯

摘要

CarbaCell是以纤维素氨基甲酸酯为原料生产纤维素纤维的新工艺，有望替代污染严重的传统粘胶法。然而，目前纤维素氨基甲酸酯的合成首先是将纤维素碱化，然后在催化剂作用下与尿素在惰性溶剂中高温反应制得。该生产过程能耗大，成本高，由此制约了Carbacell的工业化。本工作首次在无催化剂、无溶剂条件下通过微波加热的方法快速合成纤维素氨基甲酸酯，系统考察了纤维素原料、反应条件(微波功率、反应时间、反应次数、尿素含量和投料量)对微波反应的影响。研究表明，不同聚合度和结晶度的各种纤维素原料均适用于此方法，最佳合成条件为：微波功率255 W、单次反应时间2～5min。纤维素氨基甲酸酯的氮含量随着纤维素/尿素复合物中尿素的含量、投料量以及微波脉冲时间和次数的增加而增加。rn 纤维素氨基甲酸酯仍保留纤维素I的晶体结构。由于氨基甲酸酯的引入，纤维素的氢键密度和晶体结构被部分破坏，所合成的产物于-10～5℃范围内在6％～10％NaOH水溶液中具有良好的溶解性，可制备出稳定、透明且适合于工业纺丝和制膜的浓溶液。