TW201831522A - 乙酸纖維素及成形體 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題係提供一種透明性優異之乙酸纖維素及其成形體。
上述課題之解決手段為一種乙酸纖維素,其乙醯化度為52%以上59%以下,且藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,具有峰頂分子量的1/4以下分子量的低分子量成分之含有率為12%以下。
Description
本發明係有關乙酸纖維素及成形體。
乙酸纖維素為屬於纖維素衍生物之纖維素的有機酸酯之一,其用途遍及衣物纖維、香菸濾嘴、塑膠、膜、塗料、醫藥品、食物、化妝品、建築用途等多種,在纖維素衍生物之中也是生產量多且在工業上重要者。
就乙酸纖維素之工業上的代表性製法而言,可列舉以乙酸酐作為乙醯化劑、以乙酸作為稀釋劑、以硫酸作為觸媒之所謂的乙酸法。乙酸法的基本步驟係由下述步驟所構成:(1)將α-纖維素含有率較高的紙漿原料(溶解紙漿)解離/解碎後,將乙酸散布混合之前處理步驟;(2)在由乙酸酐、乙酸及乙醯化觸媒(例如硫酸)所構成之混酸中,使(1)的前處理紙漿反應之乙醯化步驟;(3)將乙酸纖維素水解而形成所期望的乙醯化度的乙酸纖維素之熟成步驟;(4)對完成水解反應之乙酸纖維素進行從反應溶液沉澱分離、精製、穩定化、乾燥之後處理步驟(專利文獻1、非專利文獻1)。
使用藉由如上述方法製造之乙酸纖維素作 為材料,並經過成形加工而得之纖維、膜、塑膠的色相,一般而言帶有若干的黃色,即使滿足所要求的其他各種性質,在外觀上仍有不良,因此導致商品價值降低。
因此,為了減低乙酸纖維素的黃色性,一般係採取在成形時添加白色顏料、螢光增白劑、漂白劑、抗氧化劑等之二次性對策。例如在香菸濾嘴中,一般會進行添加二氧化鈦等顏料。理所當然的,如此之對策並非實質上的解決方式,且其效果也有限。
另一方面,也有嘗試直接得到減低黃色性且色相優異之乙酸纖維素。例如,亦有指稱木漿中的半纖維素成分為黃色性的主要原因(非專利文獻2、3),且已揭示藉由在乙酸纖維素製造時添加有機溶劑(專利文獻2)、或使二乙酸纖維素暫時溶解於具有良好的溶解性之溶劑後再將其回收(專利文獻3),而可取得透明性優異之乙酸纖維素。然而,該等技術只有在使用α-纖維素含有率較低的低品質紙漿時會產生效果,無法利用在使用α-纖維素含有率較高的紙漿時。
[專利文獻1]日本特開昭56-059801號公報
[專利文獻2]日本特開平06-157601號公報
[專利文獻3]日本特開平06-157602號公報
[非專利文獻1]Macromol.Symp.2004,208,49-60
[非專利文獻2]J. D. Wilson, R. S. Tabke, Tappi, 57,77 (1974)
[非專利文獻3]F. L. Wells, W. C. Shattner, A. Walker, Tappi, 46, 581 (1963)
近年來,由於在乙酸纖維素的成形體施加淺色受到喜好,且追求利用更高的透明性所得之時尚性,因而謀求一種黃色性經更高的水準解決而具有更加優異的色相之透明性優異之乙酸纖維素。然而,以往的技術之中,並無法得到具有如此高透明性之乙酸纖維素。本發明之主要目的係提供一種透明性優異之乙酸纖維素及其成形體。
為了解決上述課題,本發明人等進行深入研究以開發出透明性優異之乙酸纖維素。結果意外地發現,在乙酸纖維素之藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,藉由將具有峰頂(peak top)分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率設為12%以下,可得到具有僅使用高品質木漿時無法達成之優異透明性之乙酸纖維素,遂完成本發明。亦即,本發明係如以下所述。
本發明之第一點係有關一種乙酸纖維素,其乙醯化度為52%以上59%以下,且藉由凝膠滲透層析法 測定得到的分子量分布中,具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率為12%以下。
前述乙酸纖維素之6%黏度可為30mPa.s以上200mPa.s以下。
前述乙酸纖維素之重量平均分子量可為50,000以上500,000以下。
前述乙酸纖維素在構成糖分析中,葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量之和中之葡萄糖的莫耳含量之比率可為97%以上。
本發明之第二點係有關一種成形體,成該形體含前述乙酸纖維素。
藉由本發明,能夠提供一種具有優異透明性的乙酸纖維素及其成形體。
第1圖表示乙酸纖維素的分子量分布之一例的圖表。
第2圖係乙酸纖維素之具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率與YI值的關係之圖表。
第3圖表示乙酸纖維素之具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率與吸光度法色相的關係。
第4圖表示形成成形體的乙酸纖維素之具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率與YI值的關係之圖表。
以下具體地說明實施形態之一例。本揭示之乙酸纖維素之乙醯化度為52%以上59%以下,且藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率為12%以下。
〔乙醯化度〕
本揭示之乙酸纖維素的乙醯化度為52%以上59%以下,乙醯化度的下限值較佳為53%以上,更佳為53.7%以上,又更佳為54%以上。乙醯化度未達52%時,所得之成形體之尺寸穩定性、耐濕性、或耐熱性等會變低。另一方面,乙醯化度的上限值較佳為57%以下,更佳為56%以下,又更佳為55.5%以下。乙醯化度超過59%時,所得之成形體的強度優異但會變脆,例如使用作為衣物用等的纖維材料、眼鏡或太陽眼鏡的鏡框等之成形品時,為了得到符合該等用途的伸長度等之柔軟度產生添加大量的塑化劑之需要,造成產生滲出之可能性變高。
在此,所謂的乙醯化度係指每單位重量的纖維素中鍵結之乙酸量。乙醯化度係依照ASTM:D-817-91(乙酸纖維素等的試驗法)中之乙醯化度的測定及計算。
此外,可以將依照上述的測定法所求出之乙醯化度以下述式換算成乙醯基取代度。此是最一般的乙酸纖維素的取代度之求法。藉由下述式,例如乙醯化度52%換算成乙醯基取代度為2.21,乙醯化度59%換算成乙醯基 取代度為2.71。
DS=162.14×AV×0.01/(60.052-42.037×AV×0.01)
DS:乙醯基取代度
AV:乙醯化度(%)
〔凝膠滲透層析法〕
本揭示之乙酸纖維素在藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率為12%以下時,其上限值較佳為11.0%以下,更佳為10.0%以下,又更佳為9.0%以下。具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率超過12%時,有乙酸纖維素的黃色感變強之傾向。另一方面,具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率的下限值較佳為1.0%以上,更佳為4.0%以上,又更佳為6.0%以上。若將具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率設為未達1.0%,則難以穩定地進行製造。又,若設為未達4.0%,則儘管藉由改善色相所得之透明性與6.0%以上者沒有太大差異,仍會降低產率。
在此,所謂低分子量成分係指在乙酸纖維素之藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,具有峰頂分子量的1/4以下分子量的成分。所謂峰頂分子量係指藉由示差折射計測得之具有最大強度的分子量。低分子量成分可列舉例如藉由該乙酸纖維素的構成糖所得之二聚物、三聚物及低聚物等聚合度低的成分。
又,在藉由凝膠滲透層析法測定得到的分 子量分布中,具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率,係指藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,具有峰頂分子量之1/4以下分子量之譜峰面積相對於全區域的譜峰面積之比率。
藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布(凝膠滲透層析圖)係以橫軸作為分子量,以縱軸作為RI(藉由示差折射計所得的強度)。
就藉由凝膠滲透層析法所得之分子量及分子量分布的測定方法而言,可列舉下述方法。亦即,以成為0.1mol/L的方式於N-甲基-2-吡咯烷酮中添加LiBr(溴化鋰)而成之溶液(以下稱為「溶液A」)中,再溶解乙酸纖維素製成溶液後,將該溶液使用與管柱連接成的凝膠滲透層析儀(GPC)(本體:島津製作所(股)製之HPLC Prominence+解析程式:Lab Solutions Ver.5.73),在55℃的溫度以RI(示差折射計)進行測定。管柱係由保護管柱(Agilent Technologies(股)製之PolyPore GUARD尺寸50×7.5mm)與主管柱(前段管柱:Agilent Technologies(股)製之PolyPore尺寸300×7.5mm,後段管柱:Agilent Technologies(股)製之PolyPore尺寸300×7.5mm)所構成者。又,使用(測定)條件係以移動相:溶液A、管柱溫度:55℃進行。此外,於聚合物的分子量及分子量分布的算出時係利用Agilent Technologies(股)製的聚甲基丙烯酸甲酯(M-M-10套組)之已知的分子量與該乙酸纖維素的GPC測定值(Retention Time)之關係。將依如此之方式所得之藉由凝膠滲透層析法 測定得到的分子量分布(凝膠滲透層析圖)的一例示於第1圖。第1圖的橫軸為分子量,而縱軸為RI(藉由示差折射計所得的強度)。
[6%黏度]
本揭示之乙酸纖維素較佳係6%黏度為30mPa‧s以上200mPa‧s以下。又,6%黏度的下限值更佳為40mPa‧s以上,又更佳為50mPa‧s以上,最佳為60mPa‧s以上。若6%黏度未達30mPa‧s,在欲得到成形體時,射出成型中之流動性過高,從模具溢出之可能性變高。另一方面,6%黏度的上限值更佳為180mPa‧s以下,又更佳為160mPa‧s以下,最佳為140mPa‧s以下。若6%黏度超過200mPa‧s,在欲得到成形體時,射出成型中之流動性變低,有使成形體的表面平滑性劣化之可能性。
6%黏度可藉由適當調整乙酸纖維素的製造中之後述的乙醯化步驟及皂化熟成步驟中的反應時間、觸媒量、反應溫度、反應濃度來予以調整。
在此,6%黏度係係藉由將乙酸纖維素以成為6wt/vol%的方式溶解於95%丙酮水溶液,並使用奧士瓦黏度計(Ostwald viscometer)所得之流化時間而求出。
〔重量平均分子量〕
本揭示之乙酸纖維素的重量平均分子量較佳為50,000以上500,000以下。又,重量平均分子量的下限值更佳為100,000以上,又更佳為140,000以上,最佳為180,000以上。若重量平均分子量未達50,000,射出成型中之流動性 過高,從模具溢出之可能性變高。另一方面,重量平均分子量的上限值更佳為400,000以下,又更佳為300,000以下,最佳為250,000以下。若重量平均分子量超過500,000,射出成型中之流動性變低,有使成形體的表面平滑性劣化之可能性。
在此,所謂的重量平均分子量(Mw)係對各個分子乘以其分子量並經加權平均後的值,且以GPC進行測定。此外,數量平均分子量(Mn)係每一個單純的1分子之平均值,且以GPC進行測定。
即使在Mw/Mn的值為較大時,亦即分子量的變異為較大時,若藉由將具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率設為12%以下,亦可得到YI值與吸光度法色相低且透明性優異之乙酸纖維素。
[構成糖比]
本揭示之乙酸纖維素在構成糖分析中,葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量之和中之葡萄糖的莫耳含量的比率較佳為97%以上,更佳為97.5%以上,又更佳為98.0%以上,最佳為98.5%以上。葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量之和中之葡萄糖的莫耳含量之比率未達97%時,由於乙酸纖維素有帶黃色之傾向,因而不佳。
構成糖分析中,葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量之和中之葡萄糖的莫耳含量之比率可藉由下述方法而求出。
將乙酸纖維素藉由硫酸水解,並藉由碳酸 鋇進行中和,再以濾紙及離子交換過濾器進行過濾後,根據藉由高效液相層析(HPLC)法中之HPLC-CAD所得之數據,算出葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量,可求出葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量之和中之葡萄糖的莫耳含量之比率。
〔乙酸纖維素的製造〕
詳細說明乙酸纖維素的製造方法。就本揭示之乙酸纖維素之較佳的製造方法而言,可列舉使其經過包括下列步驟之一連串的步驟:活性化步驟(i),係將乙酸或含有1至10重量%的硫酸之乙酸(含硫乙酸)以一階段或分成二階段添加於原料纖維素而進行前處理活性化;乙醯化步驟(ii),係在硫酸觸媒的存在下,將前處理活性化後的纖維素乙醯化;皂化熟成步驟(iii),係將前述硫酸觸媒部分中和,在硫酸觸媒(或殘存硫酸)的存在下進行熟成;精製及乾燥處理(iv);粉碎步驟(v);以及步驟(vi),係將乙酸纖維素中所含的低分子量成分減低。在該製造方法中,尤其是精製及乾燥處理(iv)為採用與否可適當選擇之任意步驟。此外,關於一般的乙酸纖維素的製造方法,可參照「木材化學」(上)(右田等人,共立出版(股)1968年發行,第180頁至第190頁)。
(原料纖維素)
就本揭示之成為乙酸纖維素原料之纖維素(紙漿)而言,可使用木漿(針葉樹紙漿、闊葉樹紙漿)或綿絨等。該等纖維素可單獨或組合二種以上而使用,例如可以將針葉 樹紙漿與綿絨或闊葉樹紙漿併用。
針對棉絨紙漿進行說明。棉絨紙漿因為纖維素純度高、著色成分較少,可使成形品的透明度變高,因而較佳。
其次,針對木漿進行說明。木漿因可作為原料穩定地供應且與綿絨相比在成本方面較為有利,因而較佳。就木漿而言,可列舉例如闊葉樹前水解牛皮紙漿(kraft pulp)等。又,木漿可使用將闊葉樹前水解牛皮紙漿等解碎成綿狀之解碎紙漿。解碎例如可使用盤式磨漿機(disc refiner)來進行。
又,為了減少不溶解淺渣且不損及成形品的透明性,原料纖維素的α纖維素含量較佳為90重量%以上,更佳為92重量%以上,又更佳為95重量%以上,最佳為97重量%以上。
在後續的步驟中難以處理之情況,例如原料纖維素以薄片狀的形態供應等,較佳係經歷將原料纖維素以乾式進行解碎處理的步驟。
(活性化步驟(i))
在將乙酸或含有1至10重量%的硫酸之乙酸(含硫乙酸)添加於原料纖維素而進行前處理活性化之活性化步驟(i)中,相對於原料纖維素100重量份,較佳為可添加10至500重量份之乙酸及/或含硫乙酸。又,就於纖維素添加乙酸及/或含硫乙酸之方法而言,可列舉例如將乙酸或含硫乙酸以一階段添加之方法,或者添加乙酸並經過一定時間 後再添加含硫乙酸之方法、添加含硫乙酸並經過一定時間後再添加乙酸之方法等將乙酸或含硫乙酸分割成2階段以上添加之方法等。添加的具體手段可列舉噴霧並加以攪拌之方法。
並且,前處理活性化可於纖維素添加乙酸及/或含硫乙酸後,在17至40℃下靜置0.2至48小時,或在17至40℃下密封0.1至24小時並加以攪拌等,藉此來進行。
(乙醯化步驟(ii))
在硫酸觸媒的存在下,使前處理活性化後的纖維素乙醯化之乙醯化步驟(ii)中,可於例如由乙酸、乙酸酐及硫酸所構成之混合物中添加前處理活性化後的纖維素,或於前處理活性化後的纖維素中添加乙酸與乙酸酐的混合物及硫酸等,藉此開始乙醯化。
又,該等混合物中只要含有乙酸與乙酸酐即可,並無特別限定,就乙酸與乙酸酐的比率而言,相對於乙酸300至600重量份,乙酸酐較佳為200至400重量份,相對於乙酸350至530重量份,乙酸酐更佳為240至280重量份。
就乙醯化反應中之纖維素、乙酸與乙酸酐的混合物、及硫酸的比率而言,相對於纖維素100重量份,乙酸與乙酸酐的混合物較佳為500至1,000重量份,濃硫酸較佳為5至15重量份,更佳為7至13重量份,又更佳為8至11重量份。
於乙醯化步驟(ii)中,纖維素的乙醯化反應可藉由在20至55℃下開始乙醯化之時點起攪拌30分鐘至36小時而進行。
又,纖維素的乙醯化反應可例如在攪拌條件下開始乙醯化時起花費5分鐘至36小時升溫至20至55℃來進行,或在攪拌條件下不從外部對反應系統的內外施加任何的熱之情況下進行。乙醯化反應初期成為固液不均勻系統的反應,抑制解聚合反應的同時使乙醯化反應進行,為了減少未反應物,係盡可能花費時間進行升溫為佳,但從生產性的觀點來看,較佳係以2小時以下,更佳係以1小時以下進行升溫。
又,乙醯化反應所需之時間(以下又稱乙醯化時間)較佳為30至200分鐘。在此,所謂的乙醯化時間係指將原料纖維素投入於反應系統內,從與乙酸酐開始反應之時點直到投入中和劑為止的時間。
(皂化熟成步驟(iii))
在將前述硫酸觸媒部分中和,在硫酸觸媒(或殘存硫酸)的存在下進行熟成之皂化熟成步驟(iii)中,藉由前述乙醯化反應,硫酸會以硫酸酯的形態與纖維素結合,因此在前述乙醯化反應結束後,為了提升熱穩定性而使該硫酸酯皂化而除去。進行皂化熟成之時,為了停止乙醯化反應,係添加水、稀乙酸、或乙酸鎂水溶液等中和劑。此外,添加水時,可使其與含有乙酸纖維素的反應混合物中所存在的乙酸酐反應而生成乙酸,並以使皂化熟成步驟後之含有乙 酸纖維素的反應混合物的水分量相對於乙酸成為5至70mol%之方式進行添加。當水分量未達5mol%時,不會進行皂化反應且進行解聚合,而成為低黏度的乙酸纖維素,超過70mol%時,乙醯化反應結束後,纖維素酯(三乙酸纖維素)析出並從皂化熟成反應系統排出,因而造成析出的纖維素酯之皂化反應變得無法進行。
在此,所謂的稀乙酸係指1至50重量%的乙酸水溶液。又,乙酸鎂水溶液之乙酸鎂的濃度較佳為5至30重量%。
此外,所謂的含有乙酸纖維素之反應混合物,係指得到乙酸纖維素為止的各步驟中之所有含有乙酸纖維素的混合物。
又,含有乙酸纖維素的反應混合物中之硫酸離子濃度較高時,無法有效率地除去硫酸酯,因此較佳係藉由添加乙酸鎂等乙酸的鹼土金屬鹽之水溶液或乙酸-水混合溶液而形成不溶性的硫酸鹽,以使硫酸離子濃度降低。相對於乙酸纖維素100重量份(纖維素換算),將含有乙酸纖維素的反應混合物的硫酸離子調整為1至6重量份為較佳。此外,例如藉由於含有乙酸纖維素的反應混合物中添加乙酸鎂的乙酸-水混合溶液,亦可同時地進行停止乙醯化反應、及降低硫酸離子對乙酸纖維素100重量份(纖維素換算)之重量比。
皂化熟成的時間(以下又稱熟成時間)並無特別限定,但將乙醯化度調整為52%以上59%以下時,較 佳係進行100至300分鐘,為了設成目標的乙醯化度,只要適當地調整該時間即可。在此,熟成時間係指開始投入中和劑直到皂化反應停止為止的時間。
又,皂化熟成係藉由在較佳為50至100℃、特佳為70至90℃的熟成溫度保持20至120分鐘而進行。在此,所謂的熟成溫度係指熟成時間中反應系統內的溫度。
於皂化熟成步驟中,由於利用水與乙酸酐的反應熱,藉此可將反應系統整體保持在均勻且適當的溫度,故防止了生成乙醯化度過高或過低者之情形。
(精製及乾燥處理(iv))
精製及乾燥處理(iv)中,精製可藉由將含有乙酸纖維素的混合物,與水、稀乙酸、或乙酸鎂水溶液等沉澱劑混合,將生成的乙酸纖維素(沉澱物)分離而得到沉殿物,再以水洗將遊離的金屬成分或硫酸成分等除去來進行。在此,得到乙酸纖維素的沉殿物時所用之沉澱劑,較佳為水或稀乙酸。因為容易將含有乙酸纖維素的反應混合物中的硫酸鹽溶解,而可容易地除去作為沉澱物得到之乙酸纖維素中的硫酸鹽。
尤其是,前述熟成反應後(完全中和後),為了提高乙酸纖維素的熱穩定性,除了水洗以外,因應所需亦可進一步添加鹼金屬化合物及/或鹼土金屬化合物、尤其是氫氧化鈣等鈣化合物作為穩定劑。又,水洗時亦可使用穩定劑。
就將含有乙酸纖維素的反應混合物與沉澱 劑混合之具體手段而言,可列舉將含有乙酸纖維素的反應混合物與沉澱劑使用業務用混合機進行攪拌之方法,或於含有乙酸纖維素的反應混合物中添加沉澱劑並使用雙軸揉合機進行揉捏之方法等。例如在使用業務用混合機進行攪拌之方法時,將含有乙酸纖維素的反應混合物與必要量的使乙酸纖維素沉澱的沉澱劑一次混合,並進行攪拌。在使用雙軸揉合機進行揉捏之方法之情形,可以將沉澱劑分成數次添加於含有乙酸纖維素的反應混合物,但在要超出沉澱點之前,較佳係將含有乙酸纖維素的反應混合物之0.5至2倍量的沉澱劑一次添加。
乙酸纖維素(沉澱物)的分離,較佳係在沉殿劑的混合後藉由過濾、離心分離等來進行。
精製及乾燥處理(iv)之中,乾燥的方法並無特別限定,可使用公知的方法,例如可以在送風或減壓等條件下進行乾燥。乾燥方法可列舉例如熱風乾燥。
(粉碎步驟(v))
關於粉碎步驟(v),將乙酸纖維素的沉殿物粉碎之方法並不受限定。粉碎係可使用慣用的粉碎機,例如試樣粉碎機、粗碎機(hammer mill)、渦輪粉碎機、超微粉碎機(atomizer)、粗磨粉碎機、珠磨機、球磨機、輥磨機、噴射粉碎機、高速旋轉粉碎機等。又,亦可為凍結粉碎、常溫的乾式粉碎、或濕式粉碎。其中,從粉碎處理能力優異之觀點來看,較佳係使用粗碎機或渦輪粉碎機。
(減低低分子量成分的步驟(vi))
乙酸纖維素之藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,為了將具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率設為12%以下,必須經過將乙酸纖維素中所含的低分子量成分減低之步驟(vi)。
本發明人等發現作為成為乙酸纖維素帶有黃色的原因之著色物質者,主要為分子量較低之含有乙酸纖維素之多糖類的乙酸酯化合物。將乙酸纖維素所含的低分子量成分減低之步驟(vi),係為使如此之分子量較低之多糖類的乙酸酯化合物減低。此外,如此之分子量較低之多糖類的乙酸酯化合物的分子量,可列舉例如10,000左右者。
將乙酸纖維素所含的低分子量成分減低之步驟(vi)中,能夠採用的方法只要是可將低分子量成分與高分子量成分分離者即可,並無特別限定,例如可列舉:以可將低分子量成分溶出之溶劑進行洗淨之方法(以下有時稱為「洗淨處理」);利用液相層析之方法;及將低分子量成分溶解於可溶出之溶劑作成稀薄溶液後,再利用逆浸透膜將低分子成分除去之方法等。此外,將乙酸纖維素所含的低分子量成分減低之步驟(vi)中之乙酸纖維素可為各種的形態,例如為粉末狀、粒狀、纖維狀、片狀等之任一種。
針對以可將低分子量成分溶出之溶劑來洗淨粉碎步驟(v)後的纖維素之方法進行詳述。該方法所使用的溶劑,亦即洗淨溶劑較佳係使用不會使乙酸纖維素完全 溶解之會膨潤或部分溶解的溶劑。將乙酸纖維素膨潤或部分溶解的溶劑,只要是可將低分子量成分溶解/溶出的溶劑即可,只要可將具有超過峰頂分子量之1/4分子量之高分子量成分分餾,則溶解於溶劑的低分子量成分及高分子量成分的比率便無特別限制。為了將乙酸纖維素之低分子量成分除去而高效率地得到高分子量成分,在常溫(25℃)以成為固形份濃度10重量%之方式將乙酸纖維素分散/溶解於溶劑時,較佳係使用會將經分散/溶解於溶劑後的乙酸纖維素中之0.1至30重量%、較佳為1至25重量%、更佳為1至15重量%溶解之溶劑。若未達0.1重量%,即使反覆洗淨也無法溶出低分子量成分,若超過30重量%,則不經濟,且產率優異等在工業上高效率地製造乙酸纖維素成為困難。
要選擇如此之洗淨溶劑時,可參照溶解度參數δ(例如H.Burrell;Off.Dig.,29,1069(1957))。又,該溶解度參數δ例如J.H.Hildebrand,R.L.Scott;“Solubility of Non-electrolytes”Chap.20,Rein hold(1950)所記載一般,可依據下述式而求出。
δ=(E/V)0.5
〔式中,E表示莫耳蒸發熱(cal),V表示分子體積(cc)〕。
可選擇的溶劑可列舉以下者。丙酮(10.0)(括弧內為溶解度參數δ的值,以下亦同)、甲基乙基酮(9.3)、二乙基酮(8.8)、甲基異丁基酮(8.4)、二異丙基酮(8.0)、二 異丁基酮(7.8)等酮類;二丁基醚(7.1)、二噁烷(9.9)、四氫呋喃(10.2)等醚類;甲酸(12.1)、乙酸(10.2)、丙酸(9.9)、丁酸(10.5)等有機酸;乙酸甲酯(9.6)、乙酸乙酯(9.1)、乙酸異丙酯(8.4)、乙酸丁酯(8.5)、乙酸戊酯(8.5)、賽珞蘇乙酸酯(Cellosolve Acetate)(8.7)、丙酸甲酯(8.9)、丙酸乙酯(8.4)、乳酸乙酯(10.0)等酯類;甲基賽珞蘇(9.9)、乙基賽珞蘇(10.5)、丁基賽珞蘇(8.9)、甲基賽珞蘇乙酸酯(9.2)、賽珞蘇乙酸酯(10.0)等賽珞蘇類;乙基卡必醇(ethyl carbitol)(9.6)、丙基卡必醇、丁基卡必醇(8.9)等卡必醇類;三氯甲烷(9.3)、二氯甲烷(10.2)、二氯乙烷(9.5)、四氯化碳(8.6)等鹵化烴類;硝乙烷(11.1)、硝丙烷(10.3)等硝化合物;乙腈(11.9)、N,N-二甲基甲醯胺(12.1)、N,N-二乙基甲醯胺(10.6)、二甲基乙醯胺(10.8)、二乙基乙醯胺(9.9)等非質子性極性溶劑;及該等的混合溶劑等。
為使低分子量成分高效率地溶出,溶解度參數δ較佳依序為7至12.5、8至12、8.5至11.5、9至11、9至10.5。
亦可以使用上述可選擇的溶劑與其他溶劑混合而作為混合溶劑。此時,就上述可選擇的溶劑而言,較佳係混合使用溶解度參數δ為7至12.5的溶劑,就其他溶劑而言,較佳係混合使用溶解度參數δ為14以上的溶劑。使用水作為上述其他溶劑時,上述可選擇的溶劑較佳係與親水性溶劑、尤其是丙酮、乙酸等水溶性溶劑一起使用。
於上述可選擇的溶劑中,使用其他溶劑中例如含有水及/或醇類等不良溶劑(poor solvent)的混合溶劑作為洗淨溶劑時,因為可以抑制乙酸纖維素之過度溶解,而使低分子量成分選擇性地溶出,因而較佳。不良溶劑的比率只要在可將乙酸纖維素的低分子量成分溶出之範圍內選擇即可,例如為洗淨溶劑整體的5至95重量%,較佳為30至70重量%左右。
前述溶劑的使用量並無特別限制,可從廣泛的範圍中選擇,例如相對於乙酸纖維素10重量份,較佳為10重量份以上200重量份以下,更佳為50重量份以上150重量份以下。
洗淨處理的方法可列舉例如:使乙酸纖維素浸漬或分散於前述洗淨溶劑之方法;使前述洗淨溶劑濕潤或含浸於乙酸纖維素後,因應所需追加前述洗淨溶劑,並藉由過濾及離心分離等將溶劑與乙酸纖維素分離出之方法等。又,為了提高低分子量成分的溶出效率,亦可因應所需在加溫或加熱下例如30℃至溶劑沸點的範圍(例如40至90℃左右)進行。
被供應至經由溶劑所進行之洗淨處理的乙酸纖維素,係藉由過濾、離心分離等而被分離、乾燥。乾燥的方法並無特別限定,可使用公知的方法,例如可在送風或減壓等條件下進行乾燥。乾燥方法可列舉例如熱風乾燥。
其次,針對利用高效液相層析法的方法進 行詳述。可列舉利用作為測定聚合物的分子量分布之手段所使用之公知的高效液相層析法的方法,尤其是利用凝膠滲透層析法(GPC)的方法。由於該方法在使聚合物的稀薄溶液通過管柱時,分子量愈大,愈不容易阻塞於充填劑(凝膠)的細孔,故利用分子量愈大則障害愈少地快速地通過管之性質,依據分子量的高低來分離分子。可以利用該性質而將期望的分子量區域選擇性地分集。
其他尚可列舉:溶解於可將低分子量成分溶出的溶劑而形成稀薄溶液後,利用逆浸透膜來除去低分子成分之方法。
如前述,在將乙酸纖維素中所含的低分子量成分減低之步驟(vi)中,能夠採用的方法只要是可將低分子量成分與高分子量成分分離出者即可,並無特別限定。由於高分子化合物具有多分散性,因此用以使高分子化合物依據分子量分類之嘗試係已與高分子化合物的研究歴史同樣地經過長期間的研究,基於該等知識見解的分集方法可完全地適用在本發明。
〔成形體〕
本揭示之含有乙酸纖維素的成形體係藉由使本揭示之乙酸纖維素成形而得到。成形方法可列舉射出成形、擠出成形、真空成形、異型成形、發泡成形、射出成形壓製、壓製成形、流動成形、氣體注入成形等。
該成形體的形狀並無特別制限,可為例如顆粒、膜、薄片、織維等。該等為適合OA/家電機器領域、 電氣/電子領域、通信機器領域、衛生領域、汽車等運輸車輛領域、家俱/建材等住宅相關領域、雜貨領域等之形狀。
含有本揭示之乙酸纖維素的成形體係可藉由將本揭示之乙酸纖維素與塑化劑混合並乾燥,使用吸附有塑化劑的乙酸纖維素組成物進行成形而製造。具體而言,可列舉例如將吸附有塑化劑的乙酸纖維素以單軸或雙軸擠出機等擠出機混練而成形為顆粒之方法,以加熱滾筒或班布里混合機(Banbury mixer)等混練機進行溶融混練而成形之方法。又,成形為顆粒後,例如可使用安裝有T-模具的單軸或雙軸擠出機進行再溶解,而成形成膜等。
於本揭示之乙酸纖維素混合塑化劑時,乙酸纖維素與塑化劑的混合可藉由行星式粉碎機、亨舍爾混合機(Henschel mixer)、振動粉碎機、球磨機等混合機來進行。為了可在短時間均質地混合分散,故較佳係使用亨舍爾混合機。又,混合的程度並無特別限定,但例如使用亨舍爾混合機時,較佳為混合10分鐘至1小時。
又,在乙酸纖維素與塑化劑的混合後,可進行乾燥。乾燥方法可列舉例如在50至105℃下靜置1至48小時來乾燥之方法。
塑化劑可列舉例如下述者。可含有:芳香族羧酸酯〔鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二己酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯等鄰苯二甲酸二C1-12烷基酯、鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯等鄰苯二甲酸C1-6烷氧基C1-12 烷基酯、鄰苯二甲酸丁基苯甲酯等鄰苯二甲酸C1-12烷基/芳基-C1-3烷基酯、乙基鄰苯二甲醯基伸乙基甘醇酸酯、丁基鄰苯二甲醯基伸丁基甘醇酸酯等C1-6烷基鄰苯二甲醯基C2-4伸烷基甘醇酸酯、偏苯三甲酸三甲酯、偏苯三甲酸三乙酯、偏苯三甲酸三辛酯、偏苯三甲酸三2-乙基己酯等偏苯三甲酸三C1-12烷基酯、均苯四甲酸四辛酯等均苯四甲酸四C1-12烷基酯等〕;磷酸酯〔磷酸三丁酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯等〕;脂肪酸酯〔己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、己二酸丁氧基乙氧基乙酯/苯甲酯、己二酸二丁氧基乙氧基乙酯等己二酸酯、壬二酸二乙酯、壬二酸二丁酯、壬二酸二辛酯等壬二酸酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯等癸二酸酯、油酸丁酯、蓖麻油酸甲基乙醯酯等〕;多元醇(甘油、三羥甲基丙烷、新戊四醇、山梨糖醇等)的低碳數脂肪酸酯〔三乙酸甘油酯、四乙酸二甘油酯等〕;二醇酯(二丙二醇二苯甲酸酯等);檸檬酸酯〔檸檬酸乙醯基三丁酯等〕;醯胺類〔N-丁基苯磺醯胺等〕;酯低聚物(己內酯低聚物等)等。該等塑化劑可單獨或組合二種以上使用。
該等塑化劑之中,較佳係使用鄰苯二甲酸二乙酯、磷酸三苯酯或三乙酸甘油酯,由於該等與乙酸纖維素的相溶性良好。
相對於本揭示之乙酸纖維素100重量份,即使將該等塑化劑添加至40重量份左右,成形體的製造步驟通過性也不容易降低。成形體的製造步驟通過性降低之例,例如在乙酸纖維素的成形體製造步驟中,在使用料斗 將添加有塑化劑的乙酸纖維素移送至擠出機時,在料斗內產生阻塞之情形等。相對於本揭示之乙酸纖維素100重量份,塑化劑的添加量較佳為20至40重量份,更佳為24至36重量份,又更佳為26至34重量份。塑化劑的添加量未達20重量份時,成形體容易產生點狀斑點,超過40重量份時,成形體的彎曲強度變低。
在乙酸纖維素與塑化劑的混合時,視成形體的用途/規格,可含有慣用的添加劑,例如:其他穩定化劑(例如抗氧化劑、紫外線吸收劑、熱穩定劑、耐光穩定劑等);著色劑(染料、顏料等);抗靜電劑;阻燃助劑;潤滑劑;抗結塊劑;分散劑;流動化劑;抗滴液劑、抗菌劑等。又,亦可併用其他纖維素酯(例如丙酸纖維素、丁酸纖維素等有機酸酯、硝酸纖維素、硫酸纖維素、磷酸纖維素等無機酸酯)或其他高分子等。
以下藉由實施例來更具體地說明本發明,但本發明的技術範圍並不受該等實施例所限定。
後述的實施例中所記載的各物性係依下述方法進行評估。
<乙醯化度>
乙酸纖維素的乙醯化度係藉由ASTM-D-817-91(乙酸纖維素等的試驗方法)中之乙醯化度的測定方法而求出。精秤出1.9g之乾燥過的乙酸纖維素,並溶解於丙酮與二甲基亞碸的混合溶劑(容量比4:1)150ml後,添加1N-氫氧化 鈉水溶液30ml,在25℃進行皂化2小時。添加酚肽作為指示劑,以1N-硫酸(濃度因子:F)滴定多餘的氫氧化鈉。又,以與上述同樣的方法進行空白試驗,並依照下述式算出乙醯化度。
乙醯化度(%)=[6.5×(B-A)×F]/W
(式中,A表示在試料的1N-硫酸之滴定量(ml),B表示在空白試驗的1N-硫酸之滴定量(ml),F表示1N-硫酸的濃度因子,W表示試料的重量)。
<6%黏度>
乙酸纖維素的6%黏度係藉由下述的方法測定。於三角燒瓶中加入乾燥試料3.00g、95%丙酮水溶液39.90g,栓緊後攪拌約1.5小時。然後以旋轉振盪機振盪約1小時而使其完全溶解。將所得之6wt/vol%的溶液移動至預定的奧士瓦黏度計的標線,在25±1℃進行整溫約15分鐘。測定計時標線間的流下時間,藉由下述式(1)算出6%黏度。
6%黏度(mPa‧s)=流下時間(s)×黏度計係數 (1)
黏度計係數係使用黏度計校正用標準液[昭和石油公司製,商品名「JS-200」(依據JIS Z 8809)]以與上述同樣的操作來測定流下時間,藉由下述式(2)而求出。
黏度計係數={標準液絶對黏度(mPa‧s)×溶液的密度(0.827g/cm3)}/{標準液的密度(g/cm3)×標準液的流下秒數(s) (2)
<重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分 的含有率>
乙酸纖維素的重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率(%)係使用下述條件,藉由凝膠滲透層析法(GPC)而求出。
GPC測定條件
保護管柱:PolyPore GUARD尺寸50×7.5mm(Agilent Technologies股份有限公司)
管柱:PolyPore尺寸300×7.5mm×2支(Agilent Technologies股份有限公司)
溶離液:NMP+0.1M LiBr
試樣濃度:0.50%w/v
注入量:50Ml
管柱溫度:55℃
流量:0.5mL/min
偵測器:RI(示差折射計)
裝置:HPLC Prominence+解析程式Lab Solutions Ver.5.73(島津製作所股份有限公司製)
標準試料:聚甲基丙烯酸甲酯(M-M-10套組)(Agilent Technologies股份有限公司)
<構成糖分析>
將乙酸纖維素藉由硫酸水解,藉由碳酸鋇中和,藉由濾紙及離子交換過濾器進行過濾後,使用由高效液相層析(HPLC)法中之HPLC-CAD(Agilent1200系列系統)所得之 數據,算出葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量,並將葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量之和中之葡萄糖的莫耳含量之比率求出。
HPLC測定條件係如以下所示。
管柱:Asahipak NH2P-50 4E(4.6mmI.D.×250mm)
保護管柱:Asahipak NH2P-50G 4A(4.6mmI.D.×10mm)
管柱溫度:20℃
移動相:水/乙腈=25/75(v/v)
移動相流速:1.0mL/min
檢測器:CoronaPlus CAD檢測器(ESA Biosciences製)
氮氣壓力:35psi
霧化器:30℃
<YI值(黃色指數值)>
乙酸纖維素的YI值係測定乙酸纖維素溶液的穿透光中之YI值者。裝置係使用日本電色工業製的商品名「Spectro Color Meter SQ2000」,測定條件係選擇測定徑30mm、C光源、2°視野、EXCLUDE(無正反射)。於經過乾燥的乙酸纖維素12g加入甲醇8.8g及二氯甲烷79.2g並使其溶解,將脫泡後的溶液置入於45mm(L)×45mm(W)×10mm(D)玻璃槽中測定YI值。YI值愈小,意指乙酸纖維素的黃色感愈少,色相愈優異。
<吸光度法色相>
將乙酸纖維素濃度已知的DMSO溶液調製為試樣,分 別測定波長λ=430nm的吸光度及波長740nm的吸光度並求出吸光度之差,接著將乙酸纖維素濃度經100%換算而得之值設為吸光度法色相。乙酸纖維素的吸光度法色相係以下述的方法測定。
(1)乙酸纖維素的含水率測定
使用紅外線水分計(METTLER TOLEDO HB43)來測定乙酸纖維素的含水率,並紀錄在紀錄用紙。
(2)吸光度的測定
首先進行試樣調製。1)於三角燒瓶稱量DMSO 95.00g。2)於三角燒瓶中放入攪拌器轉子,施以玻璃紙、矽栓塞並進行攪拌。3)於稱量紙等稱量乙酸纖維素試樣5.00g,添加於攪拌中的三角燒瓶內。4)施以玻璃紙、矽栓塞並以攪拌器攪拌1小時。5)以旋轉振盪機(高速)振盪2小時。6)從旋轉振盪機移除後靜置30分鐘進行脫泡,而調製成試樣。
其次,進行吸光度的測定。在試樣剛調製後,立即從旋轉振盪機移除後靜置30分鐘進行脫泡後,立刻以島津製作所公司製UV-1700測定波長λ=430nm及740nm的吸光度。具體而言,1)在要測定的30分鐘以上前開啟裝置的電源,確認裝置的穩定化。2)於10cm玻璃槽加入作為空白液及參考的DMSO進行基準線校正。3)以不產生氣泡的方式將三角燒瓶內的試樣移至10cm玻璃槽。4)將前方的測定側槽替換成已注入試樣的玻璃槽。5)按下開啟鍵開始測定。6)將顯示的測定結果紀錄在紀錄用 紙。
(3)吸光度法色相
將藉由下述計算式所得之數值設為乙酸纖維素的溶劑中之「吸光度法色相」值。
吸光度法色相(cm-1)=吸光度(A-B)/槽厚(cm)/乙酸纖維素濃度(重量%)×100
吸光度:分光光度計島津製作所公司製UV-1700
A:430nm的吸光度(溶液的黃色感)
B:740nm的吸光度(溶液的混濁:基準線)
乙酸纖維素濃度(重量%):絶對乾燥的乙酸纖維素重量(g)/乙酸纖維素溶液整體重量(g)×100
絶對乾燥的乙酸纖維素重量(g):乙酸纖維素的重量(g)×(1-含水率(%)/100)
含水率(%):以上述紅外線水分計測定得到的值
在波長430nm之吸光度法色相的值愈小,意指乙酸纖維素的黃色感愈少,色相愈優異。
<乙酸纖維素成形體的YI值>
乙酸纖維素成形體的色相係依照ASTM E313-73來測定顆粒在反射光中之YI值(黃色指數值)而進行評估。裝置係使用Konica Minolta公司製之分光測色計CM-5,測定條件係選擇測定徑30mm、D65光源、10°視野、SCE。將培養皿測定用校正玻璃CM-A212嵌入於測定部中,從其上方覆蓋零位校正盒CM-A124以進行零位校正,接著使用內置的白色校正板進行白色校正。使用白色校正板CM-A210 進行測定,確認到L*為99.16±0.05、a*為-0.07±0.02、b*為0.02±0.01、YI為-0.02±0.01。顆粒的測定係如下進行:在內徑30mm、高度50mm的圓柱玻璃容器中塞入顆粒,直到40mm左右的深度後進行測定。從玻璃容器取出顆粒後再次進行測定,並將該操作重複進行2次,使用共計3次的測定值之平均值。YI值愈小,意指成形體的黃色感愈少,色相愈優異。
<比較例1>
α纖維素含量97.8wt%的針葉樹亞硫酸鹽紙漿以盤式磨漿機解碎成綿狀,而得到解碎紙漿。對100重量份的解碎紙漿(含水率8%)噴霧26.8重量份的乙酸並充分攪拌後,靜置60小時使其活性化作為前處理(活性化步驟)。
於由323重量份的乙酸、245重量份的乙酸酐、13.1重量份的硫酸所構成之混合物中添加活性化後的紙漿。將該混合物預先冷卻至5℃。花費40分鐘從5℃調整至40℃的最高溫度,從將紙漿加入於混合物之時點起進行乙醯化90分鐘(乙醯化步驟)。以使硫酸量(熟成硫酸量)調整成2.5重量份之方式花費3分鐘添加中和劑(24%乙酸鎂水溶液)。進一步,添加水,並將反應浴水分(熟成水分)濃度設為52mol%後,花費65分鐘將反應浴升溫至75℃。此外,熟成水分濃度係將以莫耳比表示反應浴水分對乙酸的比率者乘以100而以mol%表示。然後,在85℃進行熟成100分鐘,以乙酸鎂將硫酸中和,藉此停止熟成,而得到含有乙酸纖維素的反應混合物(熟成步驟)。
於所得之含有乙酸纖維素的反應混合物中使用雙軸揉合機揉捏稀乙酸(10wt%),並以揉捏沉澱方式使乙酸纖維素沉澱。此時,將稀乙酸分成3次揉捏於含有乙酸纖維素的反應混合物。對含有乙酸纖維素的反應混合物,於第1次搓揉0.4倍量(重量比)的稀乙酸(10wt%),使反應混合物成為均勻後,於第2次添加0.5倍量(重量比)的稀乙酸,再於第3次添加0.6倍量(重量比)的稀乙酸,合計共為1.5倍量(重量比)。於第3次添加0.6倍量(重量比)的稀乙酸(10wt%)時產生了沉澱。
將沉澱的乙酸纖維素水洗,並浸漬於稀氫氧化鈣水溶液(20ppm)後,予以濾除並乾燥,使用makino式粉碎機(槇野產業股份有限公司製,型號:DD-2-3.7)進行粉碎。粉碎條件係設為旋轉速度2450rpm、篩孔徑 5.0mm。
針對所得之乙酸纖維素分別測定乙醯化度、6%黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
<比較例2>
除了將反應浴水分(熟成水分)濃度設為50mol%,且在85℃進行熟成110分鐘以外,其餘以與比較例1同樣的方式得到乙酸纖維素。
針對所得之乙酸纖維素分別測定乙醯化 度、6%黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
<比較例3>
除了使用α纖維素含量98.0wt%的針葉樹亞硫酸鹽紙漿以外,其餘以與比較例1同樣的方式得到乙酸纖維素。
針對所得之乙酸纖維素測定乙醯化度、6%黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
<比較例4>
除了在85℃進行熟成110分鐘以外,其餘以與比較例1同樣的方式得到乙酸纖維素。
針對所得之乙酸纖維素測定乙醯化度、6%黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
<實施例1>
於比較例4所得之乙酸纖維素10重量份中加入35wt%乙酸水溶液90重量份後,在45℃攪拌1小時得到乙酸纖維素溶液。將乙酸纖維素溶液以布袋(三榮化工股份有限公司製,聚酯200T)過濾後,將濾物以蒸餾水150重量份洗淨並進行離心脫水(旋轉數1000rpm,3分鐘)。然後在80 ℃乾燥12小時取得乙酸纖維素。
針對所得之乙酸纖維素測定乙醯化度、6%黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
<實施例2>
於比較例4所得之乙酸纖維素10重量份中加入50wt%乙酸水溶液90重量份後,在45℃攪拌1小時得到乙酸纖維素溶液。將乙酸纖維素溶液以布袋(三榮化工股份有限公司製,聚酯200T)過濾後,將濾物以蒸餾水150重量份洗淨並進行離心脫水(旋轉數1000rpm,3分鐘)。然後在100℃乾燥12小時取得乙酸纖維素。
針對所得之乙酸纖維素測定乙醯化度、6%黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
<實施例3>
於比較例4所得之乙酸纖維素10重量份中加入50wt%丙酮乙酸水溶液90重量份後,在45℃攪拌1小時而得到乙酸纖維素溶液。將乙酸纖維素溶液以布袋(三榮化工股份有限公司製,聚酯200T)過濾後,將濾物以蒸餾水150重量份洗淨並進行離心脫水(旋轉數1000rpm,3分鐘)。然後在80℃乾燥12小時取得乙酸纖維素。
針對所得之乙酸纖維素測定乙醯化度、6% 黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
<實施例4>
將α纖維素含量98.4wt%的棉絨紙漿以盤式磨漿機解碎成綿狀。對100重量份的解碎紙漿(含水率8%)噴霧15.4重量份的乙酸並充分攪拌後,靜置60小時作為前處理後,再噴霧38.1重量份的乙酸及1.2重量份的硫酸並充分攪拌後,靜置1小時使其活性化(活性化步驟)。
於由334重量份的乙酸、241重量份的乙酸酐、11.9重量份的硫酸所構成之混合物中添加活性化後的紙漿。該混合物係預先冷卻至5℃。花費45分鐘從5℃調整至43℃的最高溫度,從將紙漿加入於混合物的時點起進行乙醯化110分鐘(乙醯化步驟)。以使硫酸量(熟成硫酸量)調整成2.5重量份之方式花費3分鐘來添加中和劑(24%乙酸鎂水溶液)。進一步,添加水並將反應浴水分(熟成水分)濃度設為52mol%後,花費65分鐘將反應浴升溫至75℃。此外,熟成水分濃度係將以莫耳比表示反應浴水分對乙酸的比率者乘以100而以mol%表示。然後,在85℃進行100分鐘熟成,以乙酸鎂將硫酸中和,藉此停止熟成,而得到含有乙酸纖維素的反應混合物(熟成步驟)。
於所得之含有乙酸纖維素的反應混合物中使用雙軸揉合機揉捏稀乙酸(10wt%),並以揉捏沉澱方式使乙酸纖維素沉澱。此時,將稀乙酸分成3次揉捏於含有乙 酸纖維素的反應混合物。對於含有乙酸纖維素的反應混合物,於第1次搓揉0.4倍量(重量比)的稀乙酸(10wt%),使反應混合物成為均勻後,於第2次添加0.5倍量(重量比)的稀乙酸,再於第3次添加0.6倍量(重量比)的稀乙酸,合計共為1.5倍量(重量比)。於第3次添加0.6倍量(重量比)的稀乙酸(10wt%)時產生了沉澱。
將沉澱的乙酸纖維素水洗,並浸漬於稀氫氧化鈣水溶液(20ppm)後,予以濾除並乾燥,使用makino式粉碎機(槇野產業股份有限公司製,型號:DD-2-3.7)進行粉碎。粉碎條件係設為旋轉速度2450rpm、篩孔徑 5.0mm。
於所得之乙酸纖維素10重量份中加入50wt%乙酸水溶液90重量份後,在45℃攪拌1小時得到乙酸纖維素溶液。將乙酸纖維素溶液以布袋(三榮化工股份有限公司製,聚酯200T)過濾後,將濾物以蒸餾水150重量份洗淨並進行離心脫水(旋轉數1000rpm,3分鐘)。然後,在80℃乾燥12小時取得乙酸纖維素。
針對所得之乙酸纖維素測定乙醯化度、6%黏度、數量平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率、構成糖比、YI值、吸光度法色相。結果示於表1。
又,關於實施例1至4與比較例1至4,將YI值與具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率之關係示於第2圖,將吸光度法色相與具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率之關係示於第3圖。
經由實施例1至4與比較例1至4之對比可確認到在凝膠滲透層析法中,具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率為12%以下的乙酸纖維素,其YI值與吸光度法色相較低,且透明性優異。
<比較例5>
將比較例4所得之乙酸纖維素100重量份與DEP(鄰苯二甲酸二乙酯)35重量份藉由亨舍爾混合機混合,在80℃乾燥12小時後,供應至雙軸擠出機(圓筒溫度:200℃,模具溫度:220℃)並予以擠出而使其顆粒化。針對所得之顆粒測定YI值。結果示於表2。
<實施例5>
將實施例1所得之乙酸纖維素100重量份與DEP(鄰苯二甲酸二乙酯)35重量份藉由亨舍爾混合機混合,在80℃乾燥12小時後,供應至雙軸擠出機(圓筒溫度:200℃,模具溫度:220℃)並予以擠出而使其顆粒化。針對所得之顆粒測定YI值。結果示於表2。
<實施例6>
將實施例3所得之乙酸纖維素100重量份與DEP(鄰苯二甲酸二乙酯)35重量份藉由亨舍爾混合機混合,在80℃ 乾燥12小時後,供應至雙軸擠出機(圓筒溫度:200℃,模具溫度:220℃)並予以擠出而使其顆粒化。針對所得之顆粒測定YI值。結果示於表2。
<實施例7>
將實施例4所得之乙酸纖維素100重量份與DEP(鄰苯二甲酸二乙酯)35重量份藉由亨舍爾混合機混合,在80℃乾燥12小時後,供應至雙軸擠出機(圓筒溫度:200℃,模具溫度:220℃)並予以擠出而使其顆粒化。針對所得之顆粒測定YI值。結果示於表2。
又,關於實施例5至7與比較例5,將YI值與具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率之關係示於第4圖。
經由實施例5至7與比較例5之對比可確認到在凝膠滲透層析法中,由具有峰頂分子量之1/4以下分子量之低分子量成分的含有率為12%以下的乙酸纖維素所形成之顆粒,其YI值較低,且透明性優異。
Claims (6)
- 一種乙酸纖維素,其乙醯化度為52%以上59%以下,且藉由凝膠滲透層析法測定得到的分子量分布中,具有峰頂分子量的1/4以下分子量的低分子量成分之含有率為12%以下。
- 如申請專利範圍第1項所述之乙酸纖維素,其6%黏度為30mPa.s以上200mPa.s以下。
- 如申請專利範圍第1項所述之乙酸纖維素,其重量平均分子量為50,000以上500,000以下。
- 如申請專利範圍第2項所述之乙酸纖維素,其重量平均分子量為50,000以上500,000以下。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之乙酸纖維素,其中,在構成糖分析中,葡萄糖、木糖及甘露糖的莫耳含量之和中之葡萄糖的莫耳含量比率為97%以上。
- 一種成形體,係含有申請專利範圍第1至5項中任一項所述之乙酸纖維素。
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