年产2000吨二醋酸纤维素的合成工艺设计开题报告

 2022-01-05 20:12:44

全文总字数:4412字

1. 研究目的与意义(文献综述)

醋酸纤维素是指在醋酸作为溶剂,醋酐作为乙酰化剂,在催化剂作用下进行酯化,而得到的一种热塑性树脂。是纤维素衍生物中最早进行商品化生产,并且不断发展的纤维素有机酸酯。依据纤维素中的羟基(-oh)被乙酰基(-coch3)取代程度分为三醋酸纤维(cta)和二醋酸纤维(cda)。根据iso/fdis 2076:1999(e)对纤维名称的定义,羟基取代度在92%以上的为三醋酸纤维素,酯化度在2.76~3.00 之间; 羟基取代度在74~92%之间的为二醋酸纤维素,酯化度在2.22~2.76 之间。纤维素浆粕与醋酸酐反应,首先生成三醋酸纤维素。三醋酸纤维素在烧碱的作用下能够发生皂化反应,部分酯基还原出原来的羟基,造成酯化度下降,从而生成二醋酸纤维素。相对来说,二醋酸纤维的应用最广泛,产量也最大,对于二醋酸纤维的研究报道也最多,习惯上二醋酸纤维素称为醋酸纤维素。

醋酸纤维素的主要用途是生产醋酸纤维。醋酸纤维早在20 世纪20 年代初在英国试制成功实现工业化生产,经过若干年的发展,已成为现代工业不可或缺的重要产品,其产量在所有再生纤维素纤维的世界生产总量中排名第二,仅次于粘胶纤维。醋酸纤维与粘胶纤维相比,不仅性能相近,而且制备原料来源丰富,生产工艺简单而且流程短,成本低,再生速度快,并且生产过程中不产生污染环境的“三废”,是一种绿色环保的再生纤维素纤维。与cta纤维相比,cda纤维纺丝成形性和纤维性能更好,因此具有更广阔的用途。一方面,cda纤维具有良好的悬垂性和吸湿性,其非晶态开孔结构能将水分排出体外,从而使相应的服装穿着舒适、凉爽,并且安全环保;另一方面,cda纤维具有无毒、无味、吸阻小、热稳定性好、截滤效率高、不易燃烧等特点,使其成为烟用滤嘴棒的首选材料。

醋酸纤维是可降解的生物友好型再生纤维素材料,除了应用于卷烟和纺织行业,还可应用于生物医用材料和半透膜方面。传统的醋酸纤维素膜材料加工方法有铸膜法、均相法与非均相法等。这些纤维素膜具有选择性高、耐氯性好等优点,还有良好的血液相容性和生物相容性。此外,二醋酸纤维素塑料可做各类工具手柄、计算机及打字机的字母数字键、电话机壳、汽车方向盘、纺织器材零件、收音机开关及绝缘件、笔杆、眼镜架及镜片、玩具、日用杂品等,也可做海水淡化膜。

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2. 研究的基本内容与方案

二醋酸纤维素的生产工艺:

纤维素浆粕→活化→乙酰化(催化剂,醋酐)→三醋酸纤维素析出→洗涤→稳定化处理→压制→干燥→粉碎→三醋酸纤维素酯;

三醋酯纤维素→部分皂化水解(成熟)→二醋酯纤维素析出→洗涤→稳定化处理→压制→干燥→粉碎→二醋酸纤维素酯。

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3. 研究计划与安排

(1)2020-03-10前完成英文文献翻译和开题报告撰写,查阅相关资料,确定二醋酸纤维素的合成技术路线及设备设计,并将相关文献阅读标注后分类留存,便于后期查阅参考

(2)2020-04-15前进行物料衡算,确定相关工艺参数及工艺条件,初步确定工艺设备,选择标准设备的型号,设计主要的非标设备

(3)2020-05-20前完成核算并优化工艺过程和设备,用cad绘制工艺流程图和相关设备装配图,完成不少于12000的设计说明书撰写

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4. 参考文献(12篇以上)

(1)邵自强,王飞俊. 纤维素醚(第二版).化学工业出版社.2016.

(2)thomasheinze, omar a. el seoud, andreas koschella. cellulose derivatives: synthesis,structure, and properties. springer, 2018.

(3)kevinj e, charles m b, john s d et al. advances in celluloseester performance and application. progress in polymer science, 2001, 26:1626-1628.

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