纖維素有機酸酯
正文
纖維素高分子中的羥基與有機酸、酸酐或醯鹵反應的生成物。由於纖維素高分子間存在氫鍵，以及結晶度、形態學因素的影響，酯化劑的擴散受到不同程度的阻礙，酯化反應能力明顯低於含羥基的低分子有機化合物。在生成纖維素有機酸酯的反應中，除甲酸酯之外，其他任何有機酸都不可能使纖維素完全酯化，而要在催化劑存在下，用相應的酸酐、醯鹵與纖維素反應才能得到預期的酯化效果。纖維素酯化反應速率隨酯化劑分子量的增加而降低。酯化產品的強度、熔點、密度以及吸濕性等也隨取代基分子量的增加而降低。
纖維素有機酸酯有：纖維素甲酸酯、纖維素乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯、纖維素乙酸丁酸酯、高級脂肪酸酯、芳族酸酯和二元酸酯等。
纖維素甲酸酯 在室溫下，以硫酸為催化劑，用濃甲酸處理纖維素即可製得纖維素甲酸酯。它對熱水很不穩定，甚至空氣中的濕氣也會使它逐漸分解。因此，纖維素甲酸酯沒能獲得實際套用。
纖維素乙酸酯 俗稱醋酸纖維素(乙酸纖維素)，是最早進行商品生產，並且不斷發展的纖維素有機酸酯。由於其抗燃性能良好，在第一次世界大戰時，曾取代容易燃燒的纖維素硝酸酯用於飛機的塗層。現在纖維素乙酸酯已廣泛用於製造噴漆、塗層、紡織纖維、香菸濾嘴、包裝材料、膠片、人工腎臟和反滲透膜等。
生產方法 最常用的方法是以硫酸為催化劑，用乙酸酐同纖維素反應：
由於乙醯化是放熱反應，在加入乙酸酐以前，應先將纖維素和溶脹劑的混合物冷卻，然後加入冷卻過的乙酸酐，繼續冷卻，最後才加入剩餘的催化劑。在規定條件下製得的取代值為 2.9的纖維素三乙酸酯（葡萄糖基上三個羥基都被取代時,取代值為3），通常稱為初級纖維素乙酸酯。
二級纖維素乙酸酯 在乙醯化反應中也會生成部分纖維素硫酸酯，影響產品的穩定性。由於使用的溶劑和增塑劑有限，初級纖維素乙酸酯製品脆性高，在反應後，還要加水或酸進行水解反應，以除掉纖維素硫酸酯和部分乙醯基，製得取代值為2.2～2.7的均勻產品，稱二級纖維素乙酸酯。它對溶劑和增塑劑的適應性較廣，彈性和吸濕性也較高，適於製造紡織纖維。但是並不是取代值為2.2～2.7的纖維素乙酸酯都有很好的溶解性能，如果不先製成初級纖維素乙酸酯，而是直接酯化到取代值為2.2～2.7的纖維素乙酸酯，它就不能溶於丙酮和其他有機溶劑。這是由於纖維素分子中伯、仲羥基的化學反應能力不同。在酯化反應和水解反應中，伯羥基的反應能力大於仲羥基。在纖維素三乙酸酯水解時，伯羥基容易被皂化，因而游離伯羥基的數目比游離仲羥基多，當纖維素乙酸酯中有足夠多的游離伯羥基時，才能溶於丙酮和其他有機溶劑。直接酯化到取代值為2.2～2.7的纖維素乙酸酯的情況則與此相反，游離仲羥基的數目比游離伯羥基多，所以它的溶解性能不好。此外，當游離伯羥基過多時，纖維素乙酸酯的溶解性能也將變差。
纖維狀乙醯化反應 有一部分纖維素乙酸酯的製品（例如絕緣材料和電影膠片）是由纖維素三乙酸酯直接加工製造的，這種纖維素三乙酸酯是在不溶解纖維素乙酸酯的介質（如苯或四氯化碳）和乙酸酐、催化劑的混合溶液中進行乙醯化的，在反應過程中，纖維素始終保持纖維狀態。纖維狀乙醯化反應的優點是：反應混合物流動性好；溫度容易控制；設備簡單，免去了為生產低酯化度製品所需的工序；產量高；乙酸酐耗量少，容易蒸餾回收。纖維狀乙醯化也可用乙酸酐蒸氣處理纖維素方法進行。
纖維素混合酯 在纖維素乙酸酯中加進一些丙醯基或丁醯基，可得到纖維素乙酸丙酸酯或纖維素乙酸丁酸酯，能擴大纖維素乙酸酯的溶劑範圍，並增加對增塑劑和合成樹脂的相容性。混合酯具有優異的柔韌性和透明性，容易加工。
纖維素混合酯可以採用從多相反應轉為均相反應的方法（與纖維素乙酸酯的流程相似）製備。丙醯基或丁醯基與乙醯基含量的比值可由酯化混合溶液中酯化劑濃度的高低來調節。混合酯化劑可用不同比例的乙酸酐和丙酸或丁酸，也可以用丙酸酐或丁酸酐和乙酸的混合溶液，所得產品可具有兩種組分。
其他纖維素酯 醯基超過四個碳的纖維素有機酸酯、高級脂肪酸酯和芳族酸酯等由於酯化劑來源不易和沒有突出的實用性，尚未獲得實際套用。
