纖維素醚制備工藝原理

1、纖維素醚制備工藝原理,,纖維素醚,由纖維素制成的具有醚結(jié)構(gòu)的高分子化合物。纖維素大分子中每個葡萄糖基環(huán)含有三個羥基，第六碳原子上的伯羥基、第二、三個碳原子上的仲羥基，羥基中的氫被烴基取代而生成纖維素醚類衍生物。 根據(jù)取代基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，可分為陰離子、陽離子和非離子型醚類。隨所用醚化劑的不同而有甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、芐基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、氰乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素和苯基纖維素

2、等。,性質(zhì),經(jīng)醚化后的纖維素溶解性能發(fā)生顯著變化，可溶解于水、稀酸、稀堿或有機(jī)溶劑，溶解度主要取決于三個因素：(1)醚化過程中所引入基團(tuán)的特性，引入的基團(tuán)越大則溶解度越低，引入的基團(tuán)極性越強(qiáng)，纖維素醚越易溶于水；(2)取代度與醚化基團(tuán)在大分子中的分布情況。取代度在0～3之間；(3)纖維素醚的聚合度，聚合度越高，越不易溶解； 纖維素醚類品種繁多，性能優(yōu)良，廣泛用于建筑、水泥、石油、食品、紡織、洗滌劑、涂料、醫(yī)藥、造紙及

3、電子元件等工業(yè)。,一般工藝過程,（1）制備堿纖維素（堿化）：即天然纖維素在一定條件下與NaOH 生成堿纖維素（2）醚化：堿纖維素與醚化劑多相非均系反應(yīng)（3）中和：用適當(dāng)?shù)乃嶂泻臀捶磻?yīng)的堿（4）產(chǎn)品分離：包括反應(yīng)介質(zhì)回收、分離、粗產(chǎn)品精制純化。（5）后處理：包括調(diào)節(jié)溶解性能的表面交聯(lián)處理、干燥、粉碎和過篩。,羧甲基纖維素（CMC）,羧甲基纖維素，是纖維素的羧甲基團(tuán)取代產(chǎn)物。根據(jù)其分子量或取代程度，可以是完全溶解的或不可溶的多聚體，

4、后者可作為弱酸型陽離子交換劑，用以分離中性或堿性蛋白質(zhì)等。羧甲基纖維素可形成高粘度的膠體、溶液、有粘著、增稠、流動、乳化分散、賦形、保水、保護(hù)膠體、薄膜成型、耐酸、耐鹽、懸濁等特性，且生理無害，因此在食品、醫(yī)藥、日化、石油、造紙、紡織、建筑等領(lǐng)域生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。,反應(yīng)原理,CMC 的主要化學(xué)反應(yīng)是纖維素和堿生成堿纖維素的堿化反應(yīng)以及堿纖維素和一氯乙酸的醚化反應(yīng)。 第一步:堿化: [C6H7O2(OH)3] n + nNaOH→[

5、C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nH2O 第二步:醚化: [C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH)2OCH2COONa ] n + nNaCl,,工業(yè)上制造CMC主要有兩種方法分別是水煤法和溶劑法。 水煤法反應(yīng)穩(wěn)定性和均勻性差、副反應(yīng)多、導(dǎo)致醚化效率低額產(chǎn)品質(zhì)量差。溶劑法利用惰性有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，克服了水煤法的缺點。現(xiàn)已是當(dāng)今纖維素醚生產(chǎn)先進(jìn)的工藝，廣泛

6、用于制造纖維素醚。,水煤法工藝流程,,水媒法是早期用于生產(chǎn) Na—C MC的一種工藝方法。 將堿纖維素與醚化劑在游離堿和水存在的條件下進(jìn)行反應(yīng)，即可得到 Na — C MC。水媒法設(shè)備簡單 、投資少且成本較低 ，可制取中低檔的 Na — CMC產(chǎn)品， 主要用于洗滌劑 、 紡織上漿、 粘合劑和石油工業(yè)等領(lǐng)域。,有機(jī)溶劑法,,溶媒法( 又稱有機(jī)溶劑法) 的反應(yīng)過程是由堿化和醚化兩個階段組成 ( 與水媒法相同) ， 但因介質(zhì)不同， 兩者的工藝

7、過程有較大的差別 。溶媒法省略了水媒法所 固有的浸堿 、 壓榨 、粉碎和老化等工序，堿化、醚化均在捏合機(jī)中進(jìn)行，,水溶性非離子型纖維素醚,耐熱、耐鹽性比CMC好，其水溶液具有表面活性，烷基醚還具有獨特的熱凝膠化作用。這一類醚有烷基和羥烷基醚兩大類，工業(yè)上有代表性的商品前者為甲基纖維素及其羥烷基改性衍生物，后者主要為羥乙基纖維素，以及乙基羥乙基纖維素和羥丙基纖維素等。,（1）羥乙基纖維素,羥乙基纖維素(HEC) 是一種白色或淡黃色,無味、

8、無毒的纖維狀或粉末狀固體, 由堿性纖維素和環(huán)氧乙烷(或氯乙醇) 經(jīng)醚化反應(yīng)制備, 屬非離子型可溶纖維素醚類。由于HEC 具有良好的增稠、懸浮、分散、乳化、粘合、成膜、保護(hù)水分和提供保護(hù)膠體等特性, 已被廣泛應(yīng)用在石油開采、涂料、建筑、醫(yī)藥食品、紡織、造紙以及高分子聚合反應(yīng)等領(lǐng)域。40目過篩率≥99%;軟化溫度:135-140℃ ;表現(xiàn)密度:0.35-0.61g/ml;分解溫度:205-210℃ ;燃燒速度較慢;平衡含溫量:23℃ ;50

9、%rh時6%,84%rh時29%。,,,氣相法,,真空充氮氣固法制取 H E C的生產(chǎn)過程： 把反 應(yīng)器抽成真空 ，充氮兩次 ，加入環(huán)氧乙烷，在真空度90640 Pa 、 27 ～ 3 2 攝氏度下反 應(yīng) 3 ～ 3.5小 時 得 到產(chǎn) 品HEC。 此法雖然生產(chǎn)過程簡單， 但環(huán)氧乙烷消耗量大，反應(yīng)時間較長， 最終產(chǎn)品成本高。,液相法,,液相法法分為1.堿化和活化2.醚化兩個過程 ，此法生產(chǎn) H E C的成本低 ，產(chǎn)品質(zhì)量高 ， 生產(chǎn)過程

10、易于控制 ， 所以目前大多數(shù)生產(chǎn)廠都采用此工藝。,羥丙基纖維素,羥丙基纖維素 ( HPC) 是一種水溶性的非離子型纖維素醚 ， 它是一種以天然纖維素為原料經(jīng)化學(xué)改性制得的半合成型高分子聚合物 ， HP C具有熱塑性、 膠結(jié)能力、 乳化能力、 發(fā)泡能力以及懸浮能力、 增稠能力。HPC的濃溶液可以形成液晶， 具有良好的 成膜性。HP C由于取代 比 HEC( 羥乙基纖維素) 充分，所以它有更好的抗生物降解性能。,反應(yīng)過程,,羥丙基纖維素的生