纤维素醚的性质及应用

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1、纤维素醚的性质及应用纤维素醚的性质及应用引言引言 目前，工业生产并获得广泛应用的纤维素醚，几乎都目前，工业生产并获得广泛应用的纤维素醚，几乎都是是水溶性水溶性的。纯粹有机溶性的纤维素醚仅只剩下乙基的。纯粹有机溶性的纤维素醚仅只剩下乙基纤维素纤维素(EC)及其羟乙基改性衍生物及其羟乙基改性衍生物EHEC，而且与水，而且与水溶性性纤维素醚比产量相当少。水溶性纤维素醚主要溶性性纤维素醚比产量相当少。水溶性纤维素醚主要品种，离于型的就是品种，离于型的就是CMC一种，非离子型的有一种，非离子型的有MC、HPMC、HEC、HPC和和EHEC(有水溶性和有机溶性两有水溶性和有机溶性两种规格，这里指的是水溶性

2、规格种规格，这里指的是水溶性规格)。它们各自有不同的。它们各自有不同的特性，在各工业和制造业中用作增稠、分散稳定、粘特性，在各工业和制造业中用作增稠、分散稳定、粘结及成膜等添加助剂。发挥独特的作用。结及成膜等添加助剂。发挥独特的作用。 纤维素醚的性质，当然来源于纤维素链和取代基纤维素醚的性质，当然来源于纤维素链和取代基的化学物理性质。最重要的是溶解性能和溶液的各种的化学物理性质。最重要的是溶解性能和溶液的各种特性。特性。溶解性能主要决定于取代基溶解性能主要决定于取代基 的物理和化学性质、的物理和化学性质、数量和分布，而受链长和杂质的影响不大。数量和分布，而受链长和杂质的影响不大。如增稠或如增稠

3、或流变学特性，在很大程度上依赖于取代度（流变学特性，在很大程度上依赖于取代度（DS或或MS)的大小的大小;溶液的耐盐性、热稳定性、表面活性及胶体的溶液的耐盐性、热稳定性、表面活性及胶体的稳定作用等，基本上取决于取代基的化学性质。溶液稳定作用等，基本上取决于取代基的化学性质。溶液粘度主要由链长和链的形态决定，也于取代基的种类、粘度主要由链长和链的形态决定，也于取代基的种类、数量及分布有关。各种水溶性纤维素醚除共同具有的数量及分布有关。各种水溶性纤维素醚除共同具有的水溶性外、还有各自独特的性能从而决定了各自的应水溶性外、还有各自独特的性能从而决定了各自的应用领域。用领域。纤维素的溶解性能纤维素的溶

4、解性能 众所周知，纤维素分子链虽然含有大量水化性很强众所周知，纤维素分子链虽然含有大量水化性很强的的OH基，但纤维素本身并不溶于水基，但纤维素本身并不溶于水,而且在一般溶剂中而且在一般溶剂中也不溶解。这也不溶解。这是因为纤维素结构有高度结晶性是因为纤维素结构有高度结晶性，单靠羟，单靠羟基的水化能力还不足以克服分子间强大的氢键与范德华基的水化能力还不足以克服分子间强大的氢键与范德华力，所以在水中只是溶胀而不溶解。当分子链中引人取力，所以在水中只是溶胀而不溶解。当分子链中引人取代基时，不但在取代点破坏了氢键，而且因相邻链间取代基时，不但在取代点破坏了氢键，而且因相邻链间取代基楔入破坏链间氢键。取代

5、基体积愈大代基楔入破坏链间氢键。取代基体积愈大,拉开分子间的拉开分子间的距离大、破坏氢键的效应愈大。纤维素晶格被膨化后，距离大、破坏氢键的效应愈大。纤维素晶格被膨化后，溶剂就容易渗入进去。溶剂就容易渗入进去。 低取代纤维素醚可溶干低取代纤维素醚可溶干4%-8% NaOH溶液，而且温溶液，而且温度愈低度愈低(如接近如接近0）愈有利于羟基水化，溶解度愈大。）愈有利于羟基水化，溶解度愈大。 取代度增加时，晶格进一步膨化，以致余下的氢键可以取代度增加时，晶格进一步膨化，以致余下的氢键可以被羟基的水化作用克服，结果纤维素醚呈现水溶性。因被羟基的水化作用克服，结果纤维素醚呈现水溶性。因此，开始有水溶性的取

6、代度取决于取代基的大小，即使此，开始有水溶性的取代度取决于取代基的大小，即使是憎水性取代基也无妨碍（如烷基纤维素）。随着取代是憎水性取代基也无妨碍（如烷基纤维素）。随着取代度增加，分子链上残留度增加，分子链上残留OH基数量减少，基数量减少，OR取代荃取代荃)数数量增多，水溶性减小，醇溶性增大。当量增多，水溶性减小，醇溶性增大。当OR基比残留基比残留OH基占优势时，纤维素醚对有机溶剂的亲和力增加，起先基占优势时，纤维素醚对有机溶剂的亲和力增加，起先在极性有机溶剂中可溶，如溶于醇水溶液或醇类，以在极性有机溶剂中可溶，如溶于醇水溶液或醇类，以 后逐渐转向非极性有机溶剂可溶，如溶于醇烃混合物或后逐渐转

7、向非极性有机溶剂可溶，如溶于醇烃混合物或烃类，水溶性丧失殆尽。烃类，水溶性丧失殆尽。纤维素醚溶解性能与取代度关系纤维素醚溶解性能与取代度关系溶解性能溶解性能MC,DSEC,DSPC,DSCMC,DSHEC,MSABABABABA4%8%NaOH水溶液水溶液冷水冷水水水醇混合物醇混合物烃烃醇混合物醇混合物芳烃芳烃0.20.41.32.62.12.62.42.72.62.80.10.80.91.01.10.50.70.81.31.41.81.82.22.72.90.50.61.11.41.51.80.50.050.250.30.82.02.80.251.52.51.62.6 水溶性纤维素醚具有典型

8、的高聚物溶解特性，水溶性纤维素醚具有典型的高聚物溶解特性，高高离子强度或多价金属离子存在对溶解性能或溶液粘离子强度或多价金属离子存在对溶解性能或溶液粘度有不利影响度有不利影响。离子型醚如。离子型醚如CMC影响较大，非离子影响较大，非离子型醚如型醚如HEC影响较小。高分子量纤维素醚的稀溶液影响较小。高分子量纤维素醚的稀溶液具有较高的粘度，在一定温度条件下，溶液粘度随具有较高的粘度，在一定温度条件下，溶液粘度随浓度变化是一种指数关系。浓度变化是一种指数关系。 总之，纤维素醚的溶解性能及其溶液的许多特总之，纤维素醚的溶解性能及其溶液的许多特性，主要依赖于取代基和残留羟基以及它们的分布性，主要依赖于取

9、代基和残留羟基以及它们的分布综合起来的影响，后者尤为重要。愈是均匀的产品，综合起来的影响，后者尤为重要。愈是均匀的产品，溶解性能愈好溶解性能愈好羟甲基纤维素的性质和应用羟甲基纤维素的性质和应用 羧甲基纤维素是一种羧甲基纤维素是一种阴离子型聚合物电解质，阴离子型聚合物电解质，由氯乙酸钠与碱纤维素由氯乙酸钠与碱纤维素反应制得，简称为反应制得，简称为CMC。商品商品CMC取代度范围在取代度范围在0.4-1.2,根据纯度不同，根据纯度不同，外观为白色或灰白色粉外观为白色或灰白色粉末，溶解于冷水和热水。末，溶解于冷水和热水。按取代度、溶液黏度和按取代度、溶液黏度和纯度不同，商品有许多纯度不同，商品有许多

10、规格型号规格型号性质性质表10-9为美国Hecules Inc生产的CMC (DSO. 7)的典型性质性质指标性质指标聚合物粉体Na-CMC含量（干基）/% 湿含量/% 变色温度/炭化温度/表观密度/（g/ml）生物耗氧（保温5天）/（ug/g)高黏度型低黏度型99.58.02272520.751100017300溶液（2%)密度（25 /）/（g/cm3）折光率PH值表面张力（1%溶液）/（mN/m）薄膜密度/（g/ml）折射率1.00681.33557.5711.591.515 加热加热CMC溶液，粘度随温度升高而降低，只要温度溶液，粘度随温度升高而降低，只要温度不超过不超过50，这种效应

11、是可逆的。因为长时间处于较，这种效应是可逆的。因为长时间处于较高温度下，溶液中的碱性物质会引起高温度下，溶液中的碱性物质会引起CMC降解。溶液降解。溶液粘度在较广范围粘度在较广范围pH值内保持正常，但最稳定范围在值内保持正常，但最稳定范围在pH79之间。随之间。随pH值减小溶液酸化，值减小溶液酸化，CMC由盐型逐由盐型逐渐转变成不溶于水的酸型从溶液中析出，渐转变成不溶于水的酸型从溶液中析出，pH值在值在4以以下大部分盐型转变成酸型并形成三维网状结构沉淀出下大部分盐型转变成酸型并形成三维网状结构沉淀出来。来。一般说来，一般说来，CMC的的DS高与盐类相容比较好，将高与盐类相容比较好，将盐加入盐加