纤维素醚基础知识 ppt课件
纤维素醚基础知识——（一）《纤维素》
纤维素醚基础知识——（一）《纤维素》
严路彤;许冬生
【期刊名称】《纤维素醚工业》
【年(卷),期】2000(008)004
【总页数】8页(P14-21)
【作者】严路彤;许冬生
【作者单位】无锡化工研究设计院;无锡化工研究设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ352.72
【相关文献】
1.纤维素醚基础知识—（二）《离子型纤维素醚》 [J], 严路彤;许冬生;等
2.纤维素醚基础知识——（三）非离子型纤维素醚 [J], 严路彤;许冬生;等
3.纤维素醚基础知识——（四）其他纤维素醚类及醚类应用 [J], 严路彤;许冬生;等
4.产业结构调整指导目录出台“纤维素生化产品开发与生产”受鼓励浙江力普创新推出精制棉粉碎制备纤维素醚生产线精制棉制备纤维素醚粉碎加工技术获新突破 [J], 丁文
5.产业结构调整指导目录出台“纤维素生化产品开发与生产”受鼓励浙江力普创新推出精制棉粉碎制备纤维素醚生产线精制棉制备纤维素醚粉碎加工技术获新突破[J],
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《纤维素纤维》PPT课件
精选PPT
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2.2.3 麻纤维
优点：纤维长，强度高，浸水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分 快，散热快，具有绝缘性。
缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。
一、麻纤维的成分
1 纤维素：70—75%，其结晶度为90%以上，取向度在90%以上，强度高伸度 小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，β1-4-甙键会发生水解，由于麻纤 维外表有层胶质，起保护作用。碱处理可以使麻纤维变得富有弹性和光泽， 低聚合度部分发生溶解，改善了纤维的机械性质。
OH n
OH
木糖
OH
戊
糖
O
O
H2 OC
O H
+n H2O
n
HO H2C
O H
O H
O H n
阿拉伯糖 O H
精选PPT
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多缩甘露糖
CH2OH O
OH OH
+ nH2O
O
n
多缩半乳糖
CH2OH O
O
OH
+ nH2O
多缩葡萄糖
OH
n
CH2OH
O
n OH OH
OH
OH
己
CH2OH
OH
OH
糖
O
n OH
OH
OH
+ nH2O
CH2OH OH
O
n OH
OH
OH n
精选PPT -D-葡萄糖
OH
3
2.2.1 纤维素的基础知识
4 纤维素的聚集态结构
纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，是半结晶的。纤维 素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分 布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的 定向部分，大分子间的结合力随着分子间距离的缩小而增大， 在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的 密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙， 大分子的分布不平行，较为混乱，这就形成了纤维素的非结 晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结 构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶 区域，另一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过 无定形区进入其他的结晶区域 。表示纤维素大分子结晶区 含量大小的指标—结晶度。
纤维素醚基础知识
单一醚中只有一种类型的取代基。MC、EC、HEC、
混合醚中，纤维素醚分子链上可以有两种或两种以上
HPC、CMC、CEC、SEC、HMC
的 取 代 基 。 HEMC 、 HPMC 、 HBMC 、 HEHMC 、
CMHEC、CMHPC、CMMC、CMEC
2.按电离性分为： ①离子型醚，如CMC、SEC。
纤维素醚基础知识
1. 利用可再生资源是国家发展战略需求
化工原料通常可划分为:
1950年前为乙炔时代; 1950～1980年为石油天然气时代; 1980～2000年为合成气时代; 2000年以后为生物和可再生资源时代。
采用天然可再生资源或生物原料，是国家发
展战略需求。
十届全国人大常委会第十三次会议首次审议了《中 华人民共和国可再生能源法（草案）》; 我国每年未回收利用的可再生资源达300-350亿元; 以高分子领域为例, 在20世纪80年代是高分子时代， 大多数是人工合成高分子原料是石油和煤炭。据估 计目前世界石油总的储量才800多亿m3，每年要消 耗30多亿m3，煤炭也不会超过百年。 美国《植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想》 技术指南。 可以讲，开发新资源是全球性发展战略要求
另一方面，由于大量的、高密度的分子内、 分子间氢键；长链半刚性的高分子链间堆砌 排列，形成了“复瓦式”结晶结构。使得纤 维素不仅不溶于水，也不溶于酸性、碱性水 溶液，甚至不溶于大部分有机溶剂，只能够 溶在特殊的溶剂体系。 但也正是这种结构导致纤维素在醚化、 酯化等化学衍生过程是在非均相体系中进行， 具有 许多不确定性和复杂性。常年以来困扰 纤维素醚行业的主要问题的根源就在于此。
2. 可再生天然多糖资源
纤维素醚基础知识PPT课件
合成原理
纤维素的醚化过程是在碱性条件下 进行，一般使用一定浓度的NaOH水溶 液。纤维素首先用苛性钠水溶液形成溶 胀的碱纤维素，接着与醚化剂进行醚化 反应。在混合醚的制备中，可以同时使 用不同种类的醚化剂，也可以采用间歇 加料的方式进行分步醚化。纤维素醚化 的基本原理基于以下的经典有机化学反 应（纤维素用Cell－OH代替）
的高档ＣＭＣ产品，所以至今仍被部分工厂采用。
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溶媒法也称有机溶剂法（solvent process）， 是在存在有机溶剂作反应介质（稀释剂）条 件下进行碱化和醚化反应的工艺方法。
捏和法（又称面团法dough process） 淤浆法（slurry proceSS）。捏和法所用有
机稀释剂量为纤维素用量的2—3倍（体积对 重量之比），淤浆法所用的有机稀释剂量为 纤维素量的10—30倍，反应固体物在体系中 成浆粥或悬浮状态，故又称悬浮法。
物耗提高，并需增加有机溶剂的分离、回收装置，成本较高。
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羧甲基纤维素CMC(PAC)生产流程简图
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平均聚合度和聚合度分布
平均聚合度(100-14000) 聚合度分布 由于来源的不同，纤维素分子中葡萄糖
残基数目，即聚合度由100～14000不 等。
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羧甲基纤维素结构图 DS的概念 DS对溶解性的影响
聚合度、分子量分布适度、质量稳定的纤维
素原料，对规范和提高我国纤维素醚产品品
质是十分必要的
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纤维素醚
纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱
化、醚化反应而生成的。它是纤维素衍生物的一类。
另一种是纤维素酯
纤维素醚类由于它们具有本身的特性，如增稠、
纤 维 素 醚
纤维素醚纤维素醚是以木质纤维或精制短棉纤维作为主要原料，经化学处理后，通过氯化乙烯、氯化丙烯或氧化乙烯等醚化剂发生反应所生成的粉状纤维素醚。
纤维素醚的生产过程很复杂，它是先从棉花或木材中提取纤维素，然后加入氢氧化钠后经过化学反应(碱溶)转化成为碱性纤维素，碱性纤维素在醚化剂的作用（醚化反应）下，并经水洗、干燥、研磨等工序生成纤维素醚。
不同的醚化剂可把碱性纤维素醚化成各种不同类型的纤维素醚。
纤维素的分子结构是由失水葡萄糖单元分子键组成的，每个葡萄糖单元内含有三个羟基，在一定条件下，羟基被甲基、羟乙基、羟丙基等基团所取代，可生成各类不同的纤维素品种。
如被甲基取代的称为甲基纤维素，被羟乙基取代的称为羟乙基纤维素，被羟丙基取代的称为羟丙基纤维素。
由于甲基纤维素是一种通过醚化反应生成的混合醚，以甲基为主，但含有少量的羟乙基或羟丙基，因此被称为甲基羟乙基纤维素醚或甲基羟丙基纤维素醚。
由于取代基的不同（如甲基、羟乙基、羟丙基）以及取代度的不同（在纤维素上每个活性羟基被取代的物质的量），因此可生成各类不同的纤维素醚品种和牌号，不同的品种可广泛应用于建筑工程、食品和医药行业，以及日用化学工业、石油工业等不同的领域。
纤维素醚按其取代基的电离性能分为离子型和非离子型。
离子型主要有羧甲基纤维素盐，非离子型主要有甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素醚（MHEC)、甲基羟丙基纤维素醚（MHPC）、羟乙基纤维素醚。
图2-3 羧甲基纤维素盐的分子结构图图2-4 甲基羟乙基纤维素醚的分子结构图图2-5 甲基羟丙基纤维素醚的分子结构图由于离子型纤维素（羧甲基纤维素盐）在钙离子存在的情况下不稳，因此在以水泥、熟石灰为胶凝材料的预拌砂浆中很少使用。
羟乙基纤维素也用于某些预拌砂浆中，但所占市场份额极少。
现在预拌砂浆中使用的主要是甲基羟乙基纤维素醚（MHEC）和甲基羟丙基纤维素醚（MHPC)，它们所占的市场份额巳超过90%。
保水性和增稠性的效果依次为：甲基羟乙基纤维素醚(MHEC)>甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)>羟乙基纤维素醚（HEC)>羧甲基纤维素（CMC)。
纤维素醚基础知识——四其他纤维素醚类及醚类应用
纤维素醚基础知识——（四）其他纤维素醚类及醚类应用第9卷第3期2001年9月纤维素醚工业CEL叫LOSEETHERsINDUSTRYSept.20o1纤维素醚基础知识——(四)其他纤维素醚类及醚类应用严路彤许冬生王敏霞(无锡市化工研究设计院)一,其他纤维素醚类1酯醚类除醚化外,纤维素的一OH基团也可用羧酸或二羧酸酯化,因此可用纤维素的醚类进行酯化或用纤维素的酯类进行醚化形成纤维素酯醚类.较典型的品种是醋酸羧甲基纤维素和邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素.一些纤维素的酯醚类衍生物可在医药工业中作为片剂粘结剂,片剂崩解剂或片剂涂层材料.一些含游离酸基团的酯醚涂层产品,不溶于中性或酸性溶液介质中,但可溶于带有盐结构的微碱性溶液中.这种性质对于药物释放是很有用的.一(N,N一二乙基氨基)乙基纤维素2一(N,N一二乙基氨基)乙基纤维素[2一(N,N—diethylamino)ethylcellulose,DEAEC】是通过碱纤维素与2一氯化乙基胺的氢氧化物威廉逊氏反应(Williams,onreaction)生成的.在较低DS值～015)下,产品是不溶于水的.它可作为一种弱碱性色谱材料或作为一种从溶液中去除酸的阴离子交换剂.在碱性介质中的膨胀可通过在合成期间与表氯醇交联来防止.商业上应用的DEAEC产品有一种约g的离子交换能力.非离子叔胺基可在酸中可逆变换成为相应的铵盐.DEAEC在Na0H的存在下烷基化可导致形成季铵基团,在强碱中引起离子交换.3乙基2一羟乙基纤维素乙基2一羟乙基纤维素(ethyl2一hydroxyethylcellulose)像甲基纤维素产品一样是一种非离子型纤维素醚,溶于冷水而不溶于热水.水溶性乙基2一羟乙基纤维素进人工业化生产始于1945年.典型产品的性质如表1所示.表1乙基2一羟乙基纤维素的性质性质数值乙基羟乙基外观颗粒;粉末纤维;颗粒体积密度,g/L4OO一6o0l0o一20o30o一50o40o一60o薄膜密度,g/薄膜折射率薄膜拉伸强度(相对湿度65%,20’E),———32—第9卷第3期2001年9月纤维素醚工业CELLU【SE盯HERSINDUYSept.20O14.氰乙基纤维素氰乙基纤维素(cyanoethylcellulose,CEC)是以丙烯腈为醚化剂,采用均相两步法工艺,使纤维素与丙烯腈在稀碱存在下,进行氰乙基化反应,然后把物料经沉析,过滤,洗涤,蒸煮,脱灰,干燥等工序即得成品.随着氰乙基取代度的不同,性质有异.取代度为—具有碱溶性,有良好的耐热降解性.取代度为—具有水溶性,比纯纤维素有更高的耐微生物,热和酸的降解性以及有更好的着色性和耐磨性.取代为～时具有的特殊的电性能,它既不溶于水也不溶于碱,而溶于有机溶剂中;高取代度的CEC具有高介电常数8=12～和较低的介质损耗角正切tan8=.用于高介电常数,低损耗电气材料作为高介电漆膜和高介电薄膜电容器的主要介质.此外应用于特种光源中,作为电发光材料代替磷光体以及在军用塑料软灯中作介质;侦察雷达中的高介电塑料套管等.二,纤维素醚类的用途纤维素醚类的许多重要性质确定了它们的用途,可概括如下:①溶液或有机溶液的增稠作用;②悬浮或乳胶的稳固性;③保水性;④耦合作用;⑤爱惜胶体作用;⑥成膜性;⑦粘台性.另外一些特殊作用包括热凝胶作用,表面活性作用,泡沫稳定性,触变性,离子活性和添加凝胶作用.1.涂料工业根据成膜物质来分类,涂料可划分为18大类,纤维素漆类是其中之一.纤维素漆类的品种包括硝酸纤维素漆,醋酸丁酸纤维素漆,乙基纤维素漆,苄基纤维素漆等.其中乙基,苄基纤维素是属于纤维素醚类.此外,纤维素醚中的甲基纤维素,羟乙基纤维素,羧甲基纤维素,也应用在涂料中或作为添加剂使用,如乙基纤维素可较大量地用作为胶冻漆,热融漆及可剥性涂料.乙基纤维素的应用,除上述可剥涂料外,重要的尚有用于耐碱漆,金粉漆,记录纸,图纸,复写纸;用于织物,布品的传热印刷;用于照相凹版及挠曲快速印刷的油墨,筛阿印刷油墨,织物的印墨和涂料,电器的涂料,金属的油墨等.由于乙基纤维素的热稳定性好,常可用它与有机硅树脂井用,制成常温干燥的有机硅耐热漆.2.塑料工业由于乙基纤维素具有的优良性质,特别是DS为～的EC具有优良的热塑性,因此它可用于热塑性塑料.如其作为耐寒塑料,在极冷的严寒下,仍能保持机械强度和柔韧性.既可用作软质塑料,也可用作硬质塑料.EC制成的薄片,薄膜可用粘合剂粘封,也可用电热焊封.由于EC有优良的电绝缘性,故其薄膜可作为电绝缘包装材料或无线电工业的薄膜电容的绝缘材料.碱溶性的CMC也可制成薄膜,作为食品包装材料.3.石油开采在石油勘探的开发过程中,从钻井所用的钻井液开始,到固井阶段的水泥,完井,修井阶段所用的完井液和修井液,增产所用的压裂液,直到二次采油三次采油所用的提高石油回化等,都离不开大量的化学剂类.随着石油产量的增加,对油田化学剂类的数量要求也随之增加.根据国外用量和各类耗量所占的比例来看,油田化学品中以钻井液的化学荆用量为最多,占40%～60%.固井所用的化学剂量为第二位,其次为压裂液所用的化学剂.(1)钻井液:CMC,PAC(聚阴离子纤维素),HEC,HECMC等纤维素醚类,已大量用作钻井液的降滤失荆和控牯荆.(2)固井液:CMC,HEC在固井液中作为降滤失剂和控粘荆.(3)压裂液:当油井对原油或气的渗透性降低时,要考虑对油井进行压裂,在压裂液的组成中,HEC,Chic,CMHEC可作为凝胶聚合物,防止流体损失剂和减摩擦剂. ～33—第9卷第3期纤维素醚工业2001年9月CELLULOSEETHERSINDUSTRYSept20ol此外,为提高石油开采量,可使用HEC或HECMC作为化学试剂驱油法中的聚合物驱油剂.纤维素醚除在陆上石油开发中应用,在海上钻井中也得到应用.4.建筑材料水溶性醚类所具有的优良性能,适用于建筑材料中作为缓凝剂,保水剂,增稠剂和粘结剂.例如,HEC已在石膏,水泥,石灰,有机灰浆,瓦,沙浆等中得到应用.在水泥配比中,它们的作用就是作缓凝剂和保水剂.在混凝土组分及沙浆中,对改善粘度和收缩率,加强粘结力,控制结构水泥的凝结时间,提高起始强度和挠曲强度起重要作用.因为它具有保持水分作用,可减少混凝土表面水分的损失,可避免边缘发生裂缝,并可改善粘附性和施工性能.在制造墙纸板中,HEC是表面处理的乳化液的一种成分,可使表面增加油漆或涂料的牯结力,也可用作墙纸胶的增稠剂.CMC在建筑材料中的使用,也是较多的,如日本1979年CMC总消费19850t,其中用于建筑工业占20%左右.非离子型醚,如甲基纤维素,也广泛用于建筑材料,如美国Dow化学公司生产的MethocelMC系列产品,其主要消费去向,建筑材料占4o%,乳胶涂料占20%,其他则消费于聚合反应,农业,食品,日用化学品,医药等工业部门.所以,纤维素醚类在建筑材料方面的具体应用日益扩大.5.轻工业纤维素醚在轻工业的一些行业中,几乎是必不可少的.(1)洗涤品工业合成洗涤剂,洗衣粉,肥皂是人们日常生活中不可缺少的清洁用品,在洗涤过程中,由于污垢的再沉积,使得洗物去垢不彻底,使用CMC后,这种现象得到了克服.此外,在生产洗涤剂中添加CMC还能使洗涤的料浆或皂液有效地增稠和组成物结构稳定.所以,CMC在洗涤剂工业中的消费量,将随着洗涤剂产量的增长而增加.用羧甲基羟乙基纤维素作洗涤剂的组分,有增加去垢的能力.(2)化妆品工业纤维素醚在化妆品中起增稠,分散,悬浮,稳定等作用.在含有固体成分的皆状产品中起分散,悬浮,稳定的作用;在液体或乳化产品中起增稠,分散,匀质的作用.在这方面使用的醚有MC,CMC,HEC,HPC,CMHEC,HPMC,HEMC等,这些水溶性纤维素醚有利于化妆品的增稠,发泡,稳定乳化,分散,粘台,成膜和保水等性能的发挥.(3)牙膏工业牙膏是大宗口腔用品,目前全国消费量已在12亿支以上,牙膏中添加纤维素醚,能使膏体成型粘合,因此,CMC在牙膏业中得到重要的使用,随着口腔卫生用品向着预防治疗型方向发展,除阴离子型的CMC外,非离子型纤维素醚将逐渐在该行业中扩大使用.(4)食品工业CMC通过联合国粮农组织和世界卫生组织确认为安全,人的一日允许摄取量(ADI)为0—30mg/kg,因此CMC广泛用于食品工业.日本和美国每年分别约有800t和2000tCMC用于食品工业,中国在这方面的应用还有待于大力开发.经3一氯一1,2一环氧丙烷处理的羧甲基纤维素,可用作食品的增稠剂.水溶性的羧甲基纤维素钠盐可用作冰淇淋,冰冻的各种甜食以及巧克力奶和某些干酪的稳定剂.由羧甲基纤维素制造的膜可作冷冻食品的软包装.由水溶性羧甲基纤维素为涂层的纸可用作油质食品的包装.(5)造纸工业羧甲基纤维素很早就应用于造纸工业作施胶和涂料的成分.如用硼酸处理的羧甲基纤维素作纸的施胶;用羧甲基纤维素作打浆或表面施胶制防油纸,用作食品的包装;用羧甲基纤维素铝盐溶液作纸的施胶和制作防油纸;CMC作为涂料的成分,可制作半透明的图纸;用HEC对纸和纸板上光和上油漆.(6)其他在陶瓷,墨水,油墨,胶料,电池,再造烟草,感光材料等行业中都可使用纤维素醚.一34—第9卷第3期纤维素醚工业2001年9月CELLULOSEETHERSINDUSTRYSept.2001在油墨制造中,HEC可用作水基复印油墨,它的优点是干燥快,不渗出.在陶瓷制品成型中甲基纤维素可作为粘结剂用.6.合成树脂非离子型纤维素醚在PVC树脂生产中已获得重要的应用.它的主要作用是作聚合或共聚的分散剂.它可以改善PVC树脂的颗粒形状,颗粒度大小及其分布,使PVC 树脂呈疏松型,容易加工,制品质量提高.过去使用明胶作分散剂生产的PVC树脂里玻璃球状态,紧密型,加工性能不好.因此现在PVC的分散剂都使用MC,HPMC系列产品.在合成高分子材料的悬浮聚合所用的分散剂,由有机溶性的Ec和水溶性的聚合物配合使用常会收到很好的效果,如Ec用于某些丙烯酸酯(如二乙基氨基烷基丙烯酸酯)的悬浮聚合,可制得粒度均匀的珠状颗粒树脂产品,反应产物不会粘附在聚合釜设备上,不仅质量好,而且便于出料,物料损失减少.另外在制造PVC时,若采用适当的水溶性HPMC和有机溶性的Ec组成的分散剂能够制备出易于排除残留氯乙烯单体的高档的无毒PVC树脂,如果配方中没有Ec,则残留的氯乙烯单体就相对较高.难以达到无毒的要求.7.纺织工业纤维素醚类在纺织工业中很早就用作印浆,浆液整理和润滑剂,在这些应用上隙已知的水溶性羧甲基纤维素外,还有水不溶性而碱溶性的羧甲基纤维素,碱溶性羧甲基纤维素也可作织物的印浆料.对棉织物进行部分羧甲基化处理(取代度—,投甲基化棉具有抗污性能,阳离子交换性能以及硬挺手感的实用性能,可作为耐水洗上浆棉布使用.对印花色浆若要求高的弹性,坚实性时,则采用乙基纤维素作胶粘剂为佳,因为乙基纤维素有广泛的配伍性,对选择无腐蚀性溶剂有利,从而可节省印花设备材料,而颜料的色彩不会受到破坏.8.医药工业纤维素醚类在医药方面的应用,可在配制各种药物剂型中作成膜剂,粘合剂,分散剂,稳定剂,保水剂,缓释剂等.它可避免使用有毒溶剂来配制药物涂料和微粒包封药物(使药物缓释长效).例如,在医药中Ec常作为成膜物质和保护涂层而广泛用于制药技术,同时它还可以用作粘合剂和填充剂.作为药片的保护涂层,它可以降低药片对湿度的敏感性,防止药品受潮变色变质.它可形成缓释胶层,微囊包封聚合物,使药效持续释放,微型胶囊能使进人口内的药片在胃或肠中适当时候发生最佳疗效,避免一些水溶性药物进口后过早发生作用.Ec和HPMC 配合使用,在医药中应用愈来愈广泛.9.其他方面纤维素醚在其他方面的应用是很广泛的,如CMC用在浮选铜一锌矿中,使用CMC代替氰化物对保护环境有十分重要的意义.在用作粘合剂方面,纤维素醚也有实用的意义,例如,CMC与丙烯酸酯共聚物组成的粘台剂,适用作家具,混凝土,陶瓷,含石灰质材料等的粘台.由于Ec具有许多突出的优良性质,它被广泛用作粘合剂和树脂,涂料等的改性剂.例如:①用作荧光灯管的暂时涂料,可以防止某些金属有机化合物在加热前的水解作用;②用于木材着色剂配方中,可以不用底漆,不用颜料,Ec作为配方中的粘合剂.能使着色均匀而无迁移泛花现象;③用于许多种集成电路基片上利用的导电性印刷油墨的配方中,Ec是组成粘台剂中的要紧成份;④用于火箭推动剂或火炮发射药,EC是火药组分的优良粘合剂. 由此可见,纤维素醚在各方面的应用是很广泛的,大有发展前途. 一35—第9卷第3期纤维素醚工业2001年9月CELLULOSEETHERSINDUSTR’fSept.2ool三,纤维素醚,醚类产品的生产厂商和注册商标表2列出了纤维素酯,醚类产品的主要生产厂商和注册商标. 表2纤维素酯,醚类产品的主要生产厂商和注册商标产品名称注册商标生产厂商所在国醋酸纤维素(CA)AcetyDaicel日本CellidorSBayerAG德国英国SaxetatVEBEilenburg德国SetilitheTubizePlastics比利时TeniteAeetateEastmanCher~Products,lnc.美国醋酸丙酸纤维素(CAP)Cellid0rCPBayerAG德国美国醋酸丁酸纤维素(CAB)CellidorBBayerAG德国TeniteBut~:,d~美国甲基纤维素(MC)CelacolBritCelanese英国MethocelDow美国CulminalHenkel德国TyloseMHoechst德国Meto1oseShin—EtSU日本疆loeelMW0lff—Walsrode MarpoloseMatsumotoYushiSeiyako日本羟乙基甲基纤维素(HEMC)CelaeolCelanese英国CulminalHenkel德国TyloseMHHoechst德国WalicelMW0lfr—Walsmde MarpoloseMatsumoto日本羟丁基甲基纤维素(HBMC)MethoeelHBDow美国羟丙基甲基纤维素(HPMC)CelacolCelanese英国blethocel(~,A或肿之外)DOW美国CulminalHenkel德国MetoloseSHShin—Etsu日本MarpoloseMatsumoto日本MeIhofasICIWalocelMW0珊一Walsrode一36—第9卷第3期2001年9月纤维素醚工业CELLULOSEETHERSINDUSTRYSept.2001产品名称注册商标生产厂家所在国羧甲基甲基纤维素(cMMc)CulrainalHenkel乙基羟乙基纤维素(EHEC)BerraocollE(水溶性)Berol瑞典(有机可溶性)Hercules美国Hereules法国乙基纤维素《EC)EthocelDow美国Hercules乙基甲基纤维素(EMC)EdifasAICI羟丙基纤维素(HPC)KlucelHercules睦乙基改性HPCKlueel6Hercules羟乙基羟丙基纤维素(HEHPC)NatrovisⅥfsPDHereules 甲基羟丙基纤维素邻苯二甲酸酯Shin—Etsu日本羟乙基纤维素(HEC)Natro$olHereules CelhziseUCC美国CellobondBP荷兰和巴西TyloseHoeehstCelacolCelanese美国Fuji日本阳离子改性HECUcarPolymerUCC较甲基纤维素(CMC)BlanoseHercules欧洲HereopaeHercules美国Cour1oseCeImaese美国Cellofas和EdifasICIAku—CMCEnka荷兰CellogenDai—Ichi日本TyloseCHoechstRelatinHenkelWalocelCWolff—WalsrodeFinnfixMets~iliiton芬兰GabrosaMontedison意大利NymeelNyma荷兰CellttfixSvenskaCellulosa瑞典CekolBillerudUddeholm瑞典Du—Icel日本DuPont美国一37—。
纤维素醚基础知识
从此，纤维素醚的生产在西欧、美国以及日本迅速扩展。
我国纤维素醚类的研究与生产起步较晚。20世 纪50年代末开发了离子型羧甲基纤维素。60年代中期 以来，陆续生产了乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基 甲基纤维素和羟丙基纤维素等非离子型纤维素醚。
4. 天然纤维素种类
纤维素化学结构
元素组成：含碳44.44%，氢6.17%，氧 49.39%。
纤维素大分子的基环是脱水葡萄糖。 基环分子式：C6H10O5，基环分子量：162
基环
H3C O HO
OH O H OH
纤维素大分子链
HO O
HO
OH
O HO
O OH
OH O HO
O
OH
OH
O HO
OH O CH3
聚合度、分子量分布适度、质量稳定的纤维
素原料，对规范和提高我国纤维素醚产品品
质是十分必要的
纤维素醚
纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱
化、醚化反应而生成的。它是纤维素衍生物的一类。
另一种是纤维素酯
纤维素醚类由于它们具有本身的特性，如增稠、
分散、悬浮、乳化、粘合、成膜、保护胶体、保持
水分等。因此，可广泛应用于石油开采工业、建筑
合成原理
纤维素的醚化过程是在碱性条件下 进行，一般使用一定浓度的NaOH水溶 液。纤维素首先用苛性钠水溶液形成溶 胀的碱纤维素，接着与醚化剂进行醚化 反应。在混合醚的制备中，可以同时使 用不同种类的醚化剂，也可以采用间歇 加料的方式进行分步醚化。纤维素醚化 的基本原理基于以下的经典有机化学反 应（纤维素用Cell－OH代替）
第二章纤维素醚的基本知识
‘第二章纤维素醚的基本知识第一节：纤维素醚得分类及概念纤维素醚是天然纤维素经化学改性得到的纤维素衍生物，是工业上最重要的水溶性聚合物之一，目前正在迅速发展和变化。
纤维素醚的生产原料丰富，品种繁多，具有很多独特的优良性质，在建筑、外墙保温、干混砂浆、石油、食品、纺织、造纸、涂料、化妆品、医药、陶瓷以及电子元件等工业生产中得到广泛的应用，已成为世界范围内生产的工业品，所以了解除主要纤维素醚产品的基本知识，对于生产和科研是有益的。
1、纤维素醚的分类纤维素醚的品种繁多，目前还在不断增加，现有品种已近千种，可按五种不同的方法进行分类，即：①按标准水溶液的粘度②按取代基的类型③按取代度④按物理结构(电离性))⑤按溶解性能按照取代基的类型，纤维素醚可分为单一醚和混合醚，单一醚中只有一种类型的取代基，混合醚中，纤维素醚分子链可以有两种或两种以上的取代基。
主要的品种举例如下：1、1.单一醚类:甲基纤维素(MC)乙基纤维素(EC)羟乙基纤维素(HEC)羟丙基纤维素(HPC)羧甲基纤维素(CMC)聚阴离子纤维素(PAC)氰乙基纤维素(CEC)1、2.混合醚类:羟丙基甲基纤维素(HPMC)甲基羟乙基纤维素(MCEC)羟乙基甲基纤维素(HEMC)羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)羧甲基羟丙基纤维素(CMHPC)羧甲基甲基纤维素(CMMC)羧甲基乙基纤维素(CMEC)羟丁基甲基纤维素(HBMC)_乙基羟乙基纤维素(EHEC)乙基甲基纤维素(EMC)1、3按电离性分为:①离子型醚，如CMC、PAC②非离型醚，如HPMC、MC、HPC、HEC③离子型和非离子型混合醚，如CMHEC、CMHPC、CMMC、CMEC按溶解性能分为：①水溶性纤维醚，HPMC、PAC、HEC、MC、HEMC、HPC、CMC②有机溶性纤维素醚，如EC、CEC2、纤维素醚的化学反应类型纤维素醚的化学反应类型复杂，分类不尽一致，按照Nicholson等的方法，以两类反应解释醚化的化学反应：2、1亲核取代反应，也称威廉生（Williamson）反应碱纤维素与卤烃（如卤代甲烷）的反应是这类反应的实例（X 代表卤原子）：R cell-OH+NaOH→R cell -O→R cell–O-+Na++H2OR cell-O-+CH3X→R cell-O--CH3+X-属于这一机理制备的纤维素醚包括(EC)、（CMC）等，这类反应是不可逆的，反应速度控制着取代度及其分布。
04 第四节 纤维素的化学性质-PPT课件
② Fentons试剂法：
Fentons试剂为氧化还原系统 H2O2＋Fe2+→Fe3+ + OH- + HO• HO•＋Cell-OH →Cell-O• + H2O Cell-O• + M → 接枝共聚
接枝单体M：丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等
四、纤维素的碱性降解
糖苷键是一种缩醛结构，对酸不稳定，一 般对碱比较稳定，高温条件下也会发生碱 性降解反应。
碱性降解反应包括碱性水解和剥皮反应。
1、碱性水解
苷键部分断裂，产生新的还原性末端基，聚合度和纤维强度 下降。水解程度与蒸煮温度、时间、用碱量有很大关系。
2、剥皮反应
定义：指在碱性条件下，纤维素具有还原性的末端 基一个个掉下来使纤维素大分子逐步降解的过程。
解决的办法： 对纤维素进行溶胀或活化处理，如在反应介质中加入 一些溶剂，使纤维素溶胀
2、均相反应的主要特点：
纤维素溶解于溶剂中，分子间和分子内氢键均断裂，反 应性能提高，有利于取代基的均匀分布
OH的反应性能：C6-OH > C2-OH > C3-OH
三、纤维素的酸水解降解
定义：指纤维素其相邻两葡萄糖单体间的碳原子 和氧原子形成的苷键被酸所裂断，纤维素聚合度 下降， 还原能力提高。
2）形成酯的交联反应 纤维素与酸酐（邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐）、
邻二羧酸酰氯等等形成二酯形式的交联。
与羟基相关的化学反应 （酯化反应、醚化反应、接枝共聚与交连等）
一、纤维素的可及度与反应性
1、纤维素的可及度
反应试剂抵达纤维素羟基的难易程度。
大部分试剂只能到达纤维素的无定形区，不能进 入结晶区 无定形区比例越大，可及度越高 溶胀剂也影响到可及度
纤维素醚基础知识解析共78页
纤维素醚基础知识解析
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢！
纤维素醚
一．纤维素的来源与种类在我国，纤维素醚织造厂家主要采用棉纤维素，即常讲的精制棉。
其主要是除去长绒后残留在棉籽壳上的长度小于10mm的棉短绒经过精制后得到的。
棉籽上的棉短绒富含纤维素，含量约65%~80%，其余的成分是脂肪、蜡质、果胶和灰分等。
精制的目的及时通过化学处理除去这些成分和杂质，得到纤维素含量99.5%的精制棉，精制过程是在精制棉厂完成的。
精制首先是将棉短绒原料经过开松、除尘后，浸于稀得烧碱溶液中在压力下加热蒸煮，以除去脂肪、蜡质、残留的籽壳、果胶和灰分等，同时破坏纤维的外层初生细胞壁，使细胞发生扩胀，也能够降低纤维素的结晶度，增大纤维素纤维间隙与其比表面积，有利于提高棉浆的化学反应能力。
蒸煮后的浆料再经过洗涤、除砂、打浆、漂、脱水和干燥等工序，最后得到纤维素含量合格的精制棉产品。
纤维素含量主要是a-纤维素含量，其定义是在20℃是不溶于17.5%NaOH水溶液的纤维素含量。
二．纤维素醚的结构与种类1.纤维素醚结构与制备原理纤维素醚是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成的一系列纤维素衍生物的总称，是纤维素大分子上羟基被醚基团部分或全部取代的产品。
目前世界范围的纤维素醚每年总生产能力为60多万吨，其中非离子型纤维素醚约20万吨，离子型纤维素醚40多万吨。
一般醚化取代基是低分子量烷基基团（1~4个碳原子）或羟烷基基团，还可能接着被其他功能基团取代，如羧基或氨基取代。
取代基可能是一种、两种或多个不同种类。
沿着纤维素大分子链，每个葡萄糖单元的C（2）、C（3）和C（6）位上的羟基按照比例不同而被取代。
严格来讲，纤维素醚一般没有确定的化学结构，除了那些完全被一种类型基团取代（三个羟基全被取代）的产品。
而这些产品只能够作为实验室分析研究用，并没有商业价值。
对每个取代基，醚化的总量用取代度（DS）表示。
DS的范围是0~3，相当于每个脱水葡萄糖单元上羟基被醚化基团取代的数目的平均值。
对于羟基纤维素，取代反应会从新的自由羟基上再开始醚化，其取代程度可由MS值进行量化，即摩尔取代度。
原料纤维素醚
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纤维素醚在砂浆应用中的作用1精品PPT课件
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演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
2.3 引气作用
• 纤维素醚对新拌水泥基材料具有明显的引 气作用。纤维素醚同时具有亲水基团（羟 基、醚基）和憎水基团（甲基、葡萄糖 环），是一种表面活性剂，具有表面活性， 从而具有引气效应。纤维素醚的引气作用 会产生“滚珠”效应，可以改善新拌材料 的工作性能，如增加砂浆在操作过程中的 的可塑性和柔滑性，有利于砂浆的摊铺； 还会提高灰浆的产量，降低砂浆生产成本； 但会增加硬化材料的孔隙率，降低其强度 和弹性模量等力学性能。
2纤维素醚在干粉砂浆应用中的作用
•
纤维素醚赋予湿砂浆优良的粘稠性，能够显著增加湿
砂浆与基层的粘结能力，提高砂浆的抗下垂性能，广泛用
于抹面灰浆、面砖粘结砂浆和外墙外保温系统中。纤维素
醚的增稠效果还可以增加新拌材料的抗分散能力和匀质性，
防止材料分层、离析和泌水，可用于纤维混凝土、水下混
凝土和自密实混凝土中。
延迟水泥中最重要的熟料矿物相铝酸三钙（C3A）和硅酸
三钙（C3S）的水化，进一步试验表明，纤维素醚能够阻
碍C3A和C3S的溶解，延缓水化铝酸钙和氢氧化钙的结晶，
减少C-S-H在C3S颗粒表面的成核和生长速率，但对钙矾
石结晶的影响很小。
泰安瑞泰纤维素有限公司
• 纤维素醚的分子参数不同时，对水泥水 化的延迟效果也不相同。HEC的缓凝能力 通常比HPMC和MC强；HPMC和HEMC的 甲氧基含量越少或HEC中羟乙氧基的含量 越少，纤维素醚延迟水泥水化越明显，而 分子量和HPMC中羟丙氧基含量的影响则较 低。
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纤维素醚基础知识
1905年Suida首次报道了纤维素醚化，是用硫酸二甲酯与碱溶胀 的纤维素进行的甲基化。
1912年出现有关制备非离子型烷基醚EC的专利。 1920年Hubert制得羟乙基纤维素。 ＣＭＣ于1918年由德国人Ｅ.Ｊansen发明并取得专利。1935年
前后，发现ＣＭＣ添加在合成洗涤剂中可提高洗涤剂效率，1940 年在德国工业化生产。 1937~1938在美国实现了MC和HEC的工业化生产。 瑞典在1945年开始了水溶性EHEC的生产。
聚合度、分子量分布适度、质量稳定的纤维
素原料，对规范和提高我国纤维素醚产品品
质是十分必要的
纤维素醚基础知识
纤维素醚
纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱化、 醚化反应而生成的。它是纤维素衍生物的一类。另一 种是纤维素酯
纤维素醚类由于它们具有本身的特性，如增稠、 分散、悬浮、乳化、粘合、成膜、保护胶体、保持水 分等。因此，可广泛应用于石油开采工业、建筑工业、 涂料工作、合成树脂工业、造纸工业、纺织工业、日 用化工用品工业、食品工业、医药工业等领域。
3) 纤维素大分子链很容易平行排列并相互碓砌，再 加上链内、链间氢键的存在而倍加稳定。
纤维素醚基础知识
纤维素结构与性能是一个典型的矛盾统一体
从分子结构上讲，纤维素上含有大量的羟基，是亲水性的基团， 按理应当溶解在水中，或溶解在大部分有机溶剂中。但事实上 纤维素不仅不溶解在水中，也不溶解于酸性、碱性水溶液，甚 至不溶解于大部分有机溶剂，只能够溶解在特殊的溶剂体系。 其主要原因就是一方面纤维素上大量的羟基导致形成密度极高 的分子内氢键、分子间氢键；另外纤维素是葡萄糖环基组成的 长链大分子，属于半刚性的高分子链，分子链之间堆切排列， 形成了结晶结构，致使几乎所有种类的纤维素都表现出较差的 溶解性和化学反应性能。但也正是这种结构，才能使得富含纤 维素的木材既有强度又耐老化，可顶天立地绿化家园，也能够 作为立木顶千斤，作为屋梁百年罩风雨，堪称是大自然给人类 的理想复合材料。也正是这种结构特点使得棉纤维素才能够经 受住风吹雨打，承接阳光，不溶不腐，成熟后以洁白的形态供 人们纺丝织衣，挡风遮雨，造福人类。
纤维素醚基础知识
另一方面，由于大量的、高密度的分子内、 分子间氢键；长链半刚性的高分子链间堆砌 排列，形成了“复瓦式”结晶结构。使得纤 维素不仅不溶于水，也不溶于酸性、碱性水 溶液，甚至不溶于大部分有机溶剂，只能够 溶在特殊的溶剂体系。
但也正是这种结构导致纤维素在醚化、
酯化等化学衍生过程是在非均相体系中进行，
纤维素醚基础知识
4. 天然纤维素种类
纤维素醚基础知识
纤维素化学结构
元素组成：含碳44.44%，氢6.17%，氧 49.39%。
纤维素大分子的基环是脱水葡萄糖。 基环分子式：C6H10O5，基环分子量：162
纤维素醚基础知识
基环HBiblioteka C O HOOH O H OH
纤维素醚基础知识
纤维素大分子链
O H
纤维素醚基础知识
2. 可再生天然多糖资源
通过天然作用或人工活动能再生更新， 而为人类反复利用的自然资源叫可再生 资源，又称为更新自然资源。
在强调发展人类和谐社会的今天，
合理利用天然资源中天然高分子材料不
仅是我国社会与经济发展的需要，更是
人类生存发展的必然要求。
纤维素醚基础知识
3. 天然纤维素是人类最重要的 可再生资源
具有 许多不确定性和复杂性。常年以来困扰
纤维素醚行业的主要问题的根源就在于此。
纤维素醚基础知识
原料纤维素的选择
原料纤维素种类及其纤维素含量、分子量分 布宽窄、产地、当年的成熟过程日照时间及 成熟度、粉碎机粉碎过程都会影响纤维素醚 产品的质量。
选择优质的棉花产地的产品，再经过严
格工艺精制的精制棉厂家处理，得到形态、
纤维素醚基础知识
纤维素醚基础知识
1. 利用可再生资源是国家发展战略需求 化工原料通常可划分为: 1950年前为乙炔时代; 1950～1980年为石油天然气时代; 1980～2000年为合成气时代; 2000年以后为生物和可再生资源时代。
采用天然可再生资源或生物原料，是国家发 展战略需求。
纤维素醚基础知识
H O
O
O
HO
O H
HO O
O H O
O H
O H
O O
HO O H
H O O
O H
O O H
OC H 3
纤维素醚基础知识
纤维素大分子链
1)由n个D-吡喃式葡萄糖残基在1,4位以β-糖苷键连 接而成的长链巨分子,每个葡萄糖残基上均具有三个 醇羟基;
2) 纤维素分子中β-1,4连接的葡萄糖残基在链中是 上、下交互排列的，使长链变得“硬而直”，形成 “复瓦式”结构；
从此，纤维素醚的生产在西欧、美国以及日本迅速扩展。
纤维素醚基础知识
我国纤维素醚类的研究与生产起步较晚。20世 纪50年代末开发了离子型羧甲基纤维素。60年代中期 以来，陆续生产了乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基 甲基纤维素和羟丙基纤维素等非离子型纤维素醚。
纤维素醚基础知识
合成原理
纤维素的醚化过程是在碱性条件下 进行，一般使用一定浓度的NaOH水溶 液。纤维素首先用苛性钠水溶液形成溶 胀的碱纤维素，接着与醚化剂进行醚化 反应。在混合醚的制备中，可以同时使 用不同种类的醚化剂，也可以采用间歇 加料的方式进行分步醚化。纤维素醚化 的基本原理基于以下的经典有机化学反 应（纤维素用Cell－OH代替）
十届全国人大常委会第十三次会议首次审议了《中 华人民共和国可再生能源法（草案）》;
我国每年未回收利用的可再生资源达300-350亿元; 以高分子领域为例, 在20世纪80年代是高分子时代，
大多数是人工合成高分子原料是石油和煤炭。据估 计目前世界石油总的储量才800多亿m3，每年要消 耗30多亿m3，煤炭也不会超过百年。 美国《植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想》 技术指南。 可以讲，开发新资源是全球性发展战略要求