纤维素醚及其应用

纤维素醚及其应用

纤维素是一种天然高分子化合物，其化学结构是无水β—葡萄糖为基环的多糖大分子，在每个基环上有1个伯经基和2个仲经基。如果3个羟基完全被取代，则取代程度指标(Ds)数值为3，市售的产品其取代度在0.4一2.8之间。纤维素醚是由纤维素与NaoH反应后，再与各种功能单体如卤代烷烃、卤代烷基羧酸盐和卤代季钱盐等进行醚化反应，经水洗出副产物盐及纤维素钠而得到醚化产物。纤维素醚是纤维素的重要衍生物，可广泛应用于医药卫生、日用化工、造纸、食品、医药、建筑和材料等行业。

1 种类及制备

纤维素醚有两大类:一类是非离子型，如甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(Ec)、经乙基纤维素(HEc)、经丙基甲基纤维素(HPMC)等。另一类是离子型，如竣甲基纤维素(CMC)和聚阴离子纤维素(PAC)。

1.1 非离子纤维素醚

非离子纤维素醚主要是纤维素烷基醚，其制备方法是由纤维素与NaOH 反应后，再与各种功能单体如单氯甲烷、环氧乙烷、环氧丙烷等进行醚化反应，再经水洗副产物盐及纤维素钠而得到。主要有甲基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚、甲基羟丙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、氰乙基纤维素醚、羟丁基纤维素醚。其应用非常广泛。

1.2 阴离子纤维素醚

阴离子纤维素醚主要是羧甲基纤维素钠、羧甲基羟乙基纤维素钠。其制备方法是由纤维素与NaOH 反应后，再与一氯乙酸或环氧乙烷、环氧丙烷一起进行醚化反应，再经水洗副产物盐及纤维素钠而得到。

1.3 阳离子纤维素醚

阳离子纤维素醚主要有3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵纤维素醚。其制备方法是由纤维素与NaOH 反应后，再与阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或环氧乙烷、环氧丙烷一起进行醚化反应，再经水洗副产物盐及纤维素钠而得到。

1.4 两性离子纤维素醚

两性离子纤维素醚的分子链上既有阴离子基团又有阳离子基团，其制备方法是由纤维素与NaOH反应后，再与一氯乙酸与阳离子醚化剂3-氯-2 羟丙基三甲基氯化铵进行醚化反应，再经水洗副产物盐及纤维素钠而得到。

2 纤维素醚的性能及特点

2.1 外观特征

纤维素醚一般为白色或乳白色、无味、无毒、具有流动性的纤维状粉末，易吸潮，在水

中溶解成透明的粘稠状稳定胶体。

2.2 成膜性与粘结性

纤维素醚的醚化对其特性及性能，如溶解性、成膜能力、粘结强度和耐盐性有很大的影

响[3]。纤维素醚具有较高机械强度、柔韧性、耐热性和抗寒性，并与各种树脂和增塑剂有很

好的相容性，可用于制造塑料、薄膜、清漆、胶粘剂、乳胶及药物的包衣材料等。

2.3 溶解性

甲基纤维素溶于冷水，不溶于热水，也溶于部分有机溶剂；甲基羟乙基纤维素溶于冷水，

不溶于热水和有机溶剂。但甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素的水溶液在加热时，甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素会析出。甲基纤维素在45～60℃时析出，而混合醚化的甲基羟乙基纤维素析出温度提高到65～80℃。温度降低时，析出物重新溶解。

羟乙基纤维素和羧甲基羟乙基纤维素钠在任何温度的水中均可溶，在有机溶剂中不溶

（少数例外）。

2.4 增稠性

纤维素醚以胶体形式溶解于水中，其粘度取决于纤维素醚的聚合度。溶液中含有水合大

分子。由于大分子的缠绕，溶液的流动行为不同于牛顿流体，而是表现出一种随剪切力改变而变化的行为。由于纤维素醚的大分子结构，溶液的粘度随浓度的增加而迅速增加，随温度的升高而迅速降低。

2.5 可降解性

纤维素醚用于水相中。只要有水存在，就会生长细菌。细菌的生长导致酶菌的产生。酶

菌使纤维素醚相邻的未取代脱水葡萄糖单元键断裂，使聚合物分子量降低。因此，如果要把纤维素醚水溶液保存较长时间，就要在其中加入防腐剂，即使使用抗菌性纤维素醚也是如此。