纤维素醚制备工艺原理

编辑ppt
5
反应原理
CMC 的主要化学反应是纤维素和碱生成碱纤 维素的碱化反应以及碱纤维素和一氯乙酸 的醚化反应。
第一步:碱化: [C6H7O2(OH)3] n + nNaOH→[C6H7O2(OH)
2ONa ] n + nH2O
第二步:醚化: [C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nClCH2COONa
纤维素醚制备工艺原理
编辑ppt
1
纤维素醚
由纤维素制成的具有醚结构的高分子化合物。 纤维素大分子中每个葡萄糖基环含有三个羟基， 第六碳原子上的伯羟基、第二、三个碳原子上的 仲羟基，羟基中的氢被烃基取代而生成纤维素醚 类衍生物。
根据取代基的化学结构分类，可分为阴离子、 阳离子和非离子型醚类。随所用醚化剂的不同而 有甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄 基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、 氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素和苯基纤维 素等。
纤维素醚类品种繁多，性能优良，广泛用于 建筑、水泥、石油、食品、纺织、洗涤剂、涂料、 医药、造纸及电子元件等工业。
编辑ppt
3
一般工艺过程
（1）制备碱纤维素（碱化）：即天然纤维素 在一定条件下与NaOH 生成碱纤维素
（2）醚化：碱纤维素与醚化剂多相非均系反 应
（3）中和：用适当的酸中和未反应的碱
（4）产品分离：包括反应介质回收、分离、 粗产品精制纯化。
编辑ppt
7
水煤法工艺流程
编辑ppt
8
水媒法是早期用于生产 Na—C MC的 一种工艺方法。 将碱纤维素与醚化剂在游 离碱和水存在的条件下进行反应，即可得 到 Na — C MC。水媒法设备简单 、投资 少且成本较低 ，可制取中低档的 Na — CMC产品， 主要用于洗涤剂 、 纺织上浆、 粘合剂和石油工业等领域。
13
编辑ppt
14
气相法
编辑ppt
15
真空充氮气固法制取 H E C的生产过 程： 把反 应器抽成真空 ，充氮两次 ，加 入环氧乙烷，在真空度90640 Pa 、 27 ～ 3 2 摄氏度下反 应 3 ～ 3.5小 时 得 到产 品HEC。 此法虽然生产过程简单， 但环氧 乙烷消耗量大，反应时间较长， 最终产品 成本高。
编辑ppt
9
有机溶剂法
编辑ppt
10
溶媒法( 又称有机溶剂法) 的反应过程 是由碱化和醚化两个阶段组成 ( 与水媒法 相同) ， 但因介质不同， 两者的工艺过程 有较大的差别 。溶媒法省略了水媒法所 固 有的浸碱 、 压榨 、粉碎和老化等工序， 碱化、醚化均在捏合机中进行，
编辑ppt
11
水溶性非离子型纤维素醚
保护胶体等特性, 已被广泛应用在石油开采、涂 料、建筑、医药食品、纺织、造纸以及高分子聚
合反应等领域。40目过筛率≥99%;软化温度:135140℃ ;表现密度:0.35-0.61g/ml;分解温度:205210℃ ;燃烧速度较慢;平衡含温量:23℃ ;50%rh时 6%,84%rh时29%。
Biblioteka Baidu
编辑ppt
→[C6H7O2(OH)2OCH2COONa ] n + nNaCl
编辑ppt
6
工业上制造CMC主要有两种方法分别是 水煤法和溶剂法。
水煤法反应稳定性和均匀性差、副反应 多、导致醚化效率低额产品质量差。溶剂 法利用惰性有机溶剂为反应介质，克服了 水煤法的缺点。现已是当今纤维素醚生产 先进的工艺，广泛用于制造纤维素醚。
耐热、耐盐性比CMC好，其水溶液具有 表面活性，烷基醚还具有独特的热凝胶化 作用。这一类醚有烷基和羟烷基醚两大类， 工业上有代表性的商品前者为甲基纤维素 及其羟烷基改性衍生物，后者主要为羟乙 基纤维素，以及乙基羟乙基纤维素和羟丙 基纤维素等。
编辑ppt
12
（1）羟乙基纤维素
羟乙基纤维素(HEC) 是一种白色或淡黄色,无味、 无毒的纤维状或粉末状固体, 由碱性纤维素和环 氧乙烷(或氯乙醇) 经醚化反应制备, 属非离子型 可溶纤维素醚类。由于HEC 具有良好的增稠、悬 浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供
编辑ppt
16
液相法
编辑ppt
17
液相法法分为1.碱化和活化2.醚化两个 过程 ，此法生产 H E C的成本低 ，产品质 量高 ， 生产过程易于控制 ， 所以目前大 多数生产厂都采用此工艺。
编辑ppt
18
羟丙基纤维素
羟丙基纤维素 ( HPC) 是一种水溶性的 非离子型纤维素醚 ， 它是一种以天然纤维 素为原料经化学改性制得的半合成型高分 子聚合物 ， HP C具有热塑性、 胶结能力、 乳化能力、 发泡能力以及悬浮能力、 增稠 能力。HPC的浓溶液可以形成液晶， 具有 良好的 成膜性。HP C由于取代 比 HEC( 羟乙基纤维素) 充分，所以它有更好 的抗生物降解性能。
（5）后处理：包括调节溶解性能的表面交联 处理、干燥、粉碎和过筛。
编辑ppt
4
羧甲基纤维素（CMC）
羧甲基纤维素，是纤维素的羧甲基团取代产 物。根据其分子量或取代程度，可以是完全溶解 的或不可溶的多聚体，后者可作为弱酸型阳离子 交换剂，用以分离中性或碱性蛋白质等。羧甲基 纤维素可形成高粘度的胶体、溶液、有粘着、增 稠、流动、乳化分散、赋形、保水、保护胶体、 薄膜成型、耐酸、耐盐、悬浊等特性，且生理无 害，因此在食品、医药、日化、石油、造纸、纺 织、建筑等领域生产中得到广泛应用。
编辑ppt
19
反应过程
编辑ppt
20
羟丙基纤维素的生产工艺可分为非均相 法和均相法两类，和非均相法比起来，均 相法的优点是反应条件容易控制， 反应取 代较均匀。但是 目前，纤维素的非水溶剂 体系的均相反应由于溶剂回收和循环使用 仍存在一定问题 ，因此还没有实现工业化。
编辑ppt
21
编辑ppt
22
编辑ppt
2
性质
经醚化后的纤维素溶解性能发生显著变化， 可溶解于水、稀酸、稀碱或有机溶剂，溶解度主 要取决于三个因素：(1)醚化过程中所引入基团的 特性，引入的基团越大则溶解度越低，引入的基 团极性越强，纤维素醚越易溶于水；(2)取代度与 醚化基团在大分子中的分布情况。取代度在0～3 之间；(3)纤维素醚的聚合度，聚合度越高，越不 易溶解；