生物质纤维素的物理化学性质课案.ppt

* 乙基纤维素醚 (EC) 主反应： Cell-OH·NaOH+CH3CH2Cl Cell-OCH2CH5+NaCl+H2O 副反应：C2H5Cl+NaOH C2H5OH+NaCl C2H2OH+C2H5Cl C2H5OC2H5+HCl HCl+NaOH NaCl+H2O 3.3.2 制备 3.3.2 制备 EC 的制造方法与 MC 相似，纤维素用40%-50% NaOH溶液处理生成碱纤维素，压去过量的碱液，然后与氯乙烷在高温高压下反应。由于氯乙烷的沸点低（常压下13℃），高温下反应压力很高，反应温度为110-140℃时，压力为1.01*106-1.52*106Pa，反应时间为8-18h。工业上反应温度可达176-204℃。物料配比、反应温度、压力、时间都会影响EC中乙氧基含量和产物性质。 纤维素的粉碎（粒度40-60μm）、加入有机稀释剂（如甲苯、异丙醇）、隔氧措施等都有利于提高醚效和产品的均一性。 3.3.3 用途 主要用作耐寒涂料，还可用于耐寒塑料，在-60℃ 仍能正常使用。也可用做耐熔涂层、电容器中的涂层、可剥塑料等，尤其在航空工业方面应用较多。 3.4 羟乙基纤维素 羟乙基纤维素（HEC）是世界上生产量仅次于CMC的一种水溶性纤维素醚，生产规模较大的几家工厂都在美国、英国、荷兰和德国，如Hercules Union Carb Hoechst等。 3.4.1 羟乙基纤维素的性能 ⑴ 溶解性能 羟乙基纤维素（HEC）是一种白色或淡黄色的无味、无毒的纤维状或粉状固体。一般可分为碱溶性和水溶性2种类型，具有不同的粘度。在工业生产中，以水溶性HEC用途最广，以美国U.C.C公司生产的Cellsize HEC为例，按粘度大小共有12个品种。 ⑵ 可混用性 水溶性HEC可在溶液中与多数水溶性树脂相混用，并可形成清晰、均匀、高粘度的溶液。 完全可以混用的有：羟丙基甲基纤维素，羧甲基纤维素钠盐，藻朊酸钠，糊精，阿拉伯树胶，刺梧桐树胶。 部分可以混用的有：淀粉、淀粉衍生物，甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇，酪朊。 ⑶ 溶盐性 HEC对电解质有极好的耐溶性。由于它是非离子型的，在水介质中不离子化，其溶液含有高浓度盐类而稳定不变，它不像其它阴离子纤维素衍生物在溶液中与重金属离子反应会出现析出。HEC的非离子性质，使它成为在含有高浓度的电解质溶液时独特的凝胶增稠剂。低粘度的HEC可比高粘度的HEC混用更多的盐类。在一般盐类中，如将氯化钠、硫化钠、重铬酸盐、硝酸盐、过硼酸盐等加入HEC水溶液中均不会析出。 3.4.2 羟乙基纤维素的制备方法 羟乙基纤维素的制备方法有气相法和液相法2种工艺路线。气相法在反应过程中不加添加剂或稀释剂，碱纤维素和环氧乙烷在气相中反应。而液相法是在稀释剂（如丙酮、异丙醇、叔丁醇或它的混合液）的存在下进行反应，产品在稀释剂中可保持不溶解。这2种路线各有利弊，如气相法工艺简单、操作方便，但环氧乙烷消耗量大；液相法增加了稀释剂的回收工艺，因此设备投资多，工序较复杂，但环氧乙烷消耗量低。 羟乙基纤维素制备工艺流程图（蓝色箭头）： 精制棉短绒或浆粨 粉碎 醇洗 中和 醚化反应 浸渍 压榨 醇洗 离心分离 真空干燥 粉碎 成品包装 氢氧化钠 碱液回收 环氧乙烷 溶剂回收 乙酸 溶剂回收 溶剂回收 溶剂回收 4. 其他纤维素醚类 4.1 酯醚类 除醚化外，纤维素的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胶粘剂、片剂崩解剂或片剂涂层材料。 4.2 氰乙基纤维素 以丙烯腈为醚化剂，采用均相两步法工艺即把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、干燥等工序得成品。随着氰乙基取代度的不同，性质有异，取代度为0.2-0.3，具有碱溶性，有良好的耐热降解性；为0.7-1.0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；为2.6-2.8时具有特殊的电性能，它既不溶于水也不溶于碱而溶于有机溶剂中。 5. 纤维素醚类的应用 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）悬浮或乳胶的稳定性；