桑枝皮羧甲基纤维素钠的制备及其表征_曹静.pdf

桑枝皮羧甲基纤维素钠的制备及其表征 摘 要 桑枝皮是一种极具开发潜力的天然再生资源。本研究以桑枝皮为原料，采用 100°C 高 温常压二次碱煮脱胶以及漂白工序，制得了桑枝皮纤维，其中 α-纤维素含量为 96.14% 。化 学脱胶后的桑皮纤维中，半纤维素、果胶和木质素等杂质的含量已经非常低了，FT-IR 和 XRD 的结果也证明了脱胶过程中这些杂质的去除。随后对桑枝皮纤维素进行碱化、醚化， 通过正交试验，得到了制备羧甲基纤维素钠(CMC)的最佳制备工艺。本实验通过调节醚化 温度等工艺条件制备了取代度在 0.5~1.0 之间的桑枝皮羧甲基纤维素钠，并根据行业标准 QB/T 2318-2007 《牙膏用羧甲基纤维素钠》检测了CMC 的理化指标。FT-IR 谱图表明纤维 素分子的羟基与氯乙酸发生了化学反应，分子中的部分羟基氢被羧甲基所取代。因此，CMC 的晶体结构与纤维素也有所差别，热分解温度为 320°C，低于纤维素的 380°C，但是仍然 高于 300°C，具有较好的热稳定性能。由此看来，桑枝皮纤维可以作为一种富含纤维素的 原料。 黏度是 CMC 最重要的技术指标之一，其数值与产品取代度、浓度及时间、剪切速率等 因素有关。而这些参数的改变也将会对其应用过程中的稳定性产生影响。本文研究分析了 取代度、浓度、时间、pH 值、盐浓度等对 CMC 黏度的影响。结果表明，利用桑枝皮制得 的 CMC 水溶液呈假塑性流体特性，其黏度随产品取代度、浓度的增加而增加，且黏度较 高，长时间内可保持黏度稳定。pH=8 时，黏度达到最大值，盐黏比随NaCl 含量的增加而 降低，浓度大于 6%时有所回升。由于高取代 CMC 分子链上取代基分布更均匀，在盐溶液 中黏度下降程度小，其抗盐性较好。高取代度CMC(DS=0.97) 的酸黏比随着NaCl 含量的增 加先增大后减小，AVR 值在 NaCl 的浓度为4%左右时达到最大值。各项检测结果显示，用 桑枝皮制备的 CMC 能够达到日用化工中的洗涤剂、牙膏以及纺织品生产应用的标准，可 以作为替代棉短绒制备CMC 的原料。 在造纸工业中，CMC 可加入纸浆内有效提高纸页的物理强度。因为纤维带负电荷，于 是 CMC 应用时需要通过其它阳离子助剂才能吸附到纤维的表面，本实验选用阳离子聚丙 烯酰胺(CPAM)与取代度为 0.97 和 0.52 的桑枝皮 CMC 共同使用。结果表明，DS=0.97 的 桑枝皮 CMC 样品增强效果比 DS=0.52 的要好，加入量为0.8 (w/w)%时抗张指数最大，为 51 N·m/g；加入量为绝干浆的 0.4 (w/w)% 的纸页伸长率从纯纸浆的2.35 %增加到 2.74 % 。 I 高取代度 CMC 与 CPAM 共同使用，加入量为绝干浆的 0.8 (w/w)%时，耐破度提高最多； 加入 0.4 (w/w)% CMC 时，撕裂度和耐折度增加最大。低取代度 CMC 样品增强效果较差 一些。 关键