纖維素醚的性質(zhì)及應(yīng)用

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1、纖維素醚的性質(zhì)及應(yīng)用引言目前，工業(yè)生產(chǎn)并獲得廣泛應(yīng)用的纖維素醚，幾乎都是水溶性的。純粹有機(jī)溶性的纖維素醚僅只剩下乙基纖維素(EC)及其羥乙基改性衍生物EHEC，而且與水溶性性纖維素醚比產(chǎn)量相當(dāng)少。水溶性纖維素醚主要品種，離于型的就是CMC一種，非離子型的有MC、HPMC、HEC、HPC和EHEC(有水溶性和有機(jī)溶性兩種規(guī)格，這里指的是水溶性規(guī)格)。它們各自有不同的特性，在各工業(yè)和制造業(yè)中用作增稠、分散穩(wěn)定、粘結(jié)及成膜等添加助劑。發(fā)揮獨(dú)特的作用。纖維素醚的性質(zhì)，當(dāng)然來源于纖維素鏈和取代基的化學(xué)物理性質(zhì)。最重要的是溶解性能和溶液的各種特性。溶解性能主要決定于取代基的物理和化學(xué)性質(zhì)、

2、數(shù)量和分布，而受鏈長和雜質(zhì)的影響不大。如增稠或流變學(xué)特性，在很大程度上依賴于取代度（DS或MS)的大小;溶液的耐鹽性、熱穩(wěn)定性、表面活性及膠體的穩(wěn)定作用等，基本上取決于取代基的化學(xué)性質(zhì)。溶液粘度主要由鏈長和鏈的形態(tài)決定，也于取代基的種類、數(shù)量及分布有關(guān)。各種水溶性纖維素醚除共同具有的水溶性外、還有各自獨(dú)特的性能從而決定了各自的應(yīng)用領(lǐng)域。纖維素的溶解性能眾所周知，纖維素分子鏈雖然含有大量水化性很強(qiáng)的OH基，但纖維素本身并不溶于水,而且在一般溶劑中也不溶解。這是因?yàn)槔w維素結(jié)構(gòu)有高度結(jié)晶性，單靠羥基的水化能力還不足以克服分子間強(qiáng)大的氫鍵與范德華力，所以在水中只是溶脹而不溶解。當(dāng)分子鏈

3、中引人取代基時(shí)，不但在取代點(diǎn)破壞了氫鍵，而且因相鄰鏈間取代基楔入破壞鏈間氫鍵。取代基體積愈大,拉開分子間的距離大、破壞氫鍵的效應(yīng)愈大。纖維素晶格被膨化后，溶劑就容易滲入進(jìn)去。低取代纖維素醚可溶干4%-8%NaOH溶液，而且溫度愈低(如接近0℃）愈有利于羥基水化，溶解度愈大。取代度增加時(shí)，晶格進(jìn)一步膨化，以致余下的氫鍵可以被羥基的水化作用克服，結(jié)果纖維素醚呈現(xiàn)水溶性。因此，開始有水溶性的取代度取決于取代基的大小，即使是憎水性取代基也無妨礙（如烷基纖維素）。隨著取代度增加，分子鏈上殘留OH基數(shù)量減少，OR〔取代荃)數(shù)量增多，水溶性減小，醇溶性增大。當(dāng)OR基比殘留OH基占優(yōu)勢時(shí)，纖維

4、素醚對有機(jī)溶劑的親和力增加，起先在極性有機(jī)溶劑中可溶，如溶于醇水溶液或醇類，以后逐漸轉(zhuǎn)向非極性有機(jī)溶劑可溶，如溶于醇烴混合物或烴類，水溶性喪失殆盡。纖維素醚溶解性能與取代度關(guān)系溶解性能MC,DSEC,DSPC,DSCMC,DSHEC,MSABABABABA4%~8%NaOH水溶液冷水水~醇混合物烴~醇混合物芳烴0.2~0.41.3~2.62.1~2.62.4~2.72.6~2.80.10.8~0.91.0~1.1——0.5~0.70.8~1.31.4~1.81.8~2.22.7~2.9—0.5~0.61.1~1.4—————1.51.8——0.5——0.05~0.250.3~0

5、.82.0~2.8———————0.251.5~2.51.6~2.6——水溶性纖維素醚具有典型的高聚物溶解特性，高離子強(qiáng)度或多價(jià)金屬離子存在對溶解性能或溶液粘度有不利影響。離子型醚如CMC影響較大，非離子型醚如HEC影響較小。高分子量纖維素醚的稀溶液具有較高的粘度，在一定溫度條件下，溶液粘度隨濃度變化是一種指數(shù)關(guān)系?？傊?，纖維素醚的溶解性能及其溶液的許多特性，主要依賴于取代基和殘留羥基以及它們的分布綜合起來的影響，后者尤為重要。愈是均勻的產(chǎn)品，溶解性能愈好羥甲基纖維素的性質(zhì)和應(yīng)用羧甲基纖維素是一種陰離子型聚合物電解質(zhì)，由氯乙酸鈉與堿纖維素反應(yīng)制得，簡稱為CMC。商品CMC取代度

6、范圍在0.4-1.2,根據(jù)純度不同，外觀為白色或灰白色粉末，溶解于冷水和熱水。按取代度、溶液黏度和純度不同，商品有許多規(guī)格型號性質(zhì)表10-9為美國HeculesInc生產(chǎn)的CMC(DSO.7)的典型性質(zhì)性質(zhì)指標(biāo)性質(zhì)指標(biāo)聚合物粉體Na-CMC含量（干基）/%≥濕含量/%≤變色溫度/℃炭化溫度/℃表觀密度/（g/ml）生物耗氧（保溫5天）/（ug/g)高黏度型低黏度型99.58.02272520.751100017300溶液（2%)密度（25/℃）/（g/cm3）折光率PH值表面張力（1%溶液）/（mN/m）薄膜密度/（g/ml）折射率1.00681.33557.5711.591.

7、515加熱CMC溶液，粘度隨溫度升高而降低，只要溫度不超過50℃，這種效應(yīng)是可逆的。因?yàn)殚L時(shí)間處于較高溫度下，溶液中的堿性物質(zhì)會(huì)引起CMC降解。溶液粘度在較廣范圍pH值內(nèi)保持正常，但最穩(wěn)定范圍在pH7~9之間。隨pH值減小溶液酸化，CMC由鹽型逐漸轉(zhuǎn)變成不溶于水的酸型從溶液中析出，pH值在4以下大部分鹽型轉(zhuǎn)變成酸型并形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沉淀出來。一般說來，CMC的DS高與鹽類相容比較好，將鹽加入CMC溶液的效果比在鹽水中溶解CMC要好.眾所熟知，聚合物溶液粘度主要依賴于聚合物的分子量（或聚合度）