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纤维素的醚化反应
纤维素的醇羟基能与烷基卤化物在碱性条件下起醚化反应生成相应的纤维素醚。纤维素醚早在20世纪初就成功合成了。起初生产的纤维素醚主要是有机溶剂型的,而后逐步向水溶性醚类发展。目前,纤维素醚已广泛用于油田、涂料、化工、医 、食品、造纸和建筑等工业,具有广阔的发展前景。
纤维素醚是以天然纤维素为原料,经过醚化得到的一类多种衍生物的总称。作为主要原材料,纤维素的来源、种类、处理方法和工艺过程对纤维素醚的合成、应用有决定性影响。目前世界范围的纤维素醚每年生产能力为60多万吨,其中非离子型纤维素醚约20万吨,离子型纤维素醚40多万吨,其生产主要分布在发达,是种类繁多、应用领域宽广、生产量大、研究价值高的一种纤维素衍生物,其用途涉及工业、农业、日用化工、环境保护、航空航天及国防等诸多领域。
纤维素醚的结构
每一个β-D脱水葡萄糖单元(纤维素的重复单元)上C(2)、C(3)、C(6)位上取代一个基团,即多可有三个醚基团。由于纤维素大分子存在链内、链间氢键,其很难溶解在水和几乎所有的有机溶剂中。经过醚化引入醚基团,破坏了分子内、分子间氢键,改善了其亲水性,使其在水介质中的溶解性能大大提高。
一般醚化取代基是低分子量烷基基团(1-4个碳原子)或羟烷基基团,还可能接着被其它功能基团取代,如羧基或氨基取代20。取代基可能是一种、两种或多个不同种类。沿着纤维素大分子链,每个葡萄糖单元的C(2)、C(3)和C(6)位上的羟基按照比例不同而被取代。严格来讲,纤维素醚一般没有确定的化学结构,除了那些完全被一种类型基团取代(三个羟基全被取代)的产品。而这些产品只能够作为实验室分析研究用,并没有商业价值。HEC可使水的表面张力略微下降,但由于HEC的表面能小于MC的表面能,因此仅引起少量的泡沫出现,这些泡沬可以用普通的消泡剂轻易地加以抑制。HEC形成薄膜很透明,并且可采用普通试剂如甘油、山梨醇或聚乙二醇在5%~30%用量下增塑。HEC薄膜吸收空气中水分的过程是可逆的,其大小与空气中湿度有关。HEC制备的薄膜通常是水溶性的,通过与二醛、脲一三聚氰胺一甲醛树脂交联,得到暂时性的或性的防水物质,这些物质在浇注前必须在HEC溶液中加入足够的量。HEC在酶作用下会发生降解,使黏度降低。用一定条件下酶进攻前后HEC溶液的黏度变化衡量抗生物降解性。通过改变HEC的分子结构以提高其抗酶降解的能力。只有当HEC取代度非常高、取代基分布均匀时才能保护HEC少受纤维素酶的攻击。这样的产品称为“生物稳定”,是涂料配方所希望达到的性能。
羟乙基纤维素的应用
由于HEC具有上述性能,因此被广泛应用于涂料、石油、建筑、食品、医 、日用化工、高分子聚合及纺织工业等领域。目前国外比较知名的品牌有美国亚什兰( Aqualon)公司的 Latosol250和 DOw Union Carbide公司的 Cellusize QP,以及日本信越(原德国科莱恩)的 Tylose H。
羟乙基纤维素在建材领域的应用
涂料是HEC大的应用领域。HEC在乳胶涂料生产过程中作为分散剂、增稠剂和颜料助悬剂,使产品黏度稳定,减少结块,漆膜光滑平整,还可使乳胶涂料具有较好的流变性,经受较高的剪切强度,并能提供良好的流平性,耐刮痕性和颜料均匀性。同时,HEC有极好的施工性,用HEC增稠的油漆可用刷涂、滚涂、填嵌、喷涂等施工方法,具有省力、不易滴落及流挂、飞溅少等优点。HEC有极好的展色性,对大多数着色剂及连络料具有极好的混溶性,使配制的乳胶漆有极好的颜色一致性及稳定性。另外HEC还可以用于止血纱布。由于羧基或羧甲基纤维素类可溶性止血纱布为离子型,这类纱布溶解后的酸性还可能引起神经纤维变性,不能在外周神经周围直接大量使用。同样,其不能与碱性 物或其它受酸性影响的 物配伍使用,因此这类止血纱布的应用受到限制。而HEC对盐析、凝聚作用不敏感,性质极为稳定,与各种 物均可配伍应用,因此,HEC可溶性止血纱布是一种较为理想的止血材料。
羟乙基纤维素在日化领域的应用
由于非离子型HEC比离子型CMC在成膜、抗酶、保湿、pH稳定性等方面性能优越,因此在日用化学品领域的应用范围正在不断扩大,在洗涤剂、液体肥皂、护发香波、发乳、营养性乳液以及脂、霜、露、膏等产品中已被普遍使用。
CMC对高浓度离子比较敏感,会降低CMC黏合性能,在高品质、特殊功效牙膏中受到了限制。HEC作为黏合剂,增强了黏合剂抗高浓度离子的性能,使膏体的储存稳定性大大提高,延长了牙膏的存放时间。牙膏制造商可以在高盐牙膏中复合使用CMC和HEC,使品成本变化不大。应用于牙膏的HEC的黏度规格为6Pas(2%水溶液,25℃, Brookfield黏度计)。
HEC对电解质有极好的耐溶性,其溶液在高浓度盐类下稳定,用HEC作为皂基类沐浴露的增稠剂是佳的选择,此类HEC的黏度规格为30Pas(2%水溶液,25℃, Brookfield黏度计)。加入洗手液中的消毒剂和杀菌剂在水溶液中的溶解度相差很大,使用HEC可以形成均匀稳定的乳化体系,此类HEC的黏度规格为30Pas(2%水溶液,25℃, Brookfield黏度计)。HEC在油/水或水/油的音霜类护肤产品中可起到乳化、增黏和稳定作用,此类HEC的黏度规格为100Pas(2%水溶液,25℃, Brookfield黏度计),用量为0.1%~0.5%。纤维素醚是有用的上浆剂,经常使用的是CMC和HEC,粗品的CMC就能够用于纺织上浆。CMC在浆洗工序上用于织物上浆,具有容易退浆的独特的地方,CMC也常和淀粉联合使用,退浆然后只孕育发生少量的废水。
HPMC的增稠、分高、悬涪粘结和保持水分等性能还可以被广泛应用于其他方而,例如在开采石油和天然气工业方面,可以作为一种压裂液中的增稠剂、悬浮剂和分离剂使用,在拥塞堵闭油井的混凝土组分中作为水分调节剂使用:在合成纤维织物去污剂组分中,加入羟内基甲基纤維素可以提高抗污能力等。
为了防止在PvC聚合反应早期液滴间和反应中后期聚合物颗粒之间的聚并,系统每每加入分离剂和不变剂。分高剂、不变剂和拌和的速度直接影响悬浮聚合物的均等粒径、粒径的漫衍、颗粒的形态和颗粒内部结构等。
HPMC水溶液或醇溶液具有似的粘性,用它做黏合剂,能在颗粒外貌形成一层薄膜,有利于 物的不变性,出格适合于对不不变 物做黏合剂:HPMC具有外貌活性,它可以兴许有效的提难度大溶性 物的改善,改善片剂的质量:HPMC具有杰出的成膜性质,所成的膜透明、坚韧,生产时不容易粘连,尤其是对于易吸潮、不不变的 物,用此做断绝层可大大提高 物的不变性,防止 片儿变色。
热水法:在容器内加入所需量2/3的80℃以上的水,由于HPMC不消融在热水里,故而开始的一段时间HPMC可以兴许匀称的分高在热水中:然后定容,置于冷水或冰水中不断拌和至孕育发生粘度。
纤维素隧在乳浊液及修建筑材料料中主要用作增稠剂,使漆片达到抱负的保存和动工粘
度,而不至于在存放的时候严重分层或使用过程中滴落、流挂。由于纤维素醚极强的吸水能
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