羧甲基纖維素鈉的制備與表征

1、 PAGE46 / NUMPAGES46 摘要羧甲基纖維素鈉（簡稱CMC）是以精制短棉為原料而合成的一種陰離子型高分子化合物。分子量6400（1000），具有優(yōu)良的水溶性與成膜性，廣泛應(yīng)用于石油、日化、輕工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中，被譽(yù)為“工業(yè)的味精”。1989年4月化工部曾將CMC-Na列為“新領(lǐng)域精細(xì)化工八五規(guī)劃產(chǎn)品”。CMC-Na生產(chǎn)發(fā)展到今天，合成方法主要有兩種，一種是水煤直接法（噴堿法），另一種是采用有機(jī)溶媒體的溶媒法，由于后者具有用堿量少，醚化時間短，醚化劑利用率高等特點(diǎn)，因此目前已被廣泛采用。然而目前國內(nèi)使用的CMC-Na普遍存在著合格率較低，成本大幅度上升，新產(chǎn)品開發(fā)緩慢等問題。衡

2、量CMC-Na質(zhì)量的主要指標(biāo)是取代度（DS）和粘度，一般來說，DS不同，則CMC-Na的性質(zhì)也不同；取代度增大，溶液的透明度及穩(wěn)定性也越好。據(jù)報(bào)道，CMC-Na取代度在0.7-1.2時透明度較好，其水溶液粘度在pH為6-9時最大，為保證其質(zhì)量，除選擇醚化劑外，還必須考慮影響取代度和粘度的一些因素，例如堿與醚化劑之間的用量關(guān)系、醚化時間、體系含水量、溫度、pH值、溶液濃度等。本文目的旨在降低成本，提高質(zhì)量，通過從幾大因素堿化溫度、醚化溫度、堿化時間、醚化時間、堿的濃度、醚化劑配比分別合成，并檢驗(yàn)各種產(chǎn)品的性能，進(jìn)而得出合成CMC-Na的最佳工藝條件。關(guān)鍵詞：溶媒法；粘度；醚化劑；最佳工藝條件Ab

3、stractSodium carboxymethyl cellulose （CMC）is an anionic polymer pound posed by refine short cotton, whose molecular weight is 6400（1000）, highly water-soluble and good film-forming property. It is widely used in the industries of petroleum, daily chemicals, light industry, food and pharmaceuticals,

4、which is renowned as the “Aginomoto of Industries”. The Ministry of Chemical Industry ranked CMC-Na as the project product in fine chemical industry of the “Eighth Five-year Plan”. So far, two synthetic methods of CMC-Na have been developed, one of which is direct pounding of coal and water (Alkali

5、Spraying) and the other is organic solvent. The lower alkali charge, shorter etherification process and high-efficient utilization of etherifying agent, the latter method is adopted widely. But lower quality, increasing production cost and slow development of new product are the mon problems resided

6、 in the domestic CMC-Na.The main indexes to assess the quality of CMC-Na are degree of substitution (DS) and viscosity. Generally, DS determines the property of CMC-Na; the more the degree of substitution, the better the transparency and stability of the solution. It is said the transparency of CMC-

7、Na is higher when the DS is in 0.7-1.2, and the viscosity is at the highest when pH is 6-9. To ensure the quality, apart from etherifying agent, the factors affecting the DS and viscosity shall also be taken into account, such as the relationship between alkali and the amount of etherifying agent, h

8、ow long etherification lasts, content of water in the system, temperature, pH and concentration of solution.This thesis aims to seek ways to reduce the production cost and improve the quality of CMC-Na. The mon factors, such as temperature of alkalization and etherification, time for alkalization an

9、d etherification, concentration of alkaline and ration of etherifying agent are respectively used to synthesize CMC-Na in order to find out the best processing conditions for synthesis of CMC-Na.Key word：organic solvent；viscosity；etherifying agent；the best processing conditions for synthesis 第一章 緒論1

10、.1 纖維素醚類發(fā)展歷史纖維素是三大天然高分子種類之一,主要來源于自然界中的棉花、麻、麥稈、甘庶渣和樹木等植物,是大自然中可以取之不盡的可再生資源。在高分子化學(xué)發(fā)展的初期,纖維素曾是主要的研究對象。纖維素的分子結(jié)構(gòu)中存在著大量的羥基,羥基是纖維素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要官能團(tuán)。纖維素是大分子多糖，分子量從50000到2500000不等，即葡萄糖基的含量從300到15000不等.以纖維素為原料的產(chǎn)品廣泛的應(yīng)用于食品，紡織，塑料，電工以及醫(yī)藥方面。纖維素因其分子之間存在氫鍵，在常溫下很穩(wěn)定，不溶于水且不溶于一般的有機(jī)溶劑，例如乙醇、丙酮、苯等。纖維素在加熱條件下，到150攝氏度時會逐漸脫水焦化。天然纖維

11、素因其復(fù)雜的生物合成過程，使一部分分子鏈無法結(jié)晶在晶區(qū)中而成為非晶區(qū)，所以纖維素具有晶區(qū)和非晶區(qū)兩大結(jié)構(gòu)。當(dāng)纖維素受到化學(xué)，物理，機(jī)械和微生物的作用時，分子鏈上的糖苷鍵和分子鏈上的碳-碳鍵斷裂，引起纖維素的降解，造成纖維素的化學(xué)、物理及機(jī)械性質(zhì)等的變化。工業(yè)上纖維素的降解十分重要，在纖維素醚工業(yè)上，堿纖維素的降解程度影響最后產(chǎn)品粘度和其他性能的主要參數(shù)。纖維素衍生物是通過對纖維素進(jìn)行物理或化學(xué)方法處理而制成的具有廣泛用途的高分子產(chǎn)品。纖維素衍生物是通過對纖維素進(jìn)行物理或化學(xué)方法處理而制成的具有廣泛用途的高分子產(chǎn)品。纖維素衍生物主要分為三類：纖維素醚類，纖維素酯類以及纖維素醚酯混合衍生物，其中用

12、途最廣泛，種類最多，需求量最大的是纖維素醚類產(chǎn)品。纖維素醚類是纖維素與化合物發(fā)生醚化反應(yīng)的產(chǎn)物，根據(jù)反應(yīng)中取代基的結(jié)構(gòu)，大致可以分為陰離子纖維素醚類，陽離子纖維素醚類以及非離子型醚類。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所用的醚化劑的不同，具體有甲基纖維素，羥甲基纖維素，乙基纖維素，羥乙基纖維素等。纖維素醚類一般是以天然纖維素為原料，經(jīng)過堿化和醚化反應(yīng)而制得的。從19世紀(jì)后期，隨著硝化纖維素和醋酸纖維素的合成，陸續(xù)開發(fā)了很多纖維素醚類產(chǎn)品。Suida在1905年用硫酸二甲酯做醚化劑與表面處理的堿纖維素作用，開始了纖維素醚的新紀(jì)元。1912年Lilienfeld在實(shí)驗(yàn)室同樣用硫酸二甲酯作為醚化劑，制的醚化度較低可以溶于

13、冷水的乙基纖維素，隨后又制得了醚化度較高的可溶于乙醇的乙基纖維素。Hubert和Jansen分別在1920年和1921年在實(shí)驗(yàn)室研制出了羥乙基纖維素和羧甲基纖維素。隨后Gomberg和Bucher在此基礎(chǔ)上又制得芐基纖維素。纖維素醚的種類繁多，目前具有商品生產(chǎn)意義的品種有幾十種，歸納起來主要分為“水溶性的”和“有機(jī)溶性的”兩大類。按取代基團(tuán)的化學(xué)屬性分為“離子型的”和“非離子型的”兩大類。常見的水溶性商品纖維素醚產(chǎn)品有：羧甲基纖維素，羧甲基羥乙基纖維素，甲基纖維素，羥丙基纖維素等。常見的有機(jī)溶性商品纖維素醚產(chǎn)品有：乙基纖維素，芐基纖維素，氰乙基纖維素等。1.2羧甲基纖維素鈉的合成和結(jié)構(gòu)羧甲基纖

14、維素是在天然纖維素的基礎(chǔ)上，經(jīng)過堿化反應(yīng)和醚化反應(yīng)所制得的一種具有羧甲基結(jié)構(gòu)的纖維素醚類衍生物，分子上的羧基和鈉離子結(jié)合成鈉鹽，即羧甲基纖維素鈉（Na-CMC），習(xí)慣上稱為羧甲基纖維素鈉CMC2，是一種陰離子型醚。羧甲基纖維素鈉一般為粉末狀的固體，有時也可以呈現(xiàn)顆粒狀或纖維狀，顏色為白色或淡黃色，沒有特殊的氣味，是一種大分子化學(xué)物質(zhì)，CMC具有很強(qiáng)的引濕性，能溶于水中，在水中形成透明度很高的粘稠溶液。CMC不溶于一般的有機(jī)溶液，例如乙醇，乙醚，氯仿及苯等，但可以溶于水，CMC直接溶于水中速度較為緩慢，但溶解度還是很大的，并且CMC的水溶液具有一定的粘度。固體CMC在一般環(huán)境下較穩(wěn)定，因?yàn)榫哂幸?/p>

15、定的吸水性和引濕性，在干燥的環(huán)境下，可以長期保存3，4。從1921年羧甲基纖維素鈉首次在實(shí)驗(yàn)室制備出來，經(jīng)過十幾年后，直到1935年才首次發(fā)現(xiàn)在將CMC添加到合成洗滌劑中可以提高洗滌劑的洗滌效果，因此在1940年的時候，德國I.G.Farbenindustrie公司Kalle工廠首次通過水煤法生產(chǎn)出了羧甲基纖維素鈉，并作為明膠，阿拉伯膠等代替品出售，同時廣泛用于洗滌劑中，得到了很大的發(fā)展。1943年的時候美國Hercules公司開始了羧甲基纖維素鈉的工業(yè)生產(chǎn)5，1944年的時候，日本也開始了CMC的工業(yè)生產(chǎn)。我國建國后1958年首次在某賽璐璐廠開始工業(yè)生產(chǎn)。羧甲基纖維素鈉的分子結(jié)構(gòu)單元如下圖1

16、-2：圖1-2 CMC的分子結(jié)構(gòu)單元圖羧甲基纖維素鈉主要是以纖維素為原料，進(jìn)行堿化和醚化反應(yīng)生成的，其主要的化學(xué)反應(yīng)有兩步，第一步纖維素與一定濃度的氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，生成堿纖維素，目的在于制得的堿纖維素具有高度的反應(yīng)性，為其后的醚化反應(yīng)做準(zhǔn)備；第二步，堿纖維素與一氯乙酸發(fā)生醚化反應(yīng)，其目的在于一氯乙酸中的羧甲基取代纖維素上的羥基，其化學(xué)反應(yīng)式如下6，7，8，9：堿化 纖維素與一定濃度的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成堿纖維素：醚化 堿纖維與一氯乙酸的醚化反應(yīng)：同時，因?yàn)閴A液的存在，使得一氯乙酸發(fā)生如下水解副反應(yīng)：正是因?yàn)樯鲜龈狈磻?yīng)的存在，一方面消耗了堿液和醚化劑，另一方面使得羧甲基纖維素鈉中含有羥乙酸

17、鈉，氯化鈉和乙醇酸等雜質(zhì)，影響了產(chǎn)物的純度，使得羧甲基纖維素鈉的純度難以得到大幅度的提高，其應(yīng)用X圍也受到了一定的影響。1.3羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝發(fā)展羧甲基纖維素鈉的工藝生產(chǎn)經(jīng)歷了三個階段，第一個階段即最初投入工業(yè)生產(chǎn)的時候，都是選用水媒法進(jìn)行生產(chǎn)的。水媒法主要是以水為反應(yīng)介質(zhì)生產(chǎn)和制備羧甲基纖維素。水媒法因?yàn)槠錈岱稚⒙瑐髻|(zhì)不均勻，生產(chǎn)中醚化劑使用效率過低，整個生產(chǎn)得到的產(chǎn)品取代不均勻，而逐漸被淘汰，目前水媒法主要用于生產(chǎn)低檔級，粗制級和工業(yè)級的羧甲基纖維素。溶媒法的出現(xiàn)很好的解決了水煤法的弊端，以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，既提高了散熱速度，又加快了醚化劑的分散速度和反應(yīng)速度，提高了醚化劑的效

18、率。溶媒法的發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段，一是捏合法，二是淤漿法。捏合法主要是以捏合機(jī)為反應(yīng)釜，其有機(jī)溶劑的用量較少，淤漿法則是將堿化和醚化分開反應(yīng)且有機(jī)溶劑較多的一種生產(chǎn)方式。隨著羧甲基纖維素生產(chǎn)工藝的發(fā)展，溶液法制備羧甲基纖維素的研究越來越多，但因?yàn)槔w維素的溶劑較少，且成本較高，目前還沒有形成產(chǎn)業(yè)化。1.3.1水媒法水媒法（Aqueous Medium Process）是羧甲基纖維素鈉工藝制備方式中較為早期的一種生產(chǎn)工藝，在此工藝中，堿纖維素和醚化劑在含有游離氫氧根離子的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程中以水作為反應(yīng)介質(zhì)，不含有機(jī)溶劑4，11。水媒法生產(chǎn)工藝簡單，設(shè)備要求不高，投資較少，但同時因?yàn)槠渖a(chǎn)工

19、藝的簡單，制備的羧甲基纖維素鈉純度不高，只能用于工業(yè)用途，例如石油鉆井，建筑等行業(yè)4，11。水媒法制備羧甲基纖維素鈉其最大的缺點(diǎn)在于反應(yīng)過程中的熱量傳輸不迅速，而且系統(tǒng)中存在大量的水份，醚化反應(yīng)的副反應(yīng)，即醚化劑的水解程度會大大加劇，生產(chǎn)所得的羧甲基纖維素鈉含有大量的雜質(zhì)，達(dá)不到更高的品質(zhì)要求4，10。其工藝流程如下圖1-3-1所示：圖1-3-1 水媒法制備CMC工藝流程圖1.3.2溶媒法溶媒法（Solvent Process）即有機(jī)溶劑法，在水媒法的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的以有機(jī)溶劑代替水作為反應(yīng)介質(zhì)的一種生產(chǎn)工藝1。堿纖維素和一氯乙酸在有機(jī)溶劑中進(jìn)行堿化反應(yīng)和醚化反應(yīng)的一種工藝1.按照反應(yīng)介質(zhì)的

20、用量，可以分為捏合法（Dough Process）和淤漿法（Slurry Process）1。淤漿法所用的有機(jī)溶劑的量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于捏合法，捏合法使用的有機(jī)溶劑的量為纖維素量的2-3倍,而淤漿法所用的有機(jī)溶劑的量為纖維素的10-30倍。淤漿法制備羧甲基纖維素鈉時，反應(yīng)固體物在體系中淤漿狀或懸浮狀態(tài)，所以淤漿法也稱為懸浮法1。溶媒法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在有機(jī)溶劑的使用上，有機(jī)溶劑的參與使得整個反應(yīng)中傳熱速度增加，傳質(zhì)均勻，發(fā)生反應(yīng)的時間大大減少，同時主反應(yīng)的程度加大，副反應(yīng)也逐漸漸漸少，一氯乙酸的醚化效率大大提高，與水媒法相比，可提高10%-20%10。同時溶媒法使得反應(yīng)的穩(wěn)定性和均勻性大大增加了，產(chǎn)品的

21、取代度和取代均勻性有了較大的提高，是目前羧甲基纖維素鈉的主要制備工藝10。溶媒法的缺點(diǎn)在于溶媒法使用大量的有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑的使用使得工藝成本增加，物料消耗增大，并需要增加有機(jī)溶劑的回收分離等裝置。溶媒法制備CMC的生產(chǎn)工藝如下圖1-3-2。圖1-3-2 溶媒法制備CMC的工藝圖1.3.3淤漿法淤漿法（Slurry Process）是生產(chǎn)羧甲基纖維素鈉的最新工藝。淤漿法不僅可以生產(chǎn)高純度的羧甲基纖維素鈉，還可以制備取代度較高，取代均勻的羧甲基纖維素鈉。 淤漿法的生產(chǎn)工藝過程大致如下：將已磨成粉末狀的棉漿泊送到裝有異丙醇的立式堿化機(jī)中，邊攪拌邊加入40%-50%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行堿化，堿化溫度為

22、20攝氏度左右。堿化后，用泵輸送物料到立式醚化機(jī)中，加入氯乙酸的異丙醇溶液，醚化溫度在65攝氏度左右。根據(jù)具體產(chǎn)品的用途及質(zhì)量要求，可以調(diào)整堿化濃度，堿化時間，醚化劑的用量和醚化時間等工藝參數(shù)10。 淤漿法因使用大量的有機(jī)溶劑作為堿化反應(yīng)和醚化反應(yīng)的介質(zhì)，因此具有許多新特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：粉末狀纖維素在異丙醇中充分分散，形成懸浮狀，經(jīng)過堿化反應(yīng)后生成均勻的堿纖維素，均勻的堿纖維素有利于在取代反應(yīng)中取代基的均勻分布，同時醚化反應(yīng)時的醚化劑也可以快速的，均勻的進(jìn)入到堿纖維素分子間進(jìn)行醚化反應(yīng)，制得的羧甲基纖維素鈉取代分布均勻，且溶于水后，溶液無混濁現(xiàn)象。反應(yīng)時使用大量的沸點(diǎn)較高的異丙醇（沸點(diǎn)84.3攝氏度

23、）作為反應(yīng)介質(zhì)，溶劑與纖維素的體積質(zhì)量比較大，同時保持了堿化和醚化反應(yīng)的溶劑比不變。原料消耗低，堿化劑和醚化劑的用量通過具體的調(diào)節(jié)，可以控制和減少副反應(yīng)的發(fā)生，節(jié)約一氯乙酸的消耗13。淤漿法因其工藝較為先進(jìn)，因此在工業(yè)上的使用也比較多。1.3.4溶液法 目前，溶液法制備羧甲基纖維素鈉仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，沒有投入到工業(yè)生產(chǎn)上，主要因?yàn)槟茉诒３掷w維素分子鏈結(jié)構(gòu)不變的前提下溶解纖維素的溶劑并不多。1977年就有報(bào)道指出在DMSO/PF溶劑體系中，用纖維素鈉和乙酸甲酯反應(yīng)可以制備低取代度羧甲基纖維素鈉4，12，但由于成本問題以及廢液回收等問題，溶液法制備羧甲基纖維素鈉仍停留在研究階段4，12，13。

24、 上個世紀(jì)八十年代，隨著纖維素的溶劑體系不斷涌現(xiàn)，德國Philipp14和美國McCormick15分別用N-甲基嗎啉-N-氧化物和N，N-二甲基乙酰胺/氯化鋰溶劑體系制備出了高取代度的羧甲基纖維素10。目前羧甲基纖維素鈉的研究和開發(fā)主要是針對具有獨(dú)特性能的CMC新產(chǎn)品的開發(fā)，以及對生產(chǎn)工藝的改造和革新。有專利報(bào)道指出，在纖維素的堿化期間，加入適量的硼酸鹽或亞硫酸鈉等可以提高醚化劑的使用效率，使制得的CMC取代基分布更均勻，更加容易分散16，17。1.4羧甲基纖維素鈉的應(yīng)用CMC一方面具有很多優(yōu)異的性能，例如增稠，懸浮，成膜等特性，另一方面，隨著醚化反應(yīng)的取代度的不同，可以制備很多不同規(guī)格不同

25、型號的CMC19，可以用于各個行業(yè)。目前世界上主要生產(chǎn)國有美國，日本，德國等，生產(chǎn)的不同型號的CMC已經(jīng)達(dá)到300多余種了。目前已被廣泛應(yīng)用于石油行業(yè)，食品加工行業(yè)和日用化學(xué)品等行業(yè)18。1.4.1食品加工業(yè)羧甲基纖維素鈉經(jīng)聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織確認(rèn)為安全，人一日允許攝取量在0-30mg/kg,因此CMC廣泛用于食品工業(yè)20。日本和美國每年分別有800噸和2000噸用于食品加工業(yè)。主要用于作為增稠劑，成膜劑，穩(wěn)定劑，固化劑及增量劑等21，23。作為成膜劑時，CMC溶液和水溶性抗菌劑處理食品表面22，生成表面光澤同時具有柔軟性和透明性的薄膜4，23。作為增稠劑和穩(wěn)定劑時，既可增加黏度，又起

26、到了穩(wěn)定食品結(jié)構(gòu)，延長食品的保質(zhì)期的作用，常用于各種果醬，調(diào)味醬，雪糕及各種奶制品中。作為固形劑和增量劑時，用于冰淇淋，面點(diǎn)食品等。所以近些年來，食品級羧甲基纖維素鈉的優(yōu)異性能得到了廣泛的應(yīng)用4。1.4.2醫(yī)藥行業(yè)在醫(yī)療行業(yè)中，羧甲基纖維素鈉主要作為針劑的乳化穩(wěn)定劑，成膜劑和片劑的粘結(jié)劑而使用24。有文獻(xiàn)報(bào)道，經(jīng)過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)證明了羧甲基纖維素鈉作為抗癌藥物載體是安全可靠的26。在用于治療肝癌的動脈灌注抗癌藥中加入羧甲基纖維素鈉，可以明顯延長抗癌藥物在病灶的滯留時間，增強(qiáng)抗腫瘤的能力，提高了治療效果4，26。在動物醫(yī)學(xué)上也有廣泛的用途，有報(bào)道指出，母羊腹腔內(nèi)滴注1%CMC溶液來預(yù)防家畜難

27、產(chǎn)，生殖道手術(shù)后發(fā)生腹部粘連有顯著效果4，27。同時，羧甲基纖維素鈉還可用于醫(yī)用敷料水膠體及水凝膠的制備。既能保證創(chuàng)口干燥的同時，也能保護(hù)傷口環(huán)境的濕度適合，促進(jìn)傷口的愈合28。因此，羧甲基纖維素鈉在醫(yī)藥方面有著廣泛的應(yīng)用。1.4.3石油工業(yè)羧甲基纖維素鈉在石油勘探開發(fā)過程中起著重要作用。從鉆井使用的鉆井液，到固井使用的固井液，完井階段的完井液，以及增產(chǎn)所用的壓裂液，都有羧甲基纖維素鈉的使用25。 同時，羧甲基纖維素鈉也可以作為冷卻劑和潤滑劑來防止鉆頭的磨損。我國用于石油鉆井的CMC可以分為三個粘度品種，即高粘，中粘和低粘三個品種，主要根據(jù)油井所在地的地理性質(zhì)，井深和泥漿的種類來選擇CMC的粘

28、度種類和牌號4，29，30。當(dāng)泥漿密度較大時，應(yīng)選用低粘度，高取代度的羧甲基纖維素鈉；當(dāng)泥漿的密度較小時，則該選用高粘度，高取代度的羧甲基纖維素鈉31；而粘度中等的羧甲基纖維素鈉同時具有提高粘度和降失水的作用，但效果分別比上述兩個種類差很多4。1.4.4日用化學(xué)品工業(yè)羧甲基纖維鈉合成后最初的用途是加入到洗滌劑中提高洗滌效率32，代替天然明膠，阿拉伯膠等40。CMC除了提高洗滌效率，同時也可以保護(hù)衣物抗污垢二次沉積，還可以增加衣服的柔順度，保持衣服色彩的鮮艷度。CMC除了用于洗滌劑中，也可以用于制皂工業(yè)中，加入CMC后壓制出的肥皂更加的光澤和美觀9，38。羧甲基纖維素鈉還可以用于牙膏，沐浴露以及

29、農(nóng)藥，塑料工業(yè)等產(chǎn)品中，主要起乳化和穩(wěn)定作用；用于蚊香，鉛筆，制鞋生產(chǎn)中，主要起到粘結(jié)作用；用于泡沫滅火劑中，主要起到穩(wěn)定泡沫作用4。1.5本課題的內(nèi)容及意義1.5.1課題內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為三部分：(1)緒論部分?jǐn)⑹隽死w維素醚類發(fā)展歷史，羧甲基纖維素鈉的合成和結(jié)構(gòu)，羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝發(fā)展，羧甲基纖維素鈉的應(yīng)用。(2)試驗(yàn)部分對羧甲基纖維素鈉最佳工藝條件進(jìn)行探討，探討最佳的反應(yīng)試劑組合；最佳的PH值；最佳的反應(yīng)試劑的摩爾配比；最佳的醚化時間，最佳的堿化時間，從而得到羧甲基纖維素鈉的最佳反應(yīng)條件。(3)對生成物進(jìn)行性質(zhì)分析，通過偏光顯微鏡進(jìn)行形貌觀察、紅外光譜分析生成物所含官能團(tuán)等。還對

30、整個化學(xué)過程的處理做了簡單的初步經(jīng)濟(jì)分析。1.5.2課題意義我國對外出口大量的工業(yè)級別的CMC33，同時進(jìn)口大量高純級的CMC應(yīng)用于食品，醫(yī)藥，化妝品等產(chǎn)業(yè)37。目前，我國高純級的CMC很難做到自給自足，因此高純度的CMC存在著較大的需求量9。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，雖然國內(nèi)企業(yè)也開始生產(chǎn)制備高純級CMC39，但由于在生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)設(shè)備上落后于國外企業(yè)，國內(nèi)生產(chǎn)的高純度CMC與國外生產(chǎn)的高純級CMC仍具有很大差別34。我國國家標(biāo)準(zhǔn)對于高純級CMC與國外生產(chǎn)的純度要求，國外純度要求在99.5%以上，而國內(nèi)的純度最高標(biāo)準(zhǔn)為95%4。國內(nèi)企業(yè)為了提高CMC的純度，對整個CMC的生產(chǎn)工藝做過一些改進(jìn)措施，例

31、如通過二次加堿法，提高纖維素堿化反應(yīng)的均勻度；將堿化反應(yīng)和醚化反應(yīng)分步分開進(jìn)行，提高了醚化劑的使用效率，降低了副反應(yīng)的發(fā)生10。但從整體效果來看，CMC的純度與國外產(chǎn)品仍有較大的差距35。目前，我國CMC出口仍然以中低檔的CMC為主，價格在5000-6000元/噸。我國進(jìn)口以高檔CMC為主，國外醫(yī)藥級的CMC價格高達(dá)50000-60000元/噸，國內(nèi)生產(chǎn)的純度最高級的CMC價格為20000元/噸左右10。由此我們可以看出，純度越高的CMC在市場上的價格越高，因此生產(chǎn)制備高純度的CMC具有廣闊的市場經(jīng)濟(jì)價值36。第二章 實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備2.1.1實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)所用主要試劑見表2-1表2

32、-1試驗(yàn)主要試劑藥品名稱純度等級生產(chǎn)廠家分子量分子式氫氧化鈉分析純國藥集團(tuán)化工試劑某40NaOH一氯乙酸分析純國藥集團(tuán)化工試劑某94.5CH2ClCOOH無水乙醇分析純國藥集團(tuán)化工試劑某166C2H5OH甲基紅分析純國藥集團(tuán)化工試劑某269.3C15H15N3O22.1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)所用主要設(shè)備見表2-2表2-2試驗(yàn)主要設(shè)備儀器名稱型號生產(chǎn)廠家電熱鼓風(fēng)干燥箱DHG-9240A鞏義市予華儀器某公司予華牌循環(huán)水真空泵SHZ-D鞏義市予華儀器某公司電子分析天平FA-2004A某精天電子儀器某傅立葉變換紅外光譜儀Nicolet-380美國Thermo公司偏光顯微鏡箱式電阻爐旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 數(shù)顯恒溫水浴鍋

33、磁力攪拌器XPT-7SRJX-4-9HH-1某蔡康光學(xué)儀器某某樊川電器廠海浦東物理化學(xué)儀器廠2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.2.1實(shí)驗(yàn)棉花來源實(shí)驗(yàn)棉花是由某纖維素廠X經(jīng)理友情贊助的，該棉花是精制脫脂棉，雜質(zhì)含量少，可以制造高純度的羧甲基纖維素鈉。2.2.2實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)在500mL的三口燒瓶中進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)步驟如下：1.用分析天平準(zhǔn)確稱取脫脂棉5g,然后準(zhǔn)確配制14%的氫氧化鈉醇溶液50ml,把稱量好的脫脂棉浸泡在配好的氫氧化鈉醇溶液里，室溫下靜置3h.2.把預(yù)處理好的脫脂棉放入500ml的三口燒瓶中，按照棉花與氫氧化鈉醇溶液1：1的質(zhì)量比，將配制好的20%的氫氧化鈉醇溶液5g放入三口燒瓶中，40恒溫磁力攪拌2

34、h進(jìn)行堿化反應(yīng)。3.堿化結(jié)束后，按照棉花與醚化劑1：1，將50%的一氯乙酸鈉溶液5g放入三口燒瓶中，70恒溫磁力攪拌3h進(jìn)行醚化反應(yīng)。4.將制好的CMC粗制品，先用乙酸中和，然后用乙醇洗滌數(shù)次，然后烘干，粉碎，包裝初步得到CMC精制品。14NaOH醇溶液脫脂棉堿化醚化CH2ClCOOH中和洗滌烘干粉碎包裝圖1 CMC制備工藝流程圖2.3脫脂棉的含水量測定試樣置于一定溫度下干燥，根據(jù)其失去的重量與原重量之比計(jì)算樣品中水分及揮發(fā)物的含量。實(shí)驗(yàn)儀器：干燥箱稱量瓶稱取一定質(zhì)量試樣，放于恒重的稱量瓶中。將此稱量瓶放入30干燥箱中干燥4h后拿出，稱量。樣品的水分含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)w0計(jì)，數(shù)值以%表示，按公式計(jì)

35、算：W0=B/m0100式中： B試驗(yàn)份干燥后的失重，單位為克（g）；m0試驗(yàn)份的質(zhì)量，單位為克（g）。2.4 生成物的表征2.4.1形貌測定采用某蔡康光學(xué)儀器某XPT-7的偏光顯微鏡觀察沉淀物的外觀形貌。2.4.2 粘度測定1.原理：用規(guī)定的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定羧甲基纖維素鈉溶液的粘度。溶液的粘度與旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的轉(zhuǎn)筒在溶液中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力和施加的剪切速率成函數(shù)關(guān)系。2.儀器：旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)：就有測定X圍為5mPa.s-50mPa.s,剪切速率為850s-1的轉(zhuǎn)筒。恒溫水浴鍋：能保持溫度250.1。容量瓶：100mL。燒杯：100mL。3.步驟：稱取試樣約1g于燒杯中，加水并強(qiáng)烈攪拌使成為可流動的溶液

36、，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，每次用少量水沖洗燒杯及玻璃棒數(shù)次，沖洗液并入容量瓶中，激烈搖動15min。將試液置于250.1的恒溫水浴鍋中，保持20min，取出用水稀釋至刻度，激烈搖動1min,再置于恒溫水浴鍋中恒溫10min，取出搖動均勻，選用測定X圍為5mPa.s-50mPa.s的轉(zhuǎn)筒，用少量試液潤濕沖洗轉(zhuǎn)筒和測定容器后，按粘度計(jì)實(shí)用說明書測定試液粘度，轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)至指針穩(wěn)定30s后開始讀數(shù)，以后每隔10s讀數(shù)一次，直至得到連續(xù)五次不變的讀數(shù)。4.粘度計(jì)算公式：粘度=讀數(shù)轉(zhuǎn)筒因子以兩次平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值修約至個位作為測定結(jié)果。2.4.3 取代度測定1.原理：經(jīng)純化后的羧甲基纖維素鈉在700

37、25溫度中灼燒灰化后得殘?jiān)趸c，然后用酸堿法滴定氧化鈉的含量，并按氧化鈉的含量計(jì)算其羧甲基的代替度（DS）。2. 儀器：扁形稱量瓶（100mL）；箱式電阻爐（SRJX-4-9系列）；分析天平；燒杯（250mL）；干燥箱（能控制溫度在120左右）；砂芯玻璃坩堝3.步驟：用分析天平準(zhǔn)確稱取甲基紅試劑0.1g,然后準(zhǔn)確稱取99.8g蒸餾水，攪拌后靜置，甲基紅指示劑溶液配好。用分析天平準(zhǔn)確稱取濃硫酸5g,然后準(zhǔn)確量取500mL蒸餾水，攪拌靜置，0.05mol/L的硫酸溶液配好。用分析天平準(zhǔn)確稱取2g氫氧化鈉，然后準(zhǔn)確量取500ml蒸餾水，攪拌靜置，0.1mol/L的氫氧化鈉溶液配好。稱取1.5克試樣

38、于2號或3號砂芯玻璃坩堝內(nèi)，加入預(yù)先預(yù)熱90%濃度的酒精，連續(xù)加5次，以洗慮可溶性鹽，最后再加一次無水乙醇洗濾，洗慮后移入溫度為120的烘箱烘2小時，然后加蓋移至干燥器冷卻后，迅速準(zhǔn)確地稱取1克左右于20-25C.C坩堝內(nèi)，此重量用G表示。再放入高溫爐中，升溫至700時即關(guān)閉電門，冷卻至400以下，移入燒杯內(nèi)，加100ml蒸餾水和50ml，0.05mol/L硫酸，用去硫酸的數(shù)量以V(H2SO4)表示。再在電爐上加熱緩和沸騰10min，加2-3滴甲基紅指示劑液，稍冷，用0.1mol/L的氫氧化鈉溶液滴定至紅色恰退，耗用氫氧化鈉的數(shù)量用VNaOH表示。4.樣品的取代度測定計(jì)算公式：代替度(DS)=

39、0.162B/(1-0.080B)式中：B每克樣品所含羧基甲基鈉毫克當(dāng)量數(shù)。 B=（NH2SO4 VH2SO4-NNaOHVNaOH）/G2.4.4 紅外光譜的測定本實(shí)驗(yàn)采用美國Thermo Nicolet-380型紅外光譜儀來研究生成物所具有的特性及官能團(tuán)等。采用KBr壓片法，將待測試生物與KBr按照1；100混合研磨至均勻，在600 Kgf/cm2壓力下保持l min左右壓制成透明薄片，供作測試用。第三章 結(jié)果與討論3.1脫脂棉的含水量分析由于本實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)格控制含水量，所以有必要對原材料脫脂棉的含水量進(jìn)行測定。分別取不同質(zhì)量的脫脂棉放在干燥皿中，將試樣放在30的烘箱中，干燥4h，取出稱重，計(jì)

40、算含水百分量。如下表所示：表3-1含水量的測定試樣質(zhì)量(g)5101520干燥后質(zhì)量(g)4.69.213.717.6含水量()88912綜合以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出脫脂棉的平均含水量可達(dá)10左右，含水量很高。為了控制該體系的含水量，在配制NaOH醇溶液、醚化劑溶液時水的比例要減少。3.2生成物的表征分析3.2.1形貌分析控制m(脫脂棉):m(NaOH):m(CH2ClCOOH)=1:1:1，40%NaOH醇溶液，堿化溫度40，醚化時間90min，醚化溫度70，堿化時間90min，在此條件下用偏光顯微鏡觀察脫脂棉、預(yù)處理脫脂棉、堿纖維素、生成物的形貌結(jié)構(gòu)如下圖：圖3-1不同形態(tài)的纖維素鈉對比從圖中

41、可以看出：未處理脫脂棉的纖維成束，纖維束表面光滑，結(jié)構(gòu)致密；經(jīng)過NaOH醇溶液體系預(yù)處理后得到的脫脂棉呈碎片分散狀，與原脫脂棉纖維束相比，其結(jié)構(gòu)明顯變得較為松散，并且其表面更粗糙甚至出現(xiàn)明顯的裂痕；經(jīng)堿化處理得到的堿纖維素，其結(jié)構(gòu)變得更加松散，可以明顯看到纖維束表面的裂痕增加，比表面積增大，有利于醚化劑滲透到纖維束內(nèi)進(jìn)行醚化反應(yīng)；本實(shí)驗(yàn)最終制得的羧甲基纖維素鈉樣品，呈卷曲的片狀，其結(jié)構(gòu)分散更疏松，質(zhì)地更為脆硬，顯示出鹽的特征。3.2.2粘度分析（1）NaOH濃度對粘度的影響NaOH濃度和溫度直接影響產(chǎn)品的性能。如溫度太高，NaOH濃度太大，消耗的NaOH量多，堿纖維素帶走的堿量就多，直接影響醚

42、化反應(yīng)的進(jìn)行；NaOH濃度高，要求溫度也高，一般在室溫下(20-25)即可堿化，如堿液濃度太低，則使堿化不完全，一般選擇30%的氫氧化鈉溶液即可。取脫脂棉2.5g，堿化2h，醚化4h，醚化溫度70。不同濃度NaOH所得產(chǎn)品的水溶性及粘度見表2。表3-2堿液的濃度對產(chǎn)品水溶性及粘度的影響堿化溫度()2030354045在水中溶解情況不溶速溶速溶速溶速溶粘度(mPa.s)2.772.923.192.78從表3-2可以看出：堿液濃度低于20%，不能使纖維堿化完全，導(dǎo)致下步醚化反應(yīng)不能進(jìn)行到底；堿液濃度太大，脫脂棉高分子鏈?zhǔn)艿狡茐?，分子量降低，粘度會降低。?）堿化時間對粘度的影響堿化時間長，有利于堿

43、化完全，但生產(chǎn)周期長。一般控制在堿化完全最短的時間為宜。在不同的堿化時間下，取2.5g脫脂棉，NaOH濃度40%，堿化溫度在室溫下即可，醚化溫度70，醚化時間4h，結(jié)果見下表：表3-3堿化時間對產(chǎn)品粘度的影響堿化時間（）11.5234在水中溶解情況微溶微溶速溶速溶速溶粘度（mPa.s）4.725.4218.37.836.94由表格可以看出：堿化2h，產(chǎn)品在水中就可達(dá)到速溶的效果。（3）醚化溫度對產(chǎn)品粘度的影響醚化反應(yīng)是羧甲基中的正碳離子進(jìn)攻堿纖維素中的氧負(fù)離子的親電取代反應(yīng)，正碳離子的進(jìn)攻需要一定的能量。因此反應(yīng)的溫度不能太低，但是如果反應(yīng)溫度過高，則會使有機(jī)溶劑的揮發(fā)速度加快，加快了溶劑的損

44、耗，同時也對醚化反應(yīng)產(chǎn)生不利影響。取2.5g短棉，NaOH濃度40%，室溫堿化2h，在不同溫度下醚化4h，結(jié)果見下表：表3-4醚化溫度對產(chǎn)品粘度的影響醚化溫度（）15-2025-3030-405060在水中溶解度不溶微溶微溶速溶速溶粘度（mPa.s）3.335.00207.64由上表可以得出：溫度在50左右反應(yīng)最佳，溫度太低，反應(yīng)不完全，溫度高乙醇揮發(fā)快，反應(yīng)也不能進(jìn)行完全，粘度下降。（4）醚化時間對產(chǎn)品粘度的影響醚化溫度和醚化時間是相互聯(lián)系的，若醚化溫度低則要求時間長；溫度高則時間可以縮短?，F(xiàn)以50作醚化的溫度，取短棉2.5g，氫氧化鈉濃度40%，室溫堿化2h，在不同醚化時間條件下，所得產(chǎn)品

45、粘度見下表：表3-5醚化時間對產(chǎn)品粘度的影響醚化時間3468在水中溶解性不溶速溶速溶速溶粘度（mPa.s）9.856.014.36由表可知：醚化時間過長，粘度會下降，在50條件下大約醚化4h即可滿足要求。3.2.3取代度分析（1）NaOH濃度對產(chǎn)品取代度的影響脫脂棉纖維的堿化程度直接影響醚化產(chǎn)物CMC的品質(zhì)，纖維素的堿化是將脫脂棉纖維浸漬于一定濃度的NaOH醇溶液中，通過纖維的膨化、擴(kuò)散、吸堿等過程生成堿纖維素，在這過程中所用NaOH濃度以及浸漬時間對醚化反應(yīng)影響很大12。取短棉2.5g，室溫堿化2h，醚化4h，在不同NaOH濃度條件下所得產(chǎn)品取代度度見下表：表3-6NaOH濃度對產(chǎn)品取代度的

46、影響NaOH濃度（%）1020304050取代度000.010.0150.01由上表可以看出：當(dāng)NaOH濃度為50%時,脫脂棉的取代度降低,當(dāng)NaOH濃度提高到40%時,脫脂棉能夠通過反應(yīng)生成CMC,并且當(dāng)濃度為40%時效果最好,取代度達(dá)到了0.015。另外當(dāng)NaOH濃度較低時,棉纖維溶脹程度較低,反應(yīng)均勻性差,不利于堿纖維素的形成,同時NaOH對氫鍵的破壞作用較弱,導(dǎo)致纖維素堿化不完全,使之在醚化過程中和一氯乙酸不反應(yīng),所以無法制得CMC。纖維素的堿化效果會隨著NaOH濃度的增加而增大,但當(dāng)NaOH溶液濃度過高時,則會破壞纖維素分子的纖維長鏈結(jié)構(gòu),使纖維素急速降解,制得的CMC品質(zhì)較差,同時

47、體系中游離堿含量升高,副反應(yīng)加劇,不利于CMC的制備生產(chǎn)。所以在用脫脂棉制備CMC的過程中,合適的NaOH濃度為40%左右,在此濃度下既可以保證纖維素能夠完全堿化,又不會導(dǎo)致纖維素的急劇降解。（2）堿化時間對產(chǎn)品取代度的影響堿化的目的在于恢復(fù)并賦予大分子鏈中羥基的反應(yīng)能力,使之能進(jìn)行醚化反應(yīng),其中堿化時間對CMC有很大的影響。取短棉2.5g，氫氧化鈉濃度40%，在室溫下控制不同的堿化時間，醚化溫度50，醚化4h，所得產(chǎn)品取代度見下表：表3-7堿化時間對產(chǎn)品取代度的影響堿化時間（h）11.522.53取代度0.020.010.00200由上表可以看出：堿化時間為1h時取代度最大,達(dá)0.02；這是

48、由于達(dá)到一定的堿化時間,才能夠使堿液完全滲透到原料內(nèi)部,使棉纖維最大程度地轉(zhuǎn)化成堿纖維素,有利于醚化的進(jìn)行,但反應(yīng)時間過長,取代度反而下降,猜測由于乙醇過度揮發(fā)導(dǎo)致。因此選擇堿化1h為宜。（3）堿化溫度對產(chǎn)品取代度的影響取短棉2.5g，氫氧化鈉濃度40%，堿化1h，醚化溫度50，醚化4h，在不同堿化溫度下所得產(chǎn)品取代度見下表：表3-8堿化溫度對產(chǎn)品取代度的影響堿化溫度（）2530354045取代度000.010.020.013由上表可以看出：當(dāng)堿化溫度低于30時，堿化反應(yīng)不完全；當(dāng)堿化溫度為40時，脫脂棉制得的CMC取代度最大。因?yàn)樵趬A化反應(yīng)過程中，纖維素與氫氧化鈉作用生成堿纖維素的過程是一個

49、可逆的放熱過程，當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)中熱量達(dá)到一定程度時，它就使反應(yīng)朝著逆方向進(jìn)行，CMC的取代度下降，所以降溫有利于纖維素對堿的吸收，并且抑制堿纖維素的水解；但當(dāng)溫度過低時，不利于氫氧化鈉在纖維素中的擴(kuò)散，氫氧化鈉無法滲透到纖維素內(nèi)部，發(fā)生堿化反應(yīng)的幾率減少，纖維素堿化不完全，影響CMC的質(zhì)量。（4）醚化時間對產(chǎn)品取代度的影響取短棉2.5g，氫氧化鈉濃度40%，堿化時間1h，堿化溫度40，醚化溫度50，在不同醚化時間下所得產(chǎn)品取代度見下表：表3-9醚化時間對產(chǎn)品取代度的影響醚化時間(h)11.522.53取代度0.0040.020.0170.0150.011由上表可以看出：在醚化過程中,醚化前期是氯乙

50、酸在堿纖維素中的分散、滲透過程,延長時間有利于這個過程,但當(dāng)達(dá)到一定程度后,時間的延長對整個醚化前期過程的影響將變的不是很大。而醚化后期則是醚化過程的主反應(yīng),醚化反應(yīng)不完全;時間過長時則主反應(yīng)受時間的影響開始變小,繼續(xù)延長時間對整個醚化過程意義不大,而副反應(yīng)會隨時間的延長繼續(xù)進(jìn)行,使副反應(yīng)產(chǎn)物增多,不利于CMC的精制過程,影響CMC成品的質(zhì)量。在用脫脂棉制備CMC的過程中,醚化時間為1.5h左右,醚化過程效率較高。（5）醚化溫度對產(chǎn)品取代度的影響取短棉2.5g，氫氧化鈉濃度40%，堿化時間1h，堿化溫度40，醚化時間1.5h，在不同醚化溫度下所得產(chǎn)品取代度見下表：表3-10醚化溫度對產(chǎn)品取代度

51、的影響醚化溫度（）5060707580取代度00.0040.0090.020.007由上表可以看出，隨著醚化溫度的升高,CMC的取代度先增大后減小,醚化溫度為75時的取代度最大。因?yàn)槊鸦捌谥饕且宦纫宜崤c游離堿的中和反應(yīng)及一氯乙酸在堿纖維中的分散、滲透過程,反應(yīng)溫度會升高,該階段溫度控制宜低，若此時反應(yīng)的局部溫度高，醚化反應(yīng)速度過快，會引起表層效應(yīng)，使纖維表面形成CMC凝膠層，會阻礙醚化劑向堿纖維素進(jìn)一步擴(kuò)散、滲透，不利于CMC的制備；醚化后期主要為一氯乙酸鈉與堿纖維素發(fā)生親核取代反應(yīng)，該反應(yīng)吸熱，升高溫度有利于反應(yīng)的進(jìn)行，但副反應(yīng)也隨溫度的升高而加劇，同時溫度過高導(dǎo)致乙醇揮發(fā)量大，反應(yīng)介質(zhì)

52、減少，不利于反應(yīng)的進(jìn)行，故醚化溫度選定為75。綜上所述：若想制得高粘度的CMC，堿液濃度40%左右，室溫下堿化2h，醚化溫度為50，醚化時間為4h，在此條件下反應(yīng)制得的CMC濃度較高；若想制得高取代度的CMC，堿液濃度40%左右，堿化溫度40，堿化時間為1h，醚化溫度為75，醚化時間為1.5h，在此條件下制得的CMC取代度較高。3.2.4紅外光譜分析控制m(脫脂棉)：m(NaOH):m(CH3COOCl)=1:1:1,40%NaOH醇溶液，堿化時間1.5h,堿化溫度40，醚化溫度75，醚化時間為1.5h的條件下，生成物的紅外光譜分析圖如下：圖3-2生成物的紅外光譜圖從圖中可看出：脫脂棉經(jīng)預(yù)處理

53、后，非纖維素成分的紅外吸收減少，表明預(yù)處理后的堿纖維素含量提高，棉纖維素成分減少，預(yù)處理脫脂棉在3337 cm-1處出現(xiàn)纖維素分子中羥基O-H的伸縮振動吸收峰，在1028cm-1處出現(xiàn)纖維素分子中C-O伸縮振動吸收峰，預(yù)處理后的脫脂棉纖維素經(jīng)堿化和醚化后，紅外吸收發(fā)生明顯變化，醚化后在1590cm-1和1436cm-1處分別出現(xiàn)明顯的羧羰基的非對稱和對稱伸縮振動吸收峰，說明纖維素分子與氯乙酸鈉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，分子中的部分羥基氫被羧甲基取代。在堿化時間1h,堿化溫度40，醚化溫度75，醚化時間分為60，90,120,150,180min的條件下，生成物的紅外光譜分析圖如下：圖3-3不同條件下生成

54、物的紅外光譜圖對比從圖中可以看出：在不同醚化時間下生成物的紅外光譜圖。峰對應(yīng)的波數(shù)相似。在醚化時間為60，90min時，波數(shù)1028cm-1處的峰形是單一的，推斷在此處生成的纖維素分子較純，而在60，90，120，150min時，1590cm-1和1436cm-1處呈多峰狀，推斷出有兩種羧碳基存在；波數(shù)566cm-1處的峰在強(qiáng)堿性條件下比較小，比較窄，說明此時生成物中所含的鹽較單一。第四章 結(jié)論1.以脫脂棉為原料來制備羧甲基纖維素(CMC)的最佳工藝條件為:實(shí)驗(yàn)室中適合脫脂棉制備CMC的實(shí)驗(yàn)條件:預(yù)處理后的棉織物在40的40%氫氧化鈉溶液中堿化60mni后,進(jìn)人醚化階段,醚化溫度75,80mn

55、i,該工藝條件下得到的羧甲基纖維素鈉的取代度為0.02。在此條件下制得CMC經(jīng)烘干，粉碎，包裝初步得到纖維素精制品。2.選擇廢棄棉織物作為CMC的生產(chǎn)原料,不僅避免了廢棄棉織物對環(huán)境的污染,而且豐富了CMC的制備原料來源3.本實(shí)驗(yàn)制備的羧甲基纖維素鈉取代度不高，分析原因可能有以下幾種情況：（1）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室制備CMC是在三口燒瓶中磁力攪拌下進(jìn)行的，混合不均勻，不充分造成羧甲基纖維素鈉取代度不高。（2）堿化時間過短，沒有堿化充分造成羧甲基纖維素鈉取代度低。（3）醚化時間過長且溫度較高，導(dǎo)致羧甲基纖維素鈉的分子鏈斷裂。（4）實(shí)驗(yàn)操作中存在誤差，造成羧甲基纖維素鈉取代度低。（5）烘干時，烘干箱溫度高，

56、造成羧甲基纖維素鈉的分子鏈斷裂。（6）生成物中雜質(zhì)太多，羧甲基纖維素鈉少，造成取代度致謝在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師X艷輝老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫論文的過程中，老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了她的悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助，特別是她廣博的學(xué)識、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神謙虛的個人品質(zhì)和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。在實(shí)驗(yàn)與撰寫論文的過程中，感謝左繼成、常軍等老師們對我實(shí)驗(yàn)的關(guān)懷，正是由于各位老師的關(guān)懷、幫助和支持，我的實(shí)驗(yàn)工作才能順利完成；實(shí)驗(yàn)室許多

57、師兄師姐尤其是智業(yè)學(xué)姐和楊磊學(xué)長的不吝賜教，在實(shí)驗(yàn)過程中給予了我許多支持和幫助。我還得到了許多老師、同學(xué)的寶貴建議，在此一并致以誠摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。最后，向在百忙中抽出時間對本文進(jìn)行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝。參考文獻(xiàn)1楊之禮.纖維素醚基礎(chǔ)與應(yīng)用M.某華南理工大學(xué),1990:20-522樓益明編.戎甲基纖維素生產(chǎn)及應(yīng)用M.某科學(xué)技術(shù),19913謝麗源,甘炳成.羧甲基纖維素鈉在食品工業(yè)中的應(yīng)用研究J.農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊,2007(88): 51-674王艷華.鉆井廢棄泥漿中羧甲基纖維素鈉的分析方法及降解技術(shù)研究D.長安大學(xué),20095X淑娟,于善普,X

58、桂霞.氫氧化鈉/尿素水溶液中纖維素均相接枝制備高吸水材料J.彈性體,2003.13(15): 32-346林佩鳳,陳日耀,X曦等.改性羧甲基纖維素膜的制備及其在氨氮廢水處理中的應(yīng)用J.某師X大學(xué)學(xué)報(bào),2006.22(4): 63-667吳愛耐,斯公敏.羧甲基纖維素鈉最佳工藝制備條件研究J.科技通報(bào),1998.14(3):163-1658尹繼明.羧甲基纖維素鈉在造紙工藝中的功能、應(yīng)用及其選型J.造紙化學(xué)品,2002(2): 9-129X關(guān)山.羧甲基纖維素的生產(chǎn)與應(yīng)用J.某化工,2002.31(10):445-447, 45110楊楠.高品質(zhì)羧甲基纖維素的制備與性能研究D.某理工大學(xué),2007.1

59、111X向東,陳志來.由纖維素醚制備高吸水材料的研究J.某化工,2001(3)12潘碌亭,束玉保,羅華飛等.催化微電解-11ASB處理羧甲基纖維素生產(chǎn)廢水J.中國給水排水,2009(3): 70-7213嚴(yán)瑞暄.水溶性高分子M.化學(xué)工業(yè),199814Philipp B.,Lukanoff B.,Schleicher H., Wagenknecht W. Organic Solvents for Celluloseas a Biodegradable Polymer and Their Applicability for Cellulose Spinning andDerivatizationJ

60、. Journal of Macromolecular Science, 26,50,198615McormickC Novel Cellulose SolutionsP.US 4278790,198116Majtwicz T.G. Method of improving dispersibility of anionic cellulose ethers P US4309535, 198217Isserlis V. I.,Gorednov V. D.,Tishihenk V.A.etal. P.US 1208040,198618黃正偉，丁長根. 高取代度高均勻性羧甲基纖維素鈉的合成及表征J.