纖維素醚制備工藝原理課件

纖維素醚制備工藝原理纖維素醚由纖維素制成的具有醚結(jié)構(gòu)的高分子化合物。纖維素大分子中每個(gè)葡萄糖基環(huán)含有三個(gè)羥基，第六碳原子上的伯羥基、第二、三個(gè)碳原子上的仲羥基，羥基中的氫被烴基取代而生成纖維素醚類(lèi)衍生物。根據(jù)取代基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，可分為陰離子、陽(yáng)離子和非離子型醚類(lèi)。隨所用醚化劑的不同而有甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、芐基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、氰乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素和苯基纖維素等。性質(zhì)經(jīng)醚化后的纖維素溶解性能發(fā)生顯著變化，可溶解于水、稀酸、稀堿或有機(jī)溶劑，溶解度主要取決于三個(gè)因素：(1)醚化過(guò)程中所引入基團(tuán)的特性，引入的基團(tuán)越大則溶解度越低，引入的基團(tuán)極性越強(qiáng)，纖維素醚越易溶于水；(2)取代度與醚化基團(tuán)在大分子中的分布情況。取代度在0～3之間；(3)纖維素醚的聚合度，聚合度越高，越不易溶解；纖維素醚類(lèi)品種繁多，性能優(yōu)良，廣泛用于建筑、水泥、石油、食品、紡織、洗滌劑、涂料、醫(yī)藥、造紙及電子元件等工業(yè)。羧甲基纖維素（CMC）

羧甲基纖維素，是纖維素的羧甲基團(tuán)取代產(chǎn)物。根據(jù)其分子量或取代程度，可以是完全溶解的或不可溶的多聚體，后者可作為弱酸型陽(yáng)離子交換劑，用以分離中性或堿性蛋白質(zhì)等。羧甲基纖維素可形成高粘度的膠體、溶液、有粘著、增稠、流動(dòng)、乳化分散、賦形、保水、保護(hù)膠體、薄膜成型、耐酸、耐鹽、懸濁等特性，且生理無(wú)害，因此在食品、醫(yī)藥、日化、石油、造紙、紡織、建筑等領(lǐng)域生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。反應(yīng)原理

CMC的主要化學(xué)反應(yīng)是纖維素和堿生成堿纖維素的堿化反應(yīng)以及堿纖維素和一氯乙酸的醚化反應(yīng)。第一步:堿化:[C6H7O2(OH)3]n+nNaOH→[C6H7O2(OH)2ONa]n+nH2O

第二步:醚化:[C6H7O2(OH)2ONa]n+nClCH2COONa→[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n+nNaCl工業(yè)上制造CMC主要有兩種方法分別是水煤法和溶劑法。水煤法反應(yīng)穩(wěn)定性和均勻性差、副反應(yīng)多、導(dǎo)致醚化效率低額產(chǎn)品質(zhì)量差。溶劑法利用惰性有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，克服了水煤法的缺點(diǎn)?，F(xiàn)已是當(dāng)今纖維素醚生產(chǎn)先進(jìn)的工藝，廣泛用于制造纖維素醚。水媒法是早期用于生產(chǎn)Na—CMC的一種工藝方法。將堿纖維素與醚化劑在游離堿和水存在的條件下進(jìn)行反應(yīng)，即可得到Na—CMC。水媒法設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少且成本較低，可制取中低檔的Na—CMC產(chǎn)品，主要用于洗滌劑、紡織上漿、粘合劑和石油工業(yè)等領(lǐng)域。有機(jī)溶劑法溶媒法(又稱有機(jī)溶劑法)的反應(yīng)過(guò)程是由堿化和醚化兩個(gè)階段組成(與水媒法相同)，但因介質(zhì)不同，兩者的工藝過(guò)程有較大的差別。溶媒法省略了水媒法所固有的浸堿、壓榨、粉碎和老化等工序，堿化、醚化均在捏合機(jī)中進(jìn)行，（1）羥乙基纖維素羥乙基纖維素(HEC)是一種白色或淡黃色,無(wú)味、無(wú)毒的纖維狀或粉末狀固體,由堿性纖維素和環(huán)氧乙烷(或氯乙醇)經(jīng)醚化反應(yīng)制備,屬非離子型可溶纖維素醚類(lèi)。由于HEC具有良好的增稠、懸浮、分散、乳化、粘合、成膜、保護(hù)水分和提供保護(hù)膠體等特性,已被廣泛應(yīng)用在石油開(kāi)采、涂料、建筑、醫(yī)藥食品、紡織、造紙以及高分子聚合反應(yīng)等領(lǐng)域。40目過(guò)篩率≥99%;軟化溫度:135-140℃;表現(xiàn)密度:0.35-0.61g/ml;分解溫度:205-210℃;燃燒速度較慢;平衡含溫量:23℃;50%rh時(shí)6%,84%rh時(shí)29%。氣相法液相法液相法法分為1.堿化和活化2.醚化兩個(gè)過(guò)程，此法生產(chǎn)HEC的成本低，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)過(guò)程易于控制，所以目前大多數(shù)生產(chǎn)廠都采用此工藝。羥丙基纖維素羥丙基纖維素(HPC)是一種水溶性的非離子型纖維素醚，它是一種以天然纖維素為原料經(jīng)化學(xué)改性制得的半合成型高分子聚合物，HPC具有熱塑性、膠結(jié)能力、乳化能力、發(fā)泡能力以及懸浮能力、增稠能力。HPC的濃溶液可以形成液晶，具有良好的成膜性。HPC由于取代比HEC(羥乙基纖維素)充分，所以它有更好的抗生物降解性能。羥丙基纖維素的生產(chǎn)工藝可分為非均相法和均相法兩類(lèi)，