第二章纤维素醚的基本知识
纤维素醚分类
纤维素醚分类【原创版】目录1.纤维素醚的定义与分类2.纤维素醚的性质与应用3.纤维素醚的发展前景正文纤维素醚是一种重要的有机化合物，广泛应用于各个领域。
根据不同的分类标准，纤维素醚可以被分为多种类型。
下面我们来详细了解一下纤维素醚的分类。
纤维素醚的定义与分类：纤维素醚是指纤维素分子中羟基用醚键取代的衍生物。
根据取代基的不同，纤维素醚可以分为以下几类：1.羧甲基纤维素（CMC）：这是一种最常见的纤维素醚，其分子中含有羧甲基取代基。
CMC 具有良好的水溶性和黏度，广泛应用于涂料、胶粘剂、造纸等领域。
2.羟乙基纤维素（HEC）：HEC 的分子中含有羟乙基取代基，具有较高的溶解度和稳定性。
HEC 常用于制药、化妆品、涂料等行业。
3.甲基纤维素（MC）：MC 的分子中含有甲基取代基，具有较好的耐热性和耐酸性。
MC 广泛应用于石油钻探、建筑材料、食品工业等领域。
4.羟丙基纤维素（HPC）：HPC 的分子中含有羟丙基取代基，具有较高的溶解度和稳定性。
HPC 常用于水处理、涂料、造纸等行业。
5.乙基纤维素（EC）：EC 的分子中含有乙基取代基，具有较好的耐热性和耐酸性。
EC 广泛应用于石油钻探、建筑材料、食品工业等领域。
纤维素醚的性质与应用：纤维素醚具有良好的水溶性、黏度、稳定性等性能，使其在各个领域都有广泛的应用。
比如，CMC 常用于涂料、胶粘剂、造纸等领域；HEC 常用于制药、化妆品、涂料等行业；MC 广泛应用于石油钻探、建筑材料、食品工业等领域；HPC 常用于水处理、涂料、造纸等行业。
纤维素醚的发展前景：纤维素醚作为一种重要的有机化合物，在未来的发展前景非常广阔。
随着科学技术的不断进步，纤维素醚在各个领域的应用将会越来越广泛。
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(完整版)纤维素醚的作用
纤维素醚在砂浆应用中的作用1概述纤维素醚是以天然纤维素为原料，经化学改性制得的合成型高分子聚合物。
纤维素醚是天然纤维素的衍生物，纤维素醚生产与合成聚合物不同，它的最基本的材料是纤维素，天然的高分子化合物。
由于天然纤维素结构的特殊性，纤维素本身没有与醚化剂反应的能力。
但经过溶胀剂的处理，在分子链间和链内强大的氢键遭到破坏，羟基的活性释放变成具有反应能力的碱纤维素，在经过醚化剂反应—OH基转成—OR基得到纤维素醚。
纤维素醚应用于建筑材料、乳胶涂料、食品、医药、日用化学等方面。
作为增稠剂、保水剂、稳定剂、分散剂、成膜剂使用。
2纤维素醚在砂浆应用中的作用2.1增稠和触变性纤维素醚赋予湿砂浆优良的粘稠性，能够显著增加湿砂浆与基层的粘结能力，提高砂浆的抗下垂性能，广泛用于抹面灰浆、面砖粘结砂浆和外墙外保温系统中。
纤维素醚的增稠效果还可以增加新拌材料的抗分散能力和匀质性，防止材料分层、离析和泌水，可用于纤维混凝土、水下混凝土和自密实混凝土中。
纤维素醚对水泥基材料的增稠效果来自于纤维素醚溶液的粘性。
相同条件下，纤维素醚的粘度越高，改性水泥基材料的粘稠性越好，但若粘度过大，则会影响材料的流动性和可操作性（如粘抹灰刀）。
对流动性要求较高的自流平砂浆、自密实混凝土等则要求纤维素醚的粘度很低。
此外，纤维素醚的增稠效果还会增加水泥基材料的需水量，提高灰浆的产量。
纤维素醚溶液的粘性取决于以下因素：纤维素醚的分子量、浓度、温度、剪切速度和试验方法。
相同条件下，纤维素醚的分子量越大，溶液的粘度越高；浓度越高，溶液的粘度也越高，在使用时应注意避免掺量过高而影响砂浆和混凝土的工作性能；纤维素醚溶液的粘度会随温度的升高而降低，且浓度越高，温度的影响越大；纤维素醚溶液通常为假塑性流体，具有剪切变稀的性质，测试时的剪切速率越大，粘度越小，因此，砂浆的粘聚性在外力作用下会而降低，这有利于砂浆的刮抹施工，使砂浆能够同时具有良好的工作性和粘聚性；由于纤维素醚溶液是非牛顿流体，测试粘度时所采用的实验方法、仪器设备或测试环境不同时，同种纤维素醚溶液测试出的结果可能会有较大差别。
纤维素醚产能
纤维素醚产能1. 纤维素醚的定义和应用纤维素醚是一类由纤维素经过化学处理而得到的化合物，其主要成分是纤维素的衍生物。
纤维素是一种天然的高分子多糖，广泛存在于植物细胞壁中，具有良好的生物降解性和可再生性。
纤维素醚由于其优良的性能，在众多领域得到广泛应用。
主要应用领域包括建筑材料、纸浆和造纸、纺织品、医药和食品工业等。
例如，纤维素醚可以用作建筑材料中的黏合剂，增加材料的粘结强度和耐水性；在纸浆和造纸工业中，纤维素醚可以用作纸浆的保水剂和增稠剂，提高纸张的质量和性能；在纺织品工业中，纤维素醚可以用作纺织助剂，改善纺织品的柔软性和耐磨性；在医药和食品工业中，纤维素醚可以用作药物包衣剂和食品增稠剂等。
2. 纤维素醚产能的发展现状纤维素醚产能的发展受到多个因素的影响，包括原料供给、工艺技术、市场需求等。
目前，全球纤维素醚产能呈现稳步增长的趋势。
2.1 原料供给纤维素醚的主要原料是纤维素，而纤维素主要来自于植物细胞壁。
植物纤维素的主要来源包括木材、棉花、稻草等。
随着全球人口的增加和经济的发展，对纤维素醚的需求也在不断增加，对原料供给提出了更高的要求。
2.2 工艺技术纤维素醚的生产过程主要包括纤维素的提取和化学处理。
目前，纤维素醚的生产技术已经相对成熟，主要有酸法、碱法和酶法等。
这些工艺技术在提高产能和产品质量方面发挥了重要作用。
2.3 市场需求纤维素醚在建筑材料、纸浆和造纸、纺织品、医药和食品工业等领域的广泛应用，使得对纤维素醚的市场需求不断增加。
特别是在环保意识不断提高的背景下，纤维素醚作为一种生物降解材料，具有很大的发展潜力。
3. 纤维素醚产能的发展趋势和前景随着全球经济的发展和人们对环保材料的需求增加，纤维素醚产能有望继续保持增长的势头。
3.1 技术创新随着科技的进步，纤维素醚的生产技术将不断改进和创新。
新的工艺技术和设备的应用，将提高纤维素醚的生产效率和产品质量，降低生产成本，进一步推动产能的增长。
3.2 市场拓展纤维素醚在建筑材料、纸浆和造纸、纺织品、医药和食品工业等领域的广泛应用，为纤维素醚产能的增长提供了巨大的市场空间。
纤维素醚基础知识
单一醚中只有一种类型的取代基。MC、EC、HEC、
混合醚中，纤维素醚分子链上可以有两种或两种以上
HPC、CMC、CEC、SEC、HMC
的 取 代 基 。 HEMC 、 HPMC 、 HBMC 、 HEHMC 、
CMHEC、CMHPC、CMMC、CMEC
2.按电离性分为： ①离子型醚，如CMC、SEC。
纤维素醚基础知识
1. 利用可再生资源是国家发展战略需求
化工原料通常可划分为:
1950年前为乙炔时代; 1950～1980年为石油天然气时代; 1980～2000年为合成气时代; 2000年以后为生物和可再生资源时代。
采用天然可再生资源或生物原料，是国家发
展战略需求。
十届全国人大常委会第十三次会议首次审议了《中 华人民共和国可再生能源法（草案）》; 我国每年未回收利用的可再生资源达300-350亿元; 以高分子领域为例, 在20世纪80年代是高分子时代， 大多数是人工合成高分子原料是石油和煤炭。据估 计目前世界石油总的储量才800多亿m3，每年要消 耗30多亿m3，煤炭也不会超过百年。 美国《植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想》 技术指南。 可以讲，开发新资源是全球性发展战略要求
另一方面，由于大量的、高密度的分子内、 分子间氢键；长链半刚性的高分子链间堆砌 排列，形成了“复瓦式”结晶结构。使得纤 维素不仅不溶于水，也不溶于酸性、碱性水 溶液，甚至不溶于大部分有机溶剂，只能够 溶在特殊的溶剂体系。 但也正是这种结构导致纤维素在醚化、 酯化等化学衍生过程是在非均相体系中进行， 具有 许多不确定性和复杂性。常年以来困扰 纤维素醚行业的主要问题的根源就在于此。
2. 可再生天然多糖资源
纤维素醚基础知识PPT课件
合成原理
纤维素的醚化过程是在碱性条件下 进行，一般使用一定浓度的NaOH水溶 液。纤维素首先用苛性钠水溶液形成溶 胀的碱纤维素，接着与醚化剂进行醚化 反应。在混合醚的制备中，可以同时使 用不同种类的醚化剂，也可以采用间歇 加料的方式进行分步醚化。纤维素醚化 的基本原理基于以下的经典有机化学反 应（纤维素用Cell－OH代替）
的高档ＣＭＣ产品，所以至今仍被部分工厂采用。
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溶媒法也称有机溶剂法（solvent process）， 是在存在有机溶剂作反应介质（稀释剂）条 件下进行碱化和醚化反应的工艺方法。
捏和法（又称面团法dough process） 淤浆法（slurry proceSS）。捏和法所用有
机稀释剂量为纤维素用量的2—3倍（体积对 重量之比），淤浆法所用的有机稀释剂量为 纤维素量的10—30倍，反应固体物在体系中 成浆粥或悬浮状态，故又称悬浮法。
物耗提高，并需增加有机溶剂的分离、回收装置，成本较高。
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羧甲基纤维素CMC(PAC)生产流程简图
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平均聚合度和聚合度分布
平均聚合度(100-14000) 聚合度分布 由于来源的不同，纤维素分子中葡萄糖
残基数目，即聚合度由100～14000不 等。
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羧甲基纤维素结构图 DS的概念 DS对溶解性的影响
聚合度、分子量分布适度、质量稳定的纤维
素原料，对规范和提高我国纤维素醚产品品
质是十分必要的
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纤维素醚
纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱
化、醚化反应而生成的。它是纤维素衍生物的一类。
另一种是纤维素酯
纤维素醚类由于它们具有本身的特性，如增稠、
纤 维 素 醚
纤维素醚纤维素醚是以木质纤维或精制短棉纤维作为主要原料，经化学处理后，通过氯化乙烯、氯化丙烯或氧化乙烯等醚化剂发生反应所生成的粉状纤维素醚。
纤维素醚的生产过程很复杂，它是先从棉花或木材中提取纤维素，然后加入氢氧化钠后经过化学反应(碱溶)转化成为碱性纤维素，碱性纤维素在醚化剂的作用（醚化反应）下，并经水洗、干燥、研磨等工序生成纤维素醚。
不同的醚化剂可把碱性纤维素醚化成各种不同类型的纤维素醚。
纤维素的分子结构是由失水葡萄糖单元分子键组成的，每个葡萄糖单元内含有三个羟基，在一定条件下，羟基被甲基、羟乙基、羟丙基等基团所取代，可生成各类不同的纤维素品种。
如被甲基取代的称为甲基纤维素，被羟乙基取代的称为羟乙基纤维素，被羟丙基取代的称为羟丙基纤维素。
由于甲基纤维素是一种通过醚化反应生成的混合醚，以甲基为主，但含有少量的羟乙基或羟丙基，因此被称为甲基羟乙基纤维素醚或甲基羟丙基纤维素醚。
由于取代基的不同（如甲基、羟乙基、羟丙基）以及取代度的不同（在纤维素上每个活性羟基被取代的物质的量），因此可生成各类不同的纤维素醚品种和牌号，不同的品种可广泛应用于建筑工程、食品和医药行业，以及日用化学工业、石油工业等不同的领域。
纤维素醚按其取代基的电离性能分为离子型和非离子型。
离子型主要有羧甲基纤维素盐，非离子型主要有甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素醚（MHEC)、甲基羟丙基纤维素醚（MHPC）、羟乙基纤维素醚。
图2-3 羧甲基纤维素盐的分子结构图图2-4 甲基羟乙基纤维素醚的分子结构图图2-5 甲基羟丙基纤维素醚的分子结构图由于离子型纤维素（羧甲基纤维素盐）在钙离子存在的情况下不稳，因此在以水泥、熟石灰为胶凝材料的预拌砂浆中很少使用。
羟乙基纤维素也用于某些预拌砂浆中，但所占市场份额极少。
现在预拌砂浆中使用的主要是甲基羟乙基纤维素醚（MHEC）和甲基羟丙基纤维素醚（MHPC)，它们所占的市场份额巳超过90%。
保水性和增稠性的效果依次为：甲基羟乙基纤维素醚(MHEC)>甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)>羟乙基纤维素醚（HEC)>羧甲基纤维素（CMC)。
纤维素醚基础知识——四其他纤维素醚类及醚类应用
纤维素醚基础知识——（四）其他纤维素醚类及醚类应用第9卷第3期2001年9月纤维素醚工业CEL叫LOSEETHERsINDUSTRYSept.20o1纤维素醚基础知识——(四)其他纤维素醚类及醚类应用严路彤许冬生王敏霞(无锡市化工研究设计院)一,其他纤维素醚类1酯醚类除醚化外,纤维素的一OH基团也可用羧酸或二羧酸酯化,因此可用纤维素的醚类进行酯化或用纤维素的酯类进行醚化形成纤维素酯醚类.较典型的品种是醋酸羧甲基纤维素和邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素.一些纤维素的酯醚类衍生物可在医药工业中作为片剂粘结剂,片剂崩解剂或片剂涂层材料.一些含游离酸基团的酯醚涂层产品,不溶于中性或酸性溶液介质中,但可溶于带有盐结构的微碱性溶液中.这种性质对于药物释放是很有用的.一(N,N一二乙基氨基)乙基纤维素2一(N,N一二乙基氨基)乙基纤维素[2一(N,N—diethylamino)ethylcellulose,DEAEC】是通过碱纤维素与2一氯化乙基胺的氢氧化物威廉逊氏反应(Williams,onreaction)生成的.在较低DS值～015)下,产品是不溶于水的.它可作为一种弱碱性色谱材料或作为一种从溶液中去除酸的阴离子交换剂.在碱性介质中的膨胀可通过在合成期间与表氯醇交联来防止.商业上应用的DEAEC产品有一种约g的离子交换能力.非离子叔胺基可在酸中可逆变换成为相应的铵盐.DEAEC在Na0H的存在下烷基化可导致形成季铵基团,在强碱中引起离子交换.3乙基2一羟乙基纤维素乙基2一羟乙基纤维素(ethyl2一hydroxyethylcellulose)像甲基纤维素产品一样是一种非离子型纤维素醚,溶于冷水而不溶于热水.水溶性乙基2一羟乙基纤维素进人工业化生产始于1945年.典型产品的性质如表1所示.表1乙基2一羟乙基纤维素的性质性质数值乙基羟乙基外观颗粒;粉末纤维;颗粒体积密度,g/L4OO一6o0l0o一20o30o一50o40o一60o薄膜密度,g/薄膜折射率薄膜拉伸强度(相对湿度65%,20’E),———32—第9卷第3期2001年9月纤维素醚工业CELLU【SE盯HERSINDUYSept.20O14.氰乙基纤维素氰乙基纤维素(cyanoethylcellulose,CEC)是以丙烯腈为醚化剂,采用均相两步法工艺,使纤维素与丙烯腈在稀碱存在下,进行氰乙基化反应,然后把物料经沉析,过滤,洗涤,蒸煮,脱灰,干燥等工序即得成品.随着氰乙基取代度的不同,性质有异.取代度为—具有碱溶性,有良好的耐热降解性.取代度为—具有水溶性,比纯纤维素有更高的耐微生物,热和酸的降解性以及有更好的着色性和耐磨性.取代为～时具有的特殊的电性能,它既不溶于水也不溶于碱,而溶于有机溶剂中;高取代度的CEC具有高介电常数8=12～和较低的介质损耗角正切tan8=.用于高介电常数,低损耗电气材料作为高介电漆膜和高介电薄膜电容器的主要介质.此外应用于特种光源中,作为电发光材料代替磷光体以及在军用塑料软灯中作介质;侦察雷达中的高介电塑料套管等.二,纤维素醚类的用途纤维素醚类的许多重要性质确定了它们的用途,可概括如下:①溶液或有机溶液的增稠作用;②悬浮或乳胶的稳固性;③保水性;④耦合作用;⑤爱惜胶体作用;⑥成膜性;⑦粘台性.另外一些特殊作用包括热凝胶作用,表面活性作用,泡沫稳定性,触变性,离子活性和添加凝胶作用.1.涂料工业根据成膜物质来分类,涂料可划分为18大类,纤维素漆类是其中之一.纤维素漆类的品种包括硝酸纤维素漆,醋酸丁酸纤维素漆,乙基纤维素漆,苄基纤维素漆等.其中乙基,苄基纤维素是属于纤维素醚类.此外,纤维素醚中的甲基纤维素,羟乙基纤维素,羧甲基纤维素,也应用在涂料中或作为添加剂使用,如乙基纤维素可较大量地用作为胶冻漆,热融漆及可剥性涂料.乙基纤维素的应用,除上述可剥涂料外,重要的尚有用于耐碱漆,金粉漆,记录纸,图纸,复写纸;用于织物,布品的传热印刷;用于照相凹版及挠曲快速印刷的油墨,筛阿印刷油墨,织物的印墨和涂料,电器的涂料,金属的油墨等.由于乙基纤维素的热稳定性好,常可用它与有机硅树脂井用,制成常温干燥的有机硅耐热漆.2.塑料工业由于乙基纤维素具有的优良性质,特别是DS为～的EC具有优良的热塑性,因此它可用于热塑性塑料.如其作为耐寒塑料,在极冷的严寒下,仍能保持机械强度和柔韧性.既可用作软质塑料,也可用作硬质塑料.EC制成的薄片,薄膜可用粘合剂粘封,也可用电热焊封.由于EC有优良的电绝缘性,故其薄膜可作为电绝缘包装材料或无线电工业的薄膜电容的绝缘材料.碱溶性的CMC也可制成薄膜,作为食品包装材料.3.石油开采在石油勘探的开发过程中,从钻井所用的钻井液开始,到固井阶段的水泥,完井,修井阶段所用的完井液和修井液,增产所用的压裂液,直到二次采油三次采油所用的提高石油回化等,都离不开大量的化学剂类.随着石油产量的增加,对油田化学剂类的数量要求也随之增加.根据国外用量和各类耗量所占的比例来看,油田化学品中以钻井液的化学荆用量为最多,占40%～60%.固井所用的化学剂量为第二位,其次为压裂液所用的化学剂.(1)钻井液:CMC,PAC(聚阴离子纤维素),HEC,HECMC等纤维素醚类,已大量用作钻井液的降滤失荆和控牯荆.(2)固井液:CMC,HEC在固井液中作为降滤失剂和控粘荆.(3)压裂液:当油井对原油或气的渗透性降低时,要考虑对油井进行压裂,在压裂液的组成中,HEC,Chic,CMHEC可作为凝胶聚合物,防止流体损失剂和减摩擦剂. ～33—第9卷第3期纤维素醚工业2001年9月CELLULOSEETHERSINDUSTRYSept20ol此外,为提高石油开采量,可使用HEC或HECMC作为化学试剂驱油法中的聚合物驱油剂.纤维素醚除在陆上石油开发中应用,在海上钻井中也得到应用.4.建筑材料水溶性醚类所具有的优良性能,适用于建筑材料中作为缓凝剂,保水剂,增稠剂和粘结剂.例如,HEC已在石膏,水泥,石灰,有机灰浆,瓦,沙浆等中得到应用.在水泥配比中,它们的作用就是作缓凝剂和保水剂.在混凝土组分及沙浆中,对改善粘度和收缩率,加强粘结力,控制结构水泥的凝结时间,提高起始强度和挠曲强度起重要作用.因为它具有保持水分作用,可减少混凝土表面水分的损失,可避免边缘发生裂缝,并可改善粘附性和施工性能.在制造墙纸板中,HEC是表面处理的乳化液的一种成分,可使表面增加油漆或涂料的牯结力,也可用作墙纸胶的增稠剂.CMC在建筑材料中的使用,也是较多的,如日本1979年CMC总消费19850t,其中用于建筑工业占20%左右.非离子型醚,如甲基纤维素,也广泛用于建筑材料,如美国Dow化学公司生产的MethocelMC系列产品,其主要消费去向,建筑材料占4o%,乳胶涂料占20%,其他则消费于聚合反应,农业,食品,日用化学品,医药等工业部门.所以,纤维素醚类在建筑材料方面的具体应用日益扩大.5.轻工业纤维素醚在轻工业的一些行业中,几乎是必不可少的.(1)洗涤品工业合成洗涤剂,洗衣粉,肥皂是人们日常生活中不可缺少的清洁用品,在洗涤过程中,由于污垢的再沉积,使得洗物去垢不彻底,使用CMC后,这种现象得到了克服.此外,在生产洗涤剂中添加CMC还能使洗涤的料浆或皂液有效地增稠和组成物结构稳定.所以,CMC在洗涤剂工业中的消费量,将随着洗涤剂产量的增长而增加.用羧甲基羟乙基纤维素作洗涤剂的组分,有增加去垢的能力.(2)化妆品工业纤维素醚在化妆品中起增稠,分散,悬浮,稳定等作用.在含有固体成分的皆状产品中起分散,悬浮,稳定的作用;在液体或乳化产品中起增稠,分散,匀质的作用.在这方面使用的醚有MC,CMC,HEC,HPC,CMHEC,HPMC,HEMC等,这些水溶性纤维素醚有利于化妆品的增稠,发泡,稳定乳化,分散,粘台,成膜和保水等性能的发挥.(3)牙膏工业牙膏是大宗口腔用品,目前全国消费量已在12亿支以上,牙膏中添加纤维素醚,能使膏体成型粘合,因此,CMC在牙膏业中得到重要的使用,随着口腔卫生用品向着预防治疗型方向发展,除阴离子型的CMC外,非离子型纤维素醚将逐渐在该行业中扩大使用.(4)食品工业CMC通过联合国粮农组织和世界卫生组织确认为安全,人的一日允许摄取量(ADI)为0—30mg/kg,因此CMC广泛用于食品工业.日本和美国每年分别约有800t和2000tCMC用于食品工业,中国在这方面的应用还有待于大力开发.经3一氯一1,2一环氧丙烷处理的羧甲基纤维素,可用作食品的增稠剂.水溶性的羧甲基纤维素钠盐可用作冰淇淋,冰冻的各种甜食以及巧克力奶和某些干酪的稳定剂.由羧甲基纤维素制造的膜可作冷冻食品的软包装.由水溶性羧甲基纤维素为涂层的纸可用作油质食品的包装.(5)造纸工业羧甲基纤维素很早就应用于造纸工业作施胶和涂料的成分.如用硼酸处理的羧甲基纤维素作纸的施胶;用羧甲基纤维素作打浆或表面施胶制防油纸,用作食品的包装;用羧甲基纤维素铝盐溶液作纸的施胶和制作防油纸;CMC作为涂料的成分,可制作半透明的图纸;用HEC对纸和纸板上光和上油漆.(6)其他在陶瓷,墨水,油墨,胶料,电池,再造烟草,感光材料等行业中都可使用纤维素醚.一34—第9卷第3期纤维素醚工业2001年9月CELLULOSEETHERSINDUSTRYSept.2001在油墨制造中,HEC可用作水基复印油墨,它的优点是干燥快,不渗出.在陶瓷制品成型中甲基纤维素可作为粘结剂用.6.合成树脂非离子型纤维素醚在PVC树脂生产中已获得重要的应用.它的主要作用是作聚合或共聚的分散剂.它可以改善PVC树脂的颗粒形状,颗粒度大小及其分布,使PVC 树脂呈疏松型,容易加工,制品质量提高.过去使用明胶作分散剂生产的PVC树脂里玻璃球状态,紧密型,加工性能不好.因此现在PVC的分散剂都使用MC,HPMC系列产品.在合成高分子材料的悬浮聚合所用的分散剂,由有机溶性的Ec和水溶性的聚合物配合使用常会收到很好的效果,如Ec用于某些丙烯酸酯(如二乙基氨基烷基丙烯酸酯)的悬浮聚合,可制得粒度均匀的珠状颗粒树脂产品,反应产物不会粘附在聚合釜设备上,不仅质量好,而且便于出料,物料损失减少.另外在制造PVC时,若采用适当的水溶性HPMC和有机溶性的Ec组成的分散剂能够制备出易于排除残留氯乙烯单体的高档的无毒PVC树脂,如果配方中没有Ec,则残留的氯乙烯单体就相对较高.难以达到无毒的要求.7.纺织工业纤维素醚类在纺织工业中很早就用作印浆,浆液整理和润滑剂,在这些应用上隙已知的水溶性羧甲基纤维素外,还有水不溶性而碱溶性的羧甲基纤维素,碱溶性羧甲基纤维素也可作织物的印浆料.对棉织物进行部分羧甲基化处理(取代度—,投甲基化棉具有抗污性能,阳离子交换性能以及硬挺手感的实用性能,可作为耐水洗上浆棉布使用.对印花色浆若要求高的弹性,坚实性时,则采用乙基纤维素作胶粘剂为佳,因为乙基纤维素有广泛的配伍性,对选择无腐蚀性溶剂有利,从而可节省印花设备材料,而颜料的色彩不会受到破坏.8.医药工业纤维素醚类在医药方面的应用,可在配制各种药物剂型中作成膜剂,粘合剂,分散剂,稳定剂,保水剂,缓释剂等.它可避免使用有毒溶剂来配制药物涂料和微粒包封药物(使药物缓释长效).例如,在医药中Ec常作为成膜物质和保护涂层而广泛用于制药技术,同时它还可以用作粘合剂和填充剂.作为药片的保护涂层,它可以降低药片对湿度的敏感性,防止药品受潮变色变质.它可形成缓释胶层,微囊包封聚合物,使药效持续释放,微型胶囊能使进人口内的药片在胃或肠中适当时候发生最佳疗效,避免一些水溶性药物进口后过早发生作用.Ec和HPMC 配合使用,在医药中应用愈来愈广泛.9.其他方面纤维素醚在其他方面的应用是很广泛的,如CMC用在浮选铜一锌矿中,使用CMC代替氰化物对保护环境有十分重要的意义.在用作粘合剂方面,纤维素醚也有实用的意义,例如,CMC与丙烯酸酯共聚物组成的粘台剂,适用作家具,混凝土,陶瓷,含石灰质材料等的粘台.由于Ec具有许多突出的优良性质,它被广泛用作粘合剂和树脂,涂料等的改性剂.例如:①用作荧光灯管的暂时涂料,可以防止某些金属有机化合物在加热前的水解作用;②用于木材着色剂配方中,可以不用底漆,不用颜料,Ec作为配方中的粘合剂.能使着色均匀而无迁移泛花现象;③用于许多种集成电路基片上利用的导电性印刷油墨的配方中,Ec是组成粘台剂中的要紧成份;④用于火箭推动剂或火炮发射药,EC是火药组分的优良粘合剂. 由此可见,纤维素醚在各方面的应用是很广泛的,大有发展前途. 一35—第9卷第3期纤维素醚工业2001年9月CELLULOSEETHERSINDUSTR’fSept.2ool三,纤维素醚,醚类产品的生产厂商和注册商标表2列出了纤维素酯,醚类产品的主要生产厂商和注册商标. 表2纤维素酯,醚类产品的主要生产厂商和注册商标产品名称注册商标生产厂商所在国醋酸纤维素(CA)AcetyDaicel日本CellidorSBayerAG德国英国SaxetatVEBEilenburg德国SetilitheTubizePlastics比利时TeniteAeetateEastmanCher~Products,lnc.美国醋酸丙酸纤维素(CAP)Cellid0rCPBayerAG德国美国醋酸丁酸纤维素(CAB)CellidorBBayerAG德国TeniteBut~:,d~美国甲基纤维素(MC)CelacolBritCelanese英国MethocelDow美国CulminalHenkel德国TyloseMHoechst德国Meto1oseShin—EtSU日本疆loeelMW0lff—Walsrode MarpoloseMatsumotoYushiSeiyako日本羟乙基甲基纤维素(HEMC)CelaeolCelanese英国CulminalHenkel德国TyloseMHHoechst德国WalicelMW0lfr—Walsmde MarpoloseMatsumoto日本羟丁基甲基纤维素(HBMC)MethoeelHBDow美国羟丙基甲基纤维素(HPMC)CelacolCelanese英国blethocel(~,A或肿之外)DOW美国CulminalHenkel德国MetoloseSHShin—Etsu日本MarpoloseMatsumoto日本MeIhofasICIWalocelMW0珊一Walsrode一36—第9卷第3期2001年9月纤维素醚工业CELLULOSEETHERSINDUSTRYSept.2001产品名称注册商标生产厂家所在国羧甲基甲基纤维素(cMMc)CulrainalHenkel乙基羟乙基纤维素(EHEC)BerraocollE(水溶性)Berol瑞典(有机可溶性)Hercules美国Hereules法国乙基纤维素《EC)EthocelDow美国Hercules乙基甲基纤维素(EMC)EdifasAICI羟丙基纤维素(HPC)KlucelHercules睦乙基改性HPCKlueel6Hercules羟乙基羟丙基纤维素(HEHPC)NatrovisⅥfsPDHereules 甲基羟丙基纤维素邻苯二甲酸酯Shin—Etsu日本羟乙基纤维素(HEC)Natro$olHereules CelhziseUCC美国CellobondBP荷兰和巴西TyloseHoeehstCelacolCelanese美国Fuji日本阳离子改性HECUcarPolymerUCC较甲基纤维素(CMC)BlanoseHercules欧洲HereopaeHercules美国Cour1oseCeImaese美国Cellofas和EdifasICIAku—CMCEnka荷兰CellogenDai—Ichi日本TyloseCHoechstRelatinHenkelWalocelCWolff—WalsrodeFinnfixMets~iliiton芬兰GabrosaMontedison意大利NymeelNyma荷兰CellttfixSvenskaCellulosa瑞典CekolBillerudUddeholm瑞典Du—Icel日本DuPont美国一37—。
纤维素醚基础知识
从此，纤维素醚的生产在西欧、美国以及日本迅速扩展。
我国纤维素醚类的研究与生产起步较晚。20世 纪50年代末开发了离子型羧甲基纤维素。60年代中期 以来，陆续生产了乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基 甲基纤维素和羟丙基纤维素等非离子型纤维素醚。
4. 天然纤维素种类
纤维素化学结构
元素组成：含碳44.44%，氢6.17%，氧 49.39%。
纤维素大分子的基环是脱水葡萄糖。 基环分子式：C6H10O5，基环分子量：162
基环
H3C O HO
OH O H OH
纤维素大分子链
HO O
HO
OH
O HO
O OH
OH O HO
O
OH
OH
O HO
OH O CH3
聚合度、分子量分布适度、质量稳定的纤维
素原料，对规范和提高我国纤维素醚产品品
质是十分必要的
纤维素醚
纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱
化、醚化反应而生成的。它是纤维素衍生物的一类。
另一种是纤维素酯
纤维素醚类由于它们具有本身的特性，如增稠、
分散、悬浮、乳化、粘合、成膜、保护胶体、保持
水分等。因此，可广泛应用于石油开采工业、建筑
合成原理
纤维素的醚化过程是在碱性条件下 进行，一般使用一定浓度的NaOH水溶 液。纤维素首先用苛性钠水溶液形成溶 胀的碱纤维素，接着与醚化剂进行醚化 反应。在混合醚的制备中，可以同时使 用不同种类的醚化剂，也可以采用间歇 加料的方式进行分步醚化。纤维素醚化 的基本原理基于以下的经典有机化学反 应（纤维素用Cell－OH代替）
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‘第二章纤维素醚的基本知识第一节：纤维素醚得分类及概念纤维素醚是天然纤维素经化学改性得到的纤维素衍生物，是工业上最重要的水溶性聚合物之一，目前正在迅速发展和变化。
纤维素醚的生产原料丰富，品种繁多，具有很多独特的优良性质，在建筑、外墙保温、干混砂浆、石油、食品、纺织、造纸、涂料、化妆品、医药、陶瓷以及电子元件等工业生产中得到广泛的应用，已成为世界范围内生产的工业品，所以了解除主要纤维素醚产品的基本知识，对于生产和科研是有益的。
1、纤维素醚的分类纤维素醚的品种繁多，目前还在不断增加，现有品种已近千种，可按五种不同的方法进行分类，即：①按标准水溶液的粘度②按取代基的类型③按取代度④按物理结构(电离性))⑤按溶解性能按照取代基的类型，纤维素醚可分为单一醚和混合醚，单一醚中只有一种类型的取代基，混合醚中，纤维素醚分子链可以有两种或两种以上的取代基。
主要的品种举例如下：1、1.单一醚类:甲基纤维素(MC)乙基纤维素(EC)羟乙基纤维素(HEC)羟丙基纤维素(HPC)羧甲基纤维素(CMC)聚阴离子纤维素(PAC)氰乙基纤维素(CEC)1、2.混合醚类:羟丙基甲基纤维素(HPMC)甲基羟乙基纤维素(MCEC)羟乙基甲基纤维素(HEMC)羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)羧甲基羟丙基纤维素(CMHPC)羧甲基甲基纤维素(CMMC)羧甲基乙基纤维素(CMEC)羟丁基甲基纤维素(HBMC)_乙基羟乙基纤维素(EHEC)乙基甲基纤维素(EMC)1、3按电离性分为:①离子型醚，如CMC、PAC②非离型醚，如HPMC、MC、HPC、HEC③离子型和非离子型混合醚，如CMHEC、CMHPC、CMMC、CMEC按溶解性能分为：①水溶性纤维醚，HPMC、PAC、HEC、MC、HEMC、HPC、CMC②有机溶性纤维素醚，如EC、CEC2、纤维素醚的化学反应类型纤维素醚的化学反应类型复杂，分类不尽一致，按照Nicholson等的方法，以两类反应解释醚化的化学反应：2、1亲核取代反应，也称威廉生（Williamson）反应碱纤维素与卤烃（如卤代甲烷）的反应是这类反应的实例（X 代表卤原子）：R cell-OH+NaOH→R cell -O→R cell–O-+Na++H2OR cell-O-+CH3X→R cell-O--CH3+X-属于这一机理制备的纤维素醚包括(EC)、（CMC）等，这类反应是不可逆的，反应速度控制着取代度及其分布。
生成纤维素醚前醚化剂的开环，也属于不可逆反应，最普通的例子是由环氧乙烷和环氧丙烷制备（HEC）和（HPC）的反应。
2、2可逆的加成反应，也称密契尔（Michael）加成反应这类反应是在碱的催化下，一个活化的乙烯基与纤维素羟基的加成。
最有名的例子是丙烯腈与碱纤维素的反应：R cell-O-+CH2CH-C≡N →R cell-O-CH2-CH-C≡NR cell-O-CH2-CH-C≡N+H2O→R cell-O-CH2-CH2-C≡N+ OH-反应是可逆的,由反应平衡控制取代度分布。
由上述这两类反应可生产HPMC、MC、EC、CMC、CEC、HEC、HPC等单一醚和CMHEC、HEMC、等混合醚。
3、关于纤维素醚的几个基本化学定义3、1纤维素醚的取代度及其分布纤维素醚的取代程度用取代度(DS)和摩尔取代度(MS)表示。
⑴取代度（Degree of Subsitution），用DS表示纤维素醚是纤维素分子链上的羟基为醚基取代的产物，平均每个失水葡萄单元上被反应试剂取代的羟基数目称为取代度。
由于纤维素分子链中每个失水葡萄单元上有3个羟基，所以取代度只能小于或等于3。
⑵摩尔取代度（Molar Degree of Substitution）,用MS表示纤维素醚形成侧向分歧的醚时，平均每个失水葡萄糖单元上所结合的取代醚基总量，用MS表示。
MS的大小与侧链形成的程度有关，理论上，MS的值可以是无限的。
对纤维素烷基、羧烷基和酰基衍生物，DS与MS是相同的；对纤维素羟烷基衍生物，当一个羟烷被引入纤维素分子链时，就形成一个附加的羟基，这个羟基本身又可被羟烷基化，因而，在纤维素分子链上可形成相当长的侧链，所以，通常MS大于DS，MS大小视侧链形成的程度而定。
摩尔取代度（MS）与取代度（DS）之比表示每个侧链上所含取代度的平均数目，即侧链的长短。
3、2取代基的分布理论上纤维素失水葡萄糖单元上3个羟基都可以被醚化而得到3取代（DS=3）的纤维素醚产物，但除了个别均相醚化或多次醚化处理外，实际上是不可能的，这一方面是由于纤维素纤维本身物理结构的复杂性，另一方面是由于分子链的立体化学效应（如3个羟基反应性的差异）以及极性取代度基的静电效应、取代基的质量和体积等的影响。
取代基的分布由两个独立的部分组成：其一为：取代基沿纤维素分子链的取代分布。
这一分布的均一性影响到：⑴醚的溶解度；⑵对电解质、温度、添加物的稳定性；⑶溶液的切变性质；⑷溶液的流变性质。
其二为：取代基在每个葡萄糖单元上的取代分布，即在3个羟基上的取代分布。
这一分布的均一性影响到：⑴醚的溶解度；⑵溶液的稳定性；⑶醚的溶解性质。
取代度对纤维素醚化产物的溶解性有一定的规律，随着DS的提高，可逐渐溶解于下列溶剂中：a)低取代度赋予碱液（4-8%水溶液）的溶解性；b)稍高取代度赋予水溶解性；c)高取代度赋予极性溶剂的溶解性；d)更高取代度赋予非极性溶剂的溶解性；3、3醚化度（γ）在纤维素衍生物中，γ是一个习用符号，用于表示在各种酯醚化反应、取代反应及化合反应等过程中，每100个基环（葡萄糖酐）内起反应的羟基数，γ的最大值为300（DS≦3）。
用于纤维素醚称为醚化度，显然，醚化度（γ）=100ХDS。
3、4分子量及其分布除了取代度及其分布外，分子量及其分布是纤维素醚另一个最重要的分析判据。
由于大多数纤维素的醚化过程尽量控制在分子量没有明显改变的条件下进行，所以其分子量分布基本上依赖于碱纤维素的分子量分布。
通常平均分子量用标准浓度的纤维素醚水溶液粘度测定，分子量分布用凝胶渗透色谱法（GPC）测定，文献中纤维素醚分子量分布的测定方法没有公布。
例如，对低取代度羟丙基纤维素，可经2.5mol/l盐酸水解后,用铜氨氢氧化钠溶液(Cuoxam)测定平均聚合度。
分子量的分布影响到纤维素醚的下列性质:①粘度性质；②溶液在剪切应力下的性质；③溶液的流变性质；④纤维素醚对降解的稳定性。
第二节：纤维素醚的使用（溶解）方法4、羟丙基甲基纤维素------以美国陶氏产品Methocel E、F、J和K牌号为例。
在这些产品的制造中，以环氧丙烷、氯甲烷，在失水葡萄糖基团上得到羟丙基取代。
这个取代基团（[-OCH2CH（OH）CH3]在第二个碳原子上含有一个仲羟基，亦可被认为生成一种纤维素的丙二醇醚。
这种产品具有丙二醇醚取代对甲氧基取代的不同比例，可影响有机溶性和水溶液的热凝胶温度。
各种产品的性质决定在环（羟基）上取代基团的数目。
Methocel A纤维素醚含有27.5-31.5%甲氧基，或甲氧基D•S，为1.6-1.9，这一范围获得最好的水溶性；较低取代度的产品具有较低的水溶性；较高取代度的产品仅能溶解于有机溶剂中。
在Methocel E、F、K纤维素醚中，甲氧基取代仍为主要组份，在环（羟基）上含有80-95%的范围。
在Methocel J 纤维素醚产品中，羟丙基取代约为取代一半。
1．关于Methocel纤维素醚产品的取代度和相应的取代重量百分比。
表7注:⑴ASTM2363-72方法测甲氧和羟丙基含量⑵克分子取代⑶优质等级别⑷标准等级5、溶液制备Methocel 纤维素醚产品是一种糖类聚合物，它能溶解于水和所要求的某些有机溶剂中，由于膨胀和它们的结构层不断被水合作用，而膨胀作用无显著的溶解范围，有如发生在离子化盐的溶解那样。
它的溶液浓度，根据所需制备的粘度而定。
即根据所用产品的类型和粘度。
低粘度产品可组成10-15%的浓度，高粘度产品的标准限度为2-3%的浓度。
所选择的Methocel产品的物理形态（粉末和经表面处理的粉末），将影响配制溶液的制备工艺。
配备好的无凝胶Methocel溶液是有三个基本步骤：分散——Methocel产品的每一颗粒必须润湿；搅动——保持分散；溶解——水化（构成粘度）在企图溶解它们之前，使颗粒分散是很重要的，良好的分散可阻止所形成的凝胶成团状，不同物理形态的产品需要用不同的工艺来制备最有效的溶液。
5、1经处理的粉末产品经表面处理的粉末可直接加入于水体系中。
这种粉末产品在一般搅动下应能很好分散。
并在碱性时被溶解（构成粘度）。
经表面处理的粉末提供不寻常的处理柔韧性和溶解速率的控制。
这些产品的水化可设法被抑制，它可以用PH控制到某一点时才发生溶解作用。
它们容易被冷水润湿，并略为搅动就能均匀分散而无凝块。
经表面处理的粉末，使用普通自来水在略加搅动下即可容易地制备浓度高达10%的水溶液浆料，超过这浓度，保持时间少，同时该物质迅速变得太粘以至不能倾倒，或不易用泵抽送。
水溶液浆料保持45分钟而仍然有用，而且，使用浆料成所要求的碱性时，浆状粉末的完全溶解能迅速完成。
适宜的方法包括。
⑴加入足够的氢氧化铵于液体分散液中（在用水稀释所得的各种产品的适当浓度之后）以获得PH8.5-9.0，促使粘度迅速发展而成一种流畅而无凝胶的溶液[US.3,297,583用调节PH控制溶解以形成浆料]。
注意：如欲调节高浓度浆料的PH可导致过高的粘度，以致这浆料不能用泵抽送或倾倒。
PH调节只能在浆料用水稀释浓度之后才可使用。
注：经表面处理的产品只有将PH调节至一定碱性（PH8.5-9.5）才能充分迅速溶解。
⑵可将浆料加干碱性研碎色料或填料分散液;或加入于碱性色料乳胶组分中,使其迅速溶解形成均匀粘度。
⑶可于浆料中加干的碱性色料填料，用高速或低速设备混合，也可迅速溶解形成一定的粘度。
经表面处理的产品，在制备过程中在不同时刻加入于乳胶涂料中。
既可在乙二醇浆料中，或是直接加入粉末，或是通过配成贮备溶液加入。
例如：⑴作为一种可分散的粉末，可在加入颜料之前直接加入研碎色料中。
注意：这些增稠剂不必在制备高固体组成的最后加入，或不必在原有中性或酸性的组成未改变至碱性后加入。
⑵作为贮备溶液，乙二醇浆料或水浆料在研碎色料加入后加入。
⑶作为贮备溶液，乙二醇浆料或水浆料，在组成乳胶后加入于涂料中。
5、2.未经处理的粉末一般使用三种不同工艺予以分散5、2、1在热水中分散未经处理的产品具有唯一的和有价值的热水不溶性，而具有冷水溶性。
这种产品可以用所需水的总体的1/5-1/3 的热水（80-90℃）混和分散，搅动使所用颗粒全部湿透。
为了使其完全溶解，于是加入剩余部分的水，它可以是冷水，甚至冰水，以得到适宜的温度，必须连续搅动一直混和良好。