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纤维素醚 cellulose ether

纤维素醚 cellulose ether

  由纤维素制成的具有醚结构的高分子化合物。
  纤维素大分子中每个葡萄糖基环含有三个羟基,第六碳原子上的伯羟基、第二、三个碳原子上的仲羟基,羟基中的氢被烃基取代而生成纤维素醚类衍生物。
  根据取代基的化学结构分类,可分为阴离子、阳离子和非离子型醚类。
  随所用醚化剂的不同而有甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氰乙基纤维素、苄基氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素和苯基纤维素等。以甲基纤维素和乙基纤维素实用性较大。
  经醚化后的纤维素溶解性能发生显著变化,可溶解于水、稀酸、稀碱或有机溶剂,溶解度主要取决于三个因素:(1)醚化过程中所引入基团的特性,引入的基团越大则溶解度越低,引入的基团极性越强,纤维素醚越易溶于水;(2)取代度与醚化基团在大分子中的分布情况。大多数纤维素醚只能在一定取代度条件下,才溶解于水,取代度在0~3之间;(3)纤维素醚的聚合度,聚合度越高,越不易溶解;聚合度越低,能溶于水的取代度范围越宽。纤维素醚类品种繁多,性能优良,广泛用于建筑、水泥、石油、食品、纺织、洗涤剂、涂料、医药、造纸及电子元件等工业。
  是纤维素高分子中羟基的氢被烃基取代的生成物。纤维素是一种既不溶解也不熔融的多羟基高分子化合物。纤维素经醚化后则能溶于水、稀碱溶液和有机溶剂,并具有热塑性。
  将高α-纤维素浆粕用碱溶液浸渍使之溶胀,以破坏较多的氢键,便于试剂扩散并生成碱纤维素,然后再与醚化剂反应,即可制得纤维素醚。醚化剂有烃基卤化物(或硫酸酯)、环氧化物和具有受电子体的α、β不饱和化合物等。 
  纤维素烷基醚 有代表性的为甲基纤维素和乙基纤维素。工业生产一般以氯甲烷或氯乙烷为醚化剂,反应如下:
  
式中R代表CH3或C2H5。碱浓度不仅影响醚化度, 而且对烷基卤化物的消耗也有影响。碱浓度愈低,烷基卤化物水解愈烈。为减少醚化剂的消耗,必须提高碱浓度。但碱浓度过高时,使纤维素的溶胀作用降低,不利于醚化反应,醚化度因之降低。为此,可在反应过程中添加浓碱液或固体碱。反应器应具有良好的搅拌和撕裂装置,使碱能均匀分布。
  甲基纤维素广泛用作增稠剂、胶粘剂和保护胶体等。也可用作乳液聚合的分散剂、种子的粘合分散剂、纺织浆料、食品和化妆品的添加剂、医药胶粘剂、药物包衣材料和用于乳胶漆、印刷油墨、陶瓷生产,以及混入水泥中用以控制凝固时间和增加初期强度等。
  乙基纤维素制品有较高的机械强度、柔韧性、耐热性和抗寒性。低取代乙基纤维素可溶于水和稀碱溶液,高取代产品可溶于大多数有机溶剂。它与各种树脂和增塑剂都有很好的相容性。可用于制造塑料、薄膜、清漆、胶粘剂、乳胶和药物的包衣材料等。
  向纤维素烷基醚内引入羟烷基可改善其溶解性,降低它对盐析的敏感性,提高凝胶化温度和改善热熔性等。上述性质的改变程度随取代基性质和烷基与羟烷基的比例而异。
  纤维素羟烷基醚 有代表性的为羟乙基纤维素和羟丙基纤维素。醚化剂为环氧化物,如环氧乙烷和环氧丙烷。用酸或碱为催化剂。工业生产是使碱纤维素与醚化剂反应:
  

  高取代值的羟乙基纤维素既溶于冷水,也溶于热水。高取代值的羟丙基纤维素只溶于冷水而不溶于热水。羟乙基纤维素可用作胶乳涂料的增稠剂、纺织印染浆料、造纸胶料、胶粘剂和保护胶体等。羟丙基纤维素的用途与羟乙基纤维素相似,低取代值的羟丙基纤维素可用作医药赋形剂,可兼备粘合和崩解两种性能。
  羧甲基纤维素 英文缩写CMC,一般以钠盐的形式存在。醚化剂为一氯乙酸,反应如下:
  

  羧甲基纤维素是一种应用最广的水溶性纤维素醚。过去主要用作钻井泥浆,现在已扩展到用作洗涤剂的添加剂、衣物浆料、乳胶漆、纸板和纸的涂层等。纯制的羧甲基纤维素可用于食品、医药、化妆品,还可作为陶瓷和铸模的胶粘剂。
  氰乙基纤维素 是在碱的催化下,纤维素与丙烯腈反应的生成物:
  

  氰乙基纤维素介电常数高,损耗系数低,可用作磷和电发光灯具的树脂基质。低取代的氰乙基纤维素可作变压器的绝缘纸。
  纤维素的高级脂肪醇醚、烯基醚和芳香醇醚等均已制得,但未获实际应用。
 
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