基于木纤维的羟烷基纤维素醚的制备研究文献综述

 2022-08-05 03:08

文献综述

前言 纤维素醚是以纤维素为原料合成的具有醚结构的高分子化合物,是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成的一系列纤维素衍生物的总称,被广泛应用于石油开采、日用化工、纺织印染、建筑、涂料、高分子聚合等领域,近年来在医药方面的应用也越来越得到重视。

自然界中的纤维素主要由植物经过光合作用合成,是取之不尽、用之不竭的可再生资源。随着人类社会的快速发展,石油、煤炭的储量以及价格越来越难以满足发展的需求,并且由于矿物资源的大规模使用,环境问题日益凸显,引发各国对环境污染问题的关注和重视,纤维素这类可持续发展、对环境友好的再生资源越来越受到重视。

目前,纤维素资源大部分未能被有效利用,因此深入研究纤维素的结构和性能的关系、拓展纤维素资源的获取渠道、发展高效便捷的纤维素分离方法、开发绿色有效的纤维素衍生物制备途径是提高纤维素利用效率的重要方法。

传统纤维素醚的生产工艺是以精制棉纤维为原料,经过一系列碱化、醚化、中和、提纯等操作制成,但随着棉花产量产量的急剧下降,生产纤维素醚的成本也越来越高,因此寻找棉纤维原料的代替品显得格外重要。

本课题是木纤维为原料,代替棉纤维而开发的一种新的工艺路线,并对其碱化、醚化工艺参数不断优化,试图生产出高质量的纤维素醚产品,有望实现大规模工业生产。

国内外研究 羟丙基纤维素是以木浆或棉短绒等纤维素为原料,与氢氧化钠作用生成碱纤维素,再与醚化剂(环氧丙烷或氯代丙醇)反应制得。碱纤维的形成[1]


在反应过程中,氢氧化钠起到润胀纤维素和促进环氧丙烷开环反应的作用。对于碱对纤维素的润胀反应,一般认为碱纤维存在五种碱纤维素变体,第一类是经34wt%NaOH水溶液处理下成为碱纤维素I和III,第二类是经65wt%NaOH水溶液处理下为碱纤维IIA和IIB,第三类是纤维素II型的水化结构为碱纤维IV。Okano等研究认为:在一定氢氧化钠处理下,纤维素I型变为纤维素I和碱纤维素I型的混合体,再完全转变为碱纤维素I型,碱纤维素I型转变为碱纤维素II型,水洗烘干后最后为纤维素II型结构。殷延开等研究发现:纤维素在碱液处理后会导致纤维素结品度降低,随着碱浓度的增大,结晶度逐渐降低,当超过16%时,结晶度下降变缓,处理后的纤维素表面积增大,使纤维素更容易进行醚化反应。在就化反应中没有碱的消耗,碱只作为催化剂,水溶液作为醚化剂的转移载体,取代中是的空间位阻效应使羟丙基纤维素的反应速度慢,只有羟乙基纤维素的1/4,取代基上的羟基反应活性也低,导致纤维素分子链上的取代基分布更均匀。

传统的碱化工艺[2]是将纤维素浸泡在NaOH水溶液中(浓度至少为18%),引起纤维素溶胀。这些薄板再经过卷轴挤压得到所要求的碱/水含量接着对湿态碱纤维素薄板进行粉碎。

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