第２２卷第６期高分子材料科学与工程ｖｏＩ．２２．Ｎ。．６２００６年１１月ＰＯＬＹＭＥＲＭＡＴＥＲＩＡＬＳＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＮｏｖ．２００６
水处理用纤维素基载体的降解性能
范福洲，康勇
（天津大学化工学院．天津３０００７２）
摘要：将实验制备的圩堆素基戴体填料与乙二醇二墙水甘油琏进行史联反应，研究了不同变联度的戴俸擤料在纤堆素酶溶液和城市生活污水中的降解过程。当史联度不超过１３．７％时，交联度越走栽体的降解速率越小，置蚌保留率越高。未交联最体在井堆素酶溶液和实际城市生活污水中８ｄ后的保留率分割为８．４“和８Ｂ％，而交联瓶体在上述两种溶液中的相应保留率分别为３０“～７０％和９４％～９６“。实验证明，交联反应可以有救地抑制降解过程，通过改变巍体的变联度完奎可以控制栽体的降解速率，使我俸在教天至敷月之内完全降解．
鬟键词：纤维素｝水处理载体Ｉ可控降解ｌ交联
中围分类号，０６３１．３＋３文献标识码ｔＡ文章霸号：１０００－７５５５（２００６）０６－０１２６－０４
纤维素多孔载体是近年来发展起来的一种用于大规模高密度微生物培养的优秀微生物支持物。它几乎具有所要求的理想微生物支持物所有特征，以纤维素为基质的材料亲水和亲生物性好，而且通过适当成型方法得到的内部结构有许多网状的相互连通的小孔通向载体表面，使微生物易于进人孔中生长、分裂，解决了微生物固定化和流体剪切力对微生物损伤两大难题，能提高微生物培养密度，便于大规模微生物培养。由于具有这些优点，这种载体如果用于生物膜法废水处理将会非常适合。特别是由于纤维素的天然可降解性，载体在使用中和使用后逐渐分解为无害的水和二氧化碳，避免了传统水处理载体如颗粒活性炭、沸石、无烟煤、陶瓷球、玻璃球、多孔不锈钢和聚氯乙烯等填料使用后产生固体废弃物、燃烧产生有害物质的污染环境问题Ｄ’２］。
本文利用纤维索为原料，通过合理的成型方法和工艺，制备出具有高孔隙率和比表面积、孔径可以控制、价格低廉的水处理用多孔纤维索载体。为了进一步扩展该载体的应用范围，特别是解挟纤维索载体在微生物环境中的耐用性以及加速降解、减少环境负担的问题，笔者对实现纤维棠载体的微生物降解可控性进行了探索。实验通过改变纤维素与环氧化合物的交联度大小，初步控制了纤维素载体的降解速度，制备出的改性纤维紊载体可以在数天到数月内完全分解。
１实验部分
１．１实验材料及仪器
多孔纤维紊载体（实验自制）、氢氧化钠、乙二醇二缩水甘油醚（环氧值≥ｏ．６５）、醋酸钠、醋酸、纤维素酶（２００００ｕ／ｇ）、十二烷基硫酸钠。
恒温水浴加热器、电热干燥箱、分析天平、Ｎｉｃｏｌｅｔ一５ＤＸ红外光谱仪、ＰＨＳ一３Ｃ型ｐＦＩ值测定仪。
１．２纤维素戢体交联改性
共选取５个实验水平，即交联剂与纤维素载体的质量比分别为２≈１０、４：１０、６：１０、８：１０、１０ｌ１０。
实验步骤：先将一定质量的交联剂——乙二醇二缩水甘油醚倒人３０ｍｌ。０．５％的ＮａＯＨ溶液，加入少许质量分数为０．１％的表面活性剂
收稿日期?２００５—０８－３０Ｉ謦订日期ｔ２００５—１２—１６
基金项目；天津市自然科学重点基金（０５ＹＦＪＺＴＣ００５００）资助项目
联系人ｔ康勇?主要从事水处理技术的研究．Ｅ－ｍａｉｌｔｙｋａｎｇ＠ｔｊｕ．ｅａｕ．ｃｎ 万方数据
第６期范福洲等。水趾理用纤维素基载体的降解性能
溶液，搅拌均匀；然后将１０ｇ绝干纤维素载体完全浸润在上述混合溶液中，静置约３０ｍｉｎ｝再将以上混合物置于６０℃水浴加热器中加热３ｈ，注意不断搅拌｝最后将交联体取出用清水冲洗干净，低温干燥得到绝干交联纤维素载体。１．３纤维素载体的降解实验
１．３．１栽体在纤雏素酶溶液中的降解实验：配置０．１ｍｏｌ／Ｌ的醋酸钠溶液，用醋酸将酸性调至ｐＨ４．５，得到醋酸缓冲液Ⅱ３’将一定质量的纤维索酶溶入一定体积的缓冲液中，混合均匀配成３００ｍｇ／Ｌ的降解溶液。将一定质量的纤维素载体样品加人到降解溶液，密封后放人４０℃的水浴加热器中持续加热，在规定的降解时间内将其取出，并定期搅拌混合物。
１．３．２栽体在实际生活污水中的降解实验：取一定量滤去固体杂质的实际生活污水，加人一定量的纤维素载体样品｝将以上混合物密封，放入３０℃的水浴加热器中持续加热，在规定的降解时间内将其取出，注意定期搅拌混合物。其中生活污水的参数为ｐＨ值７．７６，ｓｏｉ２浓度０．１ｍｏｌ／Ｌ，ＣＯＤ４．５，浊度８１．３ＮＴＵ。
１．４纤维素交联度的测定
采取称量法测定纤维素与乙二醇二缩水甘油醚的交联程度“］。将待交联纤维索载体在烘箱中加热至绝干，然后用分析天平称量，得到交联前的载体质量巩；待载体交联完毕后，用清水将载体反复冲洗干净，放人烘箱中烘至绝干状态，称量得到交联后的载体质量ｍ。。纤维紊载体的交联度ｙ用每克绝干纤维素交联的乙二醇二缩水甘油醚的质量来表示，计算公式为：ｙ＝（ｍ２一ｍＩ）／ｍ１（１）１．５纤维素降解速率的测定
不同交联度的和未交联的纤维素载体需要在纤维紊酶溶液中和适当温度及酸性值下进行降解，测定其降解速率的大小以反映交联度与降解速度的关系。纤维素载体在酶溶液中会被酶分解而失重，因此可以采用定时称重的方法来进行评估。具体作法是：先将待降解的所有载体样品分别干燥称量，得到初始质量Ｍ。；在每一规定降解时间后，将浸在酶溶液中的载体取出多次冲洗干净，加热至绝干，然后称量得到残余质量Ｍ２，样品的残留率８用下式计算：
ａ＝（２Ｍｌ—Ｍ２）／Ｍｌ（２）
根据规定时间内样品的质量残留率就可以对纤维紊载体的降解速率进行评估。
２结果与讨论
２．１纤维素载体的交联改性
利用每种官能团具有特定红外吸收峰值的特点，本文借助红外光谱分析的方法判断纤维素是否与乙二醇二缩水甘油醚（ＥＧＤＥ）发生了交联反应。Ｆｉｇ．１为交联纤维素的红外吸收光谱图，交联反应的条件为乙二醇二缩水甘油醚与纤维素的质量比为４：ｌｏ，反应温度６０℃，反应时间３ｈ。
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Ｆｉｇ．１中，３３６０．０ｃｒｇｌ－１附近宽而强的吸收带为醇羟基的伸缩振动区，表明纤维紊交联后还存在大量的醇羟基，发生反应的羟基只是其中的一部分。２８８０．０ｃｍ＿１为－－ＣＨ。基团的反对称吸收振动吸收峰，１４３０．０ｃｍ－１为一ｃＨｚ基团的变形振动峰值。１６５０．１ｃｍ－１附近为乙二醇＝缩水甘油醚中ｃ—Ｏ—ｃ环振动的合频，该峰带较为强烈，表明乙二醇二缩水甘油醚确实参与了交联纤维素的反应，交联是成功的。９３３．２ｃｍ。为环氧基团的特征峰值，该峰带较窄且较弱，说明大部分的乙二醇二缩水甘油醚的环氧基圃都发生了开环，只有一小部分没有反应或只是发生了一端开环。１０４０．０ｃｍ＿１为纤维紊Ｃ－－Ｏ－－Ｃ“桥”伸缩的吸收峰值，该蜂强烈，表明产物中存在大量Ｃ—Ｏ—ｃ键，交联反应比较充分嘞。
本文分别选取乙二醇二缩水甘油醚与纤维素的质量比为２：１０、４：１０、６：１０、８：１０和１０ｔ１０五种反应比例以考察不同交联度对纤维索酶降解速率的影响，所得数据通过计算公式（１）进行处理得到交联度值分别为３．４６％、
万方数据
高分子材料科学与工程２００６岳
６．２０％、８．２６％、１０．Ｏｌ“、１３．７“。
２．２载体在纤维素酶溶液中的降解
将得到的不同交联度的纤维素载体加入到纤维素酶溶液中进行降解实验，纤维索载体的降解速率曲线如Ｆｉｇ．２所示。其中为了进行效果对比，降解中加入了未改性的纤维素载体，以交联剂比例为０表示，下同。
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Ｆｉｇ２Ｒｅｓｉｄｕａｌｒａｔｅｏｆｃｒｏｕｌｉｎｋｅｄｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｔｄｌｆｆｅｒｅｎｔ
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０．６?▲ｌ０．８Ｉ△Ｉ１．０．
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Ｐ岫ｓｉｂｌｅｍｏｄｅｓ０ｆｅｒｏｓｓｌｌｎｋｅｄｃｅｌｌｕｌ０６ｅ由Ｆｉｇ．２可以看出，在实验考察的８ｄ内，各载体每天的降解率在１％～６０％之间不等。前２ｄ的降解速率高于后６ｄ，是由于纤维素载体表面存在部分无定型纤维素和可溶性低聚糖，很容易被纤维索二糖水解酶和外切葡萄糖酶作用产生可溶于水的纤维素二糖和葡萄糖。当这部分无定型纤维素分解完毕后，纤维紊酶才开始作用于纤维紊内部结构更为紧密的无定型区和结晶区，即由内切葡萄糖酶攻击纤维素长链使之变为无定型纤维紊和可溶性低聚糖。进而降解为更简单的葡萄糖ｏ］。由于此部分纤维素的结构更为紧密，使得纤维素酶的攻击更为困难，再加上降解过程更为冗长，导致降解速率比较缓慢。
从最终的载体保留率来看，不加交联剂的样品保留率为８．５７％，随着交联剂比例的增大保留率也逐渐增大，当交联剂比例高于０．６时，载体样品的保冒率稳定在６０％附近。最终保留率的不同，主要是由于纤维素无定型区和结晶区的结构以及各自的比例所决定的。受分子结构的影响，纤维素酶很容易作用于无定型区，较难作用于结晶区。本实验通过交联反应改变纤维素分子的结构和结晶区的大小，进而实现改变纤维素降解速率的目的。交联剂乙二醇二缩水甘油醚与纤维素发生交联反应是交联剂中的环氧开环与纤维素分子中的一ＯＨ发生反应，形成的是比较稳定的一ｃ－－Ｏ－－Ｃ键，同时使纤维素的链式结构变成了网式结构，当交联在任意靠近的两条纤维素分子链问进行时，便形成了交错连接的复杂三维网络结构，如Ｆｉｇ．３所示口‘８］。交联产生的稳定的一ｃ—Ｏ—Ｃ键以及复杂的三维网络结构，阻止了纤维素酶作用于纤维素内部，降低了纤维素降解速率。
更进一步，由Ｆｉｇ．２可以看出，通过改变交联度的大小，可以控制纤维素的降解速率和最终保留率。由此，制备出降解速度可控的纤维素载体完全是可以实现的。
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ｒｅａｃｔａｎｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ—ｌＯＩ口１０．２Ｉ●１０４；ｏｌ
０．６Ｉ▲ｌ０．８Ｉ△１１．０．
２．３载体在实际城市生活污水中的降解本文选取不同交联度的纤维素载体加入到上述生活污水中进行降解实验，所得纤维索载体的降解速率曲线如Ｆｉｇ．４。由Ｆｉｇ．４可知，载体在实际废水和纤维素酶溶液中的降解过程类似，都呈现初期降解速率快后期逐渐稳定的趋势。不同的是，未经交联的纤维索载体降解明显快于交联载体，８ｄ后保留率约为８８“，而经过交联的纤维素载体降解很慢，８ｄ保留率在９４％～９６％之问，这说明交联反应确实对于纤维素的降解有明显抑制作用。
本质上，载体在实际废水和纤维素酶溶液
万方数据
第６期范福洲等ｔ水处理用纤维索基载体的降解性能
中的降解都属于酶降解过程，但载体在实际污水中的降解速度大大低于在上述纤维素酶溶液中的降解速度，其原因是污水中的纤维素酶是由污水中所含的各种真菌（黑蓝霉、根霉、米曲霉、绿色木霉、康氏术霉、斜卧青霉等）、细菌（纤维粘菌和纤维杆菌等）、放线菌（玫瑰色放线菌和纤维放线菌、链霉属放线菌等）等在一定条件下产生的口］，各种菌类产生纤维素酶的速度又受到温度、营养物浓度、ｐＨ值等环境因素的影响。所以污水中纤维素酶量较小，产生纤维素酶较为缓慢且不稳定，导致降解速度也较缓慢。
３结论
实验选用的交联剂乙二醇二缩水甘油醚可以与纤维素很好地进行交联反应，不同的交联度决定了载体降解的降解速率和最终保留率。当交联度在０％～１３．７％时，交联度越大，载体的降解速率越小，最终保留率越高。未交联载体在纤维素酶溶液和实际城市生活污水中８天后的保留率分别为８．４％和８８％，而交联载体在上述两种溶液中的相应保留率分￥Ⅱ为３０％～７０％和９４％～９６％。实验结果证明，通过交联的方法来控制载体的降解速率是完全可行的。
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万方数据
水处理用纤维素基载体的降解性能
作者：范福洲， 康勇， FAN Fu-zhou， KANG Yong
作者单位：天津大学化工学院,天津,300072
刊名：
高分子材料科学与工程
英文刊名：POLYMER MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
年，卷(期)：2006，22(6)
引用次数：2次
参考文献(9条)
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2.廖晓燕.程江.皮丕辉.文秀芳.杨卓如.海景可降解高分子生物膜载体的研究进展[期刊论文]-材料导报 2008(4)
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纤维素功能材料范文 1纤维素复合材料 纤维素复合材料有很多种，按照组成成分区分，可分为纤维素/合成高分子复合材料、纤维素/导电聚合物复合材料等；按照功能区分，可分为力学材料、光学材料、电学材料。现简要介绍有特点的功能性纤维素复合材料。 1.1具有光电活性的纤维素复合材料通过相关学者的研究发现，如果将氢氧化钠/尿素水溶液作为溶剂制备纤维素或染料复合膜，那么，这种材料会显示出较强的发光性能或荧光性能。其中，复合膜还有较强的透明性，透光率能够达到90%.试验发现，复合膜的力学性能很高，拉伸强度能够达到138MPa。如果将天然纤维素浸泡在发光溶剂中进行离心干燥，经过一段时间后，能够得到光致发光纸。这种材料不仅展现了发光剂的吸附能力，还提供了复合纸的发光性能。因此，这些纤维素发光材料可以用于发光二极管和包装等领域。 1.2纤维素/碳纳米管复合材料从纤维素先进功能材料的研究、分析中发现，碳纳米管具有非常优秀的力学性能和电性能，受到人们的高度重视，并被广泛应用于电子器件中。随着科技的不断发展，这种材料在生物传感和复合材料中占有重要位置。 2化学法制备纤维素功能材料 因为天然纤维素很难溶解，所以，不适用于工业生产中。它作为一种天然高分子，在性能上也有一定的不足，例如，这种纤维素耐化学腐蚀性很差、强度较低、稳定性不高。所以，相关人员可以通过化学方
法改善天然纤维素的缺陷，强化其溶解性和强度，并赋予它新的性能，不断拓展纤维素的应用领域。因为纤维素分子链上有很多羟基，所以，可以利用这种方法制备出各种各样的纤维素衍生物。近几年，纤维素衍生物材料被广泛应用于日用化工、涂料和食品等领域。其中，纤维素的制备方法主要有均相法和非均相法。因为纤维素很难溶解，所以，在工业生产中，都是利用非均相法制备纤维素衍生物。但是，在这个过程中，纤维素衍生物存在结构不统一和不可控的缺点，同时，还会产生大量的副产物，所以，纤维素衍生物的种类较少。相关人员尝试利用纤维素在不同溶液中的反应生产纤维素衍生物。 2.1纤维素酯纤维素酯是纤维素与强酸或羧酸衍生物，通过酯化反应得到的一种纤维素衍生物。这种衍生物的种类较多，并有较高的附加值，能够在生物、材料、食品中广泛应用。利用这种方式，相关人员可以合成一些具有新功能性的纤维素酯。相关人员通过酯化反应将卟啉分子连接在纤维素上，得到了光电转换材料，卟啉分子还给予了纤维素材料全新的抗菌性能。所以，通过酯化反应，能够在乙基纤维素上连接三苯基胺，然后得到溶致变色的纤维素衍生物，并显现出蓝-绿荧光。这种衍生物在溶液中的量子效率为65%，所以，它还被应用在光电器件领域。 2.2纤维素醚从传统意义上讲，纤维素醚类的种类很多，并有很多性能。这种物质被广泛应用于石油开采中，还有食品、纺织和日用化学品等方面，所以，相关人员可以引进新的基因功能，以得到新型的功能性纤维素醚。一些学者合成了纤维素咔唑醚，它能够用于存储信息，
一：纤维素的结构分类及应用： 1）纤维素的结构： 2）纤维素的分类： 根据其在特定条件下的溶解度,可以分级为:α—纤维素，β-纤维素，γ-纤维素，α—纤维素指的是聚合度大于200的纤维素,β-纤维素是指聚合度为10一200的纤维素,γ-纤维素是指聚合度小于10的纤维素。 3）纤维素的应用： 纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物,经过特定的物理或化学改性后,具有不同的功能特性,可以粉状，片状，膜，纤维以及溶液等不同形式出现,因此用纤维素开发的功能材料极具灵活性及应用的广泛性。 3.1 高性能纤维材料： 纤维素纤维是现代纺织业的重要原料之一,同时也是纤维素化工和造纸业的重要原料，当前,纸己经成为社会发展的必需品,不仅大量应用于印刷，日用品及包装物,还可以用于绝缘材料，过滤材料以及复合材料等领域,具有广泛而重要的用途。 3.2 可生物降解材料
纤维素能够作为可降解材料的基材使用,因为纤维素具有很多独特的优点:(1)纤维素本身能够被微生物完全降解;(2)维素大分子链上有许多轻基,具有较强的反应性能和相互作用性能,使得材料便于加工,成本低,而且无污染;(3)纤维素具有很强的生物相容性;(4)纤维素本身无毒,可广泛使用，由于纤维素分子间存在很强的氢键,而且取向度和结晶度都很高,使得纤维素不溶于一般溶剂，高温下分解而不融,所以无法直接用来制作生物降解材料,必须对其进行改性，纤维素改性的方法主要有醋化，醚化以及氧化成醛，酮，酸等。纤维素生物降解材料应用广泛,例如园艺品，农，林，水产用品，医药用品，包装材料及光电子化学品等,这里要特别提出的是纤维素在医学，光电子化学，精细化工等高新技术领域应用的更好西川橡胶工业公司研制开发的纤维素，壳聚糖系发泡材料存在很好的应用前景,其特点是重量轻，绝热性好，透气，吸水等,这些特点使其广泛应用于农业，渔业，工业，包装，医疗等各个领域。 3.3 纤维素液晶材料： 天然纤维素及其衍生物液晶是一类新颖的液晶高分子材料，和其它的纤维素衍生物液晶相比,新型的复合型纤维素衍生物液晶在纤维素大分子链中引入了刚性介晶基元,使得控制其液晶性质能够成为现实"这同时就为开发具有特殊性能的液晶高分子提供了新的研究领域,并且其相应的理论基础研究对探索高分子液晶的形成也有十分重要的指导意义，另外,由于天然纤维素是自然界取之不尽，用之不竭的可再生天然高分子,那么在石油及能源日益枯竭的今天,我们就很有必
第三节半纤维素 一、半纤维素的分离与测定 半纤维素存在于各种植物原料中，在牛纤维素基础理论研究或应用机理研究巾，往往需要把半纤维素从原料中分离出来，分离要彻底，并且要尽量减少半纤维素的裂解。但由于中纤维素与木素之间有化学键联接，此复合体简称L.C．C，与纤维素虽没化学键联接，但结合紧密，性质近似，所以半纤维素的分离是比较复杂的。 1．半纤维素的分离 纤维原料中除了三大组成外，还有其它少量组分存在，在半纤维素的分离(抽提)前必须先把这些少量组分除去。通常是采用苯一乙醇或丙酮抽提除去。经过抽提后的试料，称为无抽提物试料。分离提取半纤维素有两种方法，一是直接抽提法，二是制成综纤维素后再提取。直接抽提法适用于阔叶木和草类原料，不适用于针叶木，因为针叶木管胞次生壁的木质化程度高，使碱不易进入，因而分离出来的半纤维素很少，无实用价值。直接法所得的半纤维素量少，且杂质也多，给提纯工作增加困难。因此，大多数是制备综纤维素，再从综纤维素中抽提半纤维素，这种做法比较普遍。 2．半纤维素的测定 对半纤维素的测定研究，自60年代以来，所用方法日趋完善。现在除用部分水解法、高碘酸盐氧化法及甲基化法外，又增加了Smith降解法，并且用色谱和质谱联用鉴定技术等。现以白桦半纤维素为例，将这些方法的主要原理简介如下： (1)部分水解法。将半纤维素水解，得到糖的复合物，主要含木糖和糖醛酸。用阴离子交换树脂将这两种糖分离，而糖醛酸又可用色谱法分成三种。 (2)高碘酸盐氧化法。高碘酸盐氧化法可以测定聚糖还原性末端基的数目和支链情况，因此可以通过高碘酸盐的消耗量和形成的甲酸量计算末端基和支链的数目。 (3)Smith降解法。它是目前用得最多的办法，是在高碘酸盐氧化的基础上发展起来的方法。其基本原理是：聚糖经过高磺酸的氧化后用硼氢化钠还原，然后进行酸水解、还原，最后用色谱鉴定所得产物，藉以了解聚糖结构情况。
纤维素基吸附剂的研究进展 Q U R J 曲荣君1,2*,孙向荣1,王春华1,孙昌梅1,成国祥1,2 (1.烟台师范学院化学与材料科学学院,山东烟台264025; 2.天津大学材料科学与工程学院,天津370002) 摘 要: 纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子材料,具有价廉易得、易被微生物降解、不会给环境带 来第二次污染等特点,长期以来对其开发利用一直是科技工作者研究的热点。本文主要综述了近年来纤维素 基吸附剂的研究进展,并简要介绍了其作为金属离子吸附剂、特殊用途吸附剂等的结构性能特点,展望了其发 展前景。 关键词: 纤维素基吸附剂;吸附 中图分类号:T Q 352 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2004)03-0102-05 PROGRESS IN ST U DIES ON PREPARA T ION AN D PROPERT IES OF CELLU LO SE BASED ADSORBENT S QU Rong jun 1,2,SUN Xiang rong 1,WANG Chun hua 1,SU N Chang mei 1,CHENG Guo x iang 1,2 (1.School of Chemistry and Materials Science,Yantai Normal University ,Yantai 264025,China; 2.School o f Materials Science and Engineer ing ,Tianj in University ,Tianj in 370002,China) Abstract:As one of the most abundant renewable natural polymers on earth,cellulose is readily available and inexpensive.Also it can be biodegraded easily w ithout pollution on environment.M any inv est igators have done w orks on the development and utilization of cellulose for a long time.I n this paper,the preparation of adsorbents based on cellulose is review ed.T he structures and properties of t he modified cellulose as metal ion adsorbents and special adsorbents are introduced.T he long term potential development of cellulose based adsorbents is mentioned. Key words:cellulose based adsorbent;adsorption 纤维素是无水葡萄糖残基通过 -1,4糖苷键连接的立体规整性高分子,是自然界中最为丰富的可再生资源。纤维素分子内含有许多亲水性的羟基基团,是一种纤维状、多毛细管的高分子聚合物,具有多孔和比表面积大的特性,因此具有亲和吸附性,但天然纤维的吸附(如吸水、吸油、吸重金属等)能力并不很强,必须通过化学改性使其具有更强或更多的亲水基团,才能成为性能良好的吸附材料。 纤维素吸附剂的研究和应用早在20世纪50年代初就已开始,近年来,随着生命科学的飞速发展和人们对纯天然化工产品的需求日益扩大,纤维素作为天然高分子材料用来作吸附剂使用愈来愈广泛;同 收稿日期:2003-10-13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(29906008);山东省自然科学基金资助项目(Q99B15);中国博士后科学基 金(2003034330);山东省中青年学术骨干学术带头人基金资助项目(无编号) 作者简介:曲荣君(1963-),男,山东荣城人,教授,博士后,主要研究方向:功能高分子。 第24卷第3期 2004年9月林 产 化 学 与 工 业Chemistry and Industry of Forest Products Vol.24No.3 Sept.2004
市场上纤维素,从粘度上分为低粘度、中粘度、高粘度，不同粘度的纤维素有着不同的用途。所以厂家在购买的时候需要分清要做什么用，该用什么纤维素，不能贪图便宜找个替代品，否则做出的东西达不到效果，损失的只会是自己的利益。 羧甲基纤维素CMC、羧甲基淀粉钠（CMS），价位较为便宜（从产品本身性能上说，CMC要比阜盈HPMC低一个档次），羧甲基纤维素用在内墙低档腻子粉中，保水性和稳定性要比阜盈牌羟丙基甲基纤维素差很多，不能在防水腻子和外保温干混料中使用。 很多人认为这些纤维素都呈碱性，一般水泥、灰钙粉也是碱性，认为可以结合使用，但羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠不是单元素，它们在生产过程中使用的氯乙酸属于酸性，在生产纤维素过程中残留的物质与水泥、灰钙粉起反应，所以不能结合，很多厂家因此遭受很大损失，应引起重视。 羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素用途只是相似，但其作用区别很大的，二者技术指标相差甚远； 二者主要原料同是精制棉是一样的，但其辅料，生产设备，工艺流程是不一样的，羟丙基甲基纤维素生产设备和工艺复杂很多。 两者完全不是一种生产工艺，且其他辅料也不一样的，所以用途也不一样。 不能替代，也不能为了降低成本相互结合。 阜盈羟丙基甲基纤维素（hpmc）化学性能稳定、防霉、保水增稠效果最好，而且不受PH值变化影响，粘度10万的适合用于腻子粉，粘度15万~20万适用于砂浆中，主要增加流平性、施工性，可以减少水泥的用量。另一个作用是水泥砂浆有一个凝固期，在凝固期内需要养护，需供水保持湿润。由于纤维素的保水
作用，水泥砂浆凝固所需的水分从纤维素的保水中得到保证，因此不需要养护就可以达到凝固的效果。
维素醚作为建筑干混砂浆产品中的最主要外加剂，对于干混砂浆的性能和成本起着关键性的作用。那么，什么是羟丙基甲基纤维素醚？为此，安徽金水桥建材有限公司为大家总结了相关信息，希望能够为大家带来帮助。 羟丙基甲基纤维素（INN名称：Hypromellose），亦有简化作羟丙甲纤维素（hydroxypropyl methylcellulose，缩写作HPMC），是属于非离子型纤维素混合醚中的一个品种。它是一种半合成的、不活跃的、黏弹性的聚合物，常于眼科学用作润滑科，又或在口服药物中充当辅料或赋型剂，常见于各种不同种类的商品。作为食品添加剂，羟丙甲纤维素可担当以下角色：乳化剂、增稠剂、悬浮剂及动物明胶的替代品。它的《食品法典》代码（E编码）是E464。 溶于水及大多数极性c和适当比例的乙醇/水、丙醇/水、二氯乙烷等，在乙醚、丙酮、无水乙醇中不溶，在冷水中溶胀成澄清或微浊的胶体溶液。水溶液具有表面活性，透明度高、性能稳定。HPMC
具有热凝胶性质，产品水溶液加热后形成凝胶析出，冷却后又溶解，不同规格的产品凝胶温度不同。 安徽金水桥建材有限公司是年产3000吨羟丙基甲基纤维素(羟丙甲\hpmc纤维素）的高新技术企业。羟丙基甲基纤维素品型号有kh60和kh75,羟丙基甲基纤维素的粘度有：5万、10万、15万、20万分类；广泛应用于建筑、乳胶涂料、聚氯乙烯、陶瓷以及纺织生产中。产品质量先进，畅销国内、国际市场，深受用户好评。 公司占地面积45亩，厂房面积19.8亩，办公楼3.75亩，位于安徽省宿州市经济技术开发区，距市中心2公里。京浦铁路，206国道，310省道纵穿开发区，合徐高速公路沿开发区西缘穿过。宿州市位于安徽省最北部，史有“皖北大门”之称，宿州市居中靠东、承东启西、连南接北，是贯通华东、华南、华中、华北地区的重要交通枢纽，铁路、公路、水路交通十分便捷。连霍高速、京福高速在宿州市纵横贯穿，京沪、陇海两大铁路干线呈“十”字状贯穿全境，已建成的京沪高速铁路经过宿州市，并设有车站，从宿州市3个小时可到
纤维素及其作用 纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。 麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。纤维素是重要的造纸原料。此外，以纤维素为原料的产品也广泛用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。食物中的纤维素（即膳食纤维）对人体的健康也有着重要的作用。 纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素化学与工业始于160多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。全世界用于纺织造纸的纤维素，每年达800万吨。此外，用分离纯化的纤维素做原料，可以制造人造丝，赛璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物；也可制成甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素等醚类衍生物，用于石油钻井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗涤、石墨制品、铅笔制造、电子、涂料、建筑建材、装饰、蚊香、烟草、造纸、橡胶、农业、胶粘剂、塑料、炸药、电工及科研器材等方面。 生理作用
纤维素的主要生理作用是吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便的排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，对肠道的不良刺激减少，从而可以预防肠癌发生。 膳食纤维 人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。草食动物则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素分解，从而得以吸收利用。食物纤维素包括粗纤维、半粗纤维和木质素。食物纤维素是一种不被消化吸收的物质，过去认为是“废物”，现在认为它在保障人类健康，延长生命方面有着重要作用。因此，称它为第七种营养素。 ①有助于肠内大肠杆菌合成多种维生素。 ②纤维素比重小，体积大，在胃肠中占据空间较大，使人有饱食感，有利于减肥。 ③纤维素体积大，进食后可刺激胃肠道，使消化液分泌增多和胃肠道蠕动增强，可防治糖尿病的便秘。 ④高纤维饮食可通过胃排空延缓、肠转运时间改变、可溶性纤维在肠内形成凝胶等作用而使糖的吸收减慢。亦可通过减少肠激素如抑胃肽或胰升糖素分泌，减少对胰岛B细胞的刺激，减少胰岛素释放与增高周围胰岛素受体敏感性，使葡萄糖代谢加强。 ⑤近年研究证明高纤维饮食使Ⅰ型糖尿病患者单核细胞上胰岛素受体结合增加，从而节省胰岛素的需要量。由此可见，糖尿病患者进食高纤
半纤维素综述 091060002 钟毅铭 一、什么是半纤维素(hemicellulose)： ①是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳 糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。 ②半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维 的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。１.构成半纤维素的主要糖基： ①糖基：D-木糖、D-甘露糖、D－葡萄糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、 4-氧甲基-D-葡萄糖醛酸及少量L-鼠李糖、L-岩藻糖等。 ②半纤维素主要分为三类： Ⅰ、聚木糖类 Ⅱ、聚葡萄甘露糖类 Ⅲ、聚半乳糖葡萄甘露糖类。 ２.半纤维素结构： 3.半纤维素的生物合成： 在植物细胞德尔内质网的核蛋白体上合成的蛋白质可以向高尔基体转移并进行糖苷化,合成的半纤维素包含在高尔基囊泡内并向细胞表面移动,在细胞膜处高尔基囊泡融合成连续的质膜,从而使半纤维素粘到细胞壁上。高尔基体之所以能产生半纤维素，使高尔基体能产生合成半纤维素所需的酶。
4.半纤维素的命名法： ①先写支链糖基，后写主链糖基；含量少在前，含量多在后；词首加“聚”。 ②只写主链糖基，不写支链糖基，词首写“聚”字 ③将构成半纤维素的各种糖基都列出来，首先写支链少的糖基，再写支 链多的糖基，最后写主链糖基。 分支度：分子中支链数与分子量的比值，表示半纤维素分子结构中枝链的多少。用相同溶剂在相同条件下同一类半纤维素中分枝度高的半纤维素溶解度高。 5.半纤维素在细胞壁中的分布： ①半纤维素浓度分布的趋势为胞间层和细胞外壁较高，次生壁，特别 S2层中最低。 ②半纤维素浓度在S1外层最多，从S1向S2方向降低，在S1/S2交界 处半纤维素浓度重新增加到S1外层的水平，在S2层逐渐下降到一个水平，并在此水平基本恒定，到S2/S3交界处，浓度又重新上升，S3层的半纤维素浓度通常与S2层中部差不多或稍高。 二、半纤维素的分离与提取： 1.分离前的准备： ①微量组分的去除。 ②综纤维素的制备。 2.抽提： 浓碱溶解硼酸铬分级抽提法（对象：针叶木原料）、逐步增加碱液浓度分级抽提法（对象：针叶木综纤维素）、单纯碱抽提法（对象：阔叶木与草类原料中的聚木糖）、二甲亚砜抽提法（优点：可以保留半纤维素中乙酰基）。 三、半纤维素化学结构的研究方法： ①部分水解法。 ②高碘酸盐氧化法。 ③Smith降解法。
hpmc羟丙基甲基纤维素主要用于聚氯乙烯生产中的分散剂，此外在其他石油化工、涂料、建材、除漆剂、造纸、化妆品等产品生产中作增稠剂、稳定剂、乳化剂、成膜剂等。那么，hpmc纤维素用途是什么？为此，安徽金水桥建材有限公司为大家总结了相关信息，希望能够为大家带来帮助。 本品为工业级HPMC，主要用途为聚氯乙烯生产中做分散剂，系悬浮聚合制备PVC的主要助剂。另外，在其他石油化工、涂料、建材、除漆剂、农业化学品、油墨、纺织印染、陶瓷、造纸、化妆品等产品生产中作增稠剂、稳定剂、乳化剂、赋形剂、保水剂、成膜剂等。在合成树脂方面的应用，可使获得的产品具有颗粒规整、疏松、视比重适宜，加工性能优良等特点，从而基本上取代了明胶和聚乙烯醇作分散剂。另外，在建筑工业施工过程中，主要用于砌墙，灰泥粉饰，嵌缝等机械化施工中；特别在装饰性施工中，用做粘贴瓷砖、大理石、塑料装饰，粘贴强度高，还可以减少水泥用量。用于涂料行业中做增稠剂，可使图层光亮细腻，不脱粉，改善流平性能等。
安徽金水桥建材有限公司是年产3000吨羟丙基甲基纤维素(羟丙甲\hpmc纤维素）的高新技术企业。羟丙基甲基纤维素品型号有kh60和kh75,羟丙基甲基纤维素的粘度有：5万、10万、15万、20万分类；广泛应用于建筑、乳胶涂料、聚氯乙烯、陶瓷以及纺织生产中。产品质量先进，畅销国内、国际市场，深受用户好评。 公司占地面积45亩，厂房面积19.8亩，办公楼3.75亩，位于安徽省宿州市经济技术开发区，距市中心2公里。京浦铁路，206国道，310省道纵穿开发区，合徐高速公路沿开发区西缘穿过。宿州市位于安徽省最北部，史有“皖北大门”之称，宿州市居中靠东、承东启西、连南接北，是贯通华东、华南、华中、华北地区的重要交通枢纽，铁路、公路、水路交通十分便捷。连霍高速、京福高速在宿州市纵横贯穿，京沪、陇海两大铁路干线呈“十”字状贯穿全境，已建成的京沪高速铁路经过宿州市，并设有车站，从宿州市3个小时可到北京、2个小时到上海。水路运输主要航线由宿州港经洪泽湖至长江中下游各港口城市，经大运河至江、浙、沪等地或经淮河到淮河沿岸
磺酸树脂NKC-9催化离子液体中纤维素的降解 小组成员：应化0901：周凯、白晓鹏日期：2012/9/6 应化0903：王成武、康靖 一丶实验原理： 1固体酸水解原理 固体酸水解原理不同于传统的酸水解原理，固体酸与纤维素的作用发生在固体酸表面，而不是酸溶液中。固体酸水解可分为三步骤： 第一步：纤维素水解为可溶性葡聚糖； 第二步：可溶性葡聚糖的糖苷键吸附在固体酸的活性位上; 第三步：葡聚糖进一步水解得到葡萄糖并且释放于液相中。 2还原糖测定原理 还原糖的含量采用3，5-二硝基水杨酸比色法(DNS法)测定。还原糖的测定是糖定量分析的基本方法。还原糖一般是指含有自由醛基或酮基的糖类，单糖都是还原糖，多糖和双糖不一定是还原糖，其中麦芽糖和乳糖是还原糖，淀粉和蔗糖是非还原糖。利用溶解度不同可将单糖、双糖与多糖区分开来。对于没有还原性的双糖和多糖，可以用酸水解的方法使其降解成有还原性的单糖，然后进行测定。还原糖在碱性条件下加热能将3，5-二硝基水杨酸中的硝基还原成氨基，生成棕红色的3-氨基-5-硝基水杨酸。在一定范围内，还原糖的量与棕红色物质颜色的深浅成正比关系，利用紫外分光光度计，在540nm波长下测定吸光度值，再根据标准曲线计算，便可求出样品中还原糖的含量（吸光度控制在0.2到0.8之间）。 二丶实验器材： 水浴锅，电子天平，圆底烧瓶，20ml试管，移液枪，具塞刻度试管，紫外分光光度计 蒸馏水，微晶纤维素，咪唑氯离子液体，DNS试剂，葡萄糖标样 三丶实验步骤： 1葡萄糖标准曲线的制作 （1）溶液的制备 葡萄糖标准溶液的制备：取约0.1g葡萄糖标样，80oC真空干燥3-4h，然后准确称量0.05g 左右的干燥样品，加少量的蒸馏水溶解，转移到50ml的棕色容量瓶中，摇匀，定容，计算溶液的准确浓度，备用。 咪唑氯离子液体的合成：6mlN-甲基咪唑和9.5ml1-氯丁烷混合，加热干燥，80-85oC，反应10-20分钟，然后升温至100-105oC反应24小时，再升温至115oC反应8小时，直至最终体系无明显分层。用10ml乙酸乙酯洗涤萃取三次。剧烈混合乙酸乙酯和离子液体产物，分液，蒸馏除去残留乙酸乙酯，产物在90oC真空干燥6-8小时，称重，计算产率。 DNS试剂的制备：取3.15克DNS样品和131ml 2mol/L NaOH 溶液，加入250ml含有92.5克酒石酸钠的热水溶液中，加2.5克亚硫酸钠和2.5克苯酚，搅拌溶解，冷却，定容至500ml,储存于棕色试剂瓶中备用。（配制显色剂过程中加入苯酚可增加试剂的显色作用,亚硫酸钠可进一步增强试剂的稳定性。样品测试液的制备过程中,水解时间要严格控制,时间短则多糖水解不完全,时间长则单糖和盐酸发生化学反应生成糖醛,不能和3,5-二硝基水杨酸发
?论文与综述? 半纤维素提取技术及综合利用研究进展 张伯坤,张美云,李金宝 (陕西科技大学,陕西西安710021) [摘 要] 半纤维素是生物质的重要组成成分,综合利用潜力大,可以将其转化为高附加值、多元化的 产品。概述了半纤维素的提取技术及其综合利用研究进展,同时提出了对其综合利用的难点和解决建议。 [关键词] 半纤维素;生物质;综合利用 随着我国经济的持续快速发展,对能源的需求也日益增加,而石油和天然气等常规能源的储量已日益减少,并且在其利用的过程中造成了严重的环境污染,寻找新的替代能源成为21世纪最为紧迫的任务[1]。目前,我国在大力地开发生物质资源,而鉴于造纸工业的特点,可以将造纸工业与生物质精炼结合起来,这样做无疑可以使造纸企业得到多赢。例如:在传统的碱法制浆过程中,占木材原料质量约20%的半纤维素会溶解而进入制浆黑液,这些黑液 通常是通过碱回收系统被燃烧发电等。但其中半纤 维素的热值比较低,如果将这些半纤维素转化为新的生物质产品如乙醇、聚合物等,则可以大大提高其附加值[2]。因此,在制浆造纸工业中可采取蒸煮之前预抽提的方式,将预抽提出来的半纤维素通过多种方式进行综合利用。1 半纤维素提取 传统化学法制浆一般是直接处理原料,原料中的生物质尤其是半纤维素大部分进入制浆废液而被浪费掉,忽略了半纤维素作为生物质资源的潜在价值。例如:半纤维素可以通过水解发酵生产燃料乙醇,也可以用作造纸助剂等。因此,可以考虑在制浆工段之前采用条件比较温和的预处理方法分离出纤维原料中的一部分半纤维素,然后将此半纤维素水解发酵制得乙醇或直接提取乙酸等化学品。尽管人们研究了多种预处理的方法,如生物法、化学法、物理法等,但是预处理的研究还有待进一步加强,因为现在的预处理方法成本缺乏优势,与化工燃料相比, 收稿日期:2009-04-09基金项目:陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项(2008ZD KG -43)资助项目。 优势不明显1.1 高温液态水预处理提取半纤维素 热抽提半纤维素的方法主要有两种,分别是微波辐射法和水蒸汽法。Alexandra [3]等人研究了从大麦壳中抽提水溶性的半纤维素,研究表明,相对其他抽提方法而言,水蒸气抽提更具有潜力,因为水蒸气抽提工艺条件温和,使用化学品减少,从而降低了对环境的影响。相比碱法而言,这种抽提方法的优势在于,半纤维素的破坏程度小,无论是低聚阿拉伯基木聚糖,还是多聚阿拉伯基木聚糖,其乙酰基团没有受到破坏,从而保证了半纤维素的多种用途,比如通过化学改性,增加半纤维素的疏水性,开发新材料。Alexandra [4]等研究了在微波条件下用高温液态水提取半纤维素,研究发现提高温度可以提高半纤维素的提取率,但同时多聚糖的分子量变小,半纤维素受到破坏程度提高。1.2 弱酸或弱碱提取半纤维素 半纤维素在酸性条件下容易降解,但是在弱酸介质条件下,只要控制好酸解温度、时间和浓度,不仅大部分半纤维素可以抽提出来,而且纤维素受到的影响不大,这为半纤维素的综合利用创造了有利条件。如在温和的温度条件下,Charles [5]等人用稀硫酸(约0.5%～1.0%)有效地从玉米秆中抽提出并回收大部分半纤维素,回收的形式为可溶的糖类,如果采用氨水来控制预处理液的p H ,同时加入少量Ca (O H )2,预处理效果更好,并且预处理条件也会更加温和。与上面的高温液态水处理相比,稀酸预处理提高了半纤维素的得率,但预处理的成本增加。曹邦威[6]等在对制浆造纸产业模式转变的思考中提出:在制浆前先从木片中抽提出半纤维素,再转化成乙醇和糖基聚合物。在碱法制浆前,先用温度 — 21— 2009年 第3期 《黑 龙 江 造 纸》
纤维素改性材料的发展与应用 前言：本文主要介绍纤维素改性材料的应用。天然纤维素来源丰富、价格低廉、是可再生且环境友好的高分子材料，其改性纤维素技术及其应用越来越受到重视。纤维素改性技术的应用前景广阔，其在环境保护、资源充分利用、生物化工等众多领域都发挥着重要的价值，适应人类充分利用自然资源，与自然环境和谐相处的发展趋势。因此，对纤维素改性材料的研究与应用也是现代科学家研究的重点。 关键字：纤维素；改性材料；应用；发展 主要内容：纤维素是地球上最丰富、可以恢复的天然资源具有价廉、可降解、对环境不产生污染等特点。因此世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。纤维素分子的结构式为（C6H10O5）n 是由很多D-吡喃葡萄糖彼此以B—1—4苷键连接而成的线型分子，每个葡萄糖单元中有3个极性羟基。纤维素这种有大量羟基存在，并于分子链间和分子内部广泛形成氢键的结构，极大地影响了其反应活性。为了使之达到人们所预期的吸附功能，必须对纤维素结构进行改性。通过改性后的纤维素适用范围更大，功能更强。而在对纤维素进行改性之前，由于纤维素本身的特点，通常需要对纤维素进行活化或溶胀处理。 纤维素的改性方法： 纤维素是由许多β-D-葡萄糖分子脱水缩合而成不分枝，β-葡萄糖分子借β-1，4 -糖苷连接纤维素的这一结构特点使得纤维素在经过适当的预处理后，可以通过一系列的化学改性反应制取不同用途的功能高分子材料。按其反应方法不同大致可分为氧化反应，酯化、醚化反应，亲核取代反应，接枝共聚改性和交联5种。 1、氧化反应。纤维素完全氧化的最终产物是二氧化碳和水，但是部分氧化作用可以把新的官能团——醛基、酮基、羧基或烯醇基等引入纤维素大分子，生成不同性质的水溶性或不溶性的氧化物称之为氧化纤维素。其中，以纤维素的选择性氧化反应，如高碘酸盐攻击C2或C3生成高还原性的二醛基的选择性氧化反应受到人们的高度重视。因为二醛纤维素DAC是制备不含葡萄糖环骨架的纤维素衍生物的好原料，利用高分子化学反应，二醛纤维素分子中的醛基可以方便地转变为其他官能团，这样便可得到具有新功能和新用途的纤维素衍生物。将二醛纤维素进一步氧化，可得到羧酸纤维素。羧酸纤维素在氢氧化钠中处理、可转变为-COONa型，呈弱碱性，可用于酸性气体的吸附。此外，作为生物医用高分子材料具有优良的水溶性和抗凝血性，可用于血液透析、血浆分离及人工肾等方面，羧酸纤维素还是一种优良的贵重金属提取分离螯合剂。 2、酯化、醚化反应。纤维素的酯、醚化反应是最为重要的纤维素衍生化反应，纤维素分子链上的羟基可与酸、酸酐、酰卤等发生反应生成酯，与烷基化试剂反应生成纤维素醚，于本世纪五、六十年代相继实现工业化。纤维素酯中，以纤维素硝酸酯、纤维素醋酸酯和纤维素黄原酸酯最为普遍和重要。目前已广泛应用于涂料、日用化工、制药、纺织、塑料、烟草、粘合剂、膜科学等工业部门和研究领域中。在纤维素醚产品中，以羧甲基纤维素（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）等为代表,其产品也已商品化。在纤维素酯、醚的应用研究中,纤维素酯的银盐可作抗菌剂,纤维素酯与聚苯胺复合,可制备透明、高导电性材料。何永炳等人利用棉纤维碱化后与环氧氯丙烷反应进行醚化 再与乙二胺反应制得了含氮纤维素衍生物。 通常根据各取代基的种类、电离性以及溶解度的差异，将纤维素醚分类：取代基种类，分单一醚类，有烷基醚（如甲基纤维素、乙基纤维素）、羟烷基醚（如羟乙基纤维
羟丙基甲基纤维素的产品知识 羟丙基甲基纤维素外观为白色的粉末，无嗅无味,溶于水及大多数极性有机溶剂和适当比例的乙醇/水、丙醇/水、二氯乙烷等，在乙醚、丙酮、无水乙醇不溶，在冷水中溶胀成澄清或微浊的胶体溶液。水溶液具有表面活性，透明度高、性能稳定。HPMC具有热凝胶性质，产品水溶液加热后形成凝胶析出，冷却后又溶解，不同规格的产品凝胶温度不同。溶解度随粘度而变化，粘度越低，溶解度越大，不同规格的HPMC 其性质有一定差异，HPMC在水中溶解不受PH值影响。颗粒度：100目通过率大于100%。堆密度：0.25-0.70g/ (通常0.4g/ 左右)，比重1.26-1.31。变色温度：180-200℃,炭化温度：280-300℃。HPMC具有增稠能力，排盐性、PH稳定性、保水性、尺寸稳定性、优良的成膜性以及广泛的耐酶性、分散性和粘结性等特点。 羟丙基甲基纤维素的知识问答 1、羟丙基甲基纤维素在抗裂砂浆中起什么作用 既然是做抗裂砂浆!适量加些聚丙烯抗裂纤维(PP纤维)，让他们在砂浆中以倒刺的形态而存在，从而达到抗裂效果。HPMC只是在其中起到保水，增稠，抗垂挂的效果。 2、羟丙基甲基纤维素有什么别名呢? 答:羟丙基甲基纤维素，英文：Hydroxypropyl Methyl Cellulose 简称：HPMC或MHPC 别名：羟丙甲纤维素; 纤维素羟丙基甲基醚; Hypromellose，Cellulose, 2-hydroxypropyl methyl Cellulose ether. Cellulose hydroxypropyl methyl ether Hyprolose。 3、腻子粉中羟丙基甲基纤维素(HPMC)的粘度越大保水越好吗? 答：理论上是这样，但是，实际上粘度到10万以后，保水性的增长就很小了。一般做腻子，粘度在10万就可以了，如果是做聚笨颗粒砂浆，用高粘度的效果更好。 用途介绍： 1.建筑业：作为水泥沙浆料的保水剂、缓凝剂使沙浆具有泵送性。在抹灰浆、石膏料、腻子粉或其他的建材作为黏合剂，提高涂抹性和延长可操作时间。用作粘贴瓷砖、大理石、塑料装饰，粘贴增强剂，还可以减少水泥用量。HPMC的保水性能使浆料在涂抹后不会因干得太快而龟裂，增强硬化后强度。 2.陶瓷制造业：在陶瓷产品制造中广泛用作黏合剂。 3.涂料业：在涂料业作为增稠剂、分散剂和稳定剂，在水或有机溶剂中都具有良好相溶性。作为脱漆剂。 4.油墨印刷：在油墨业作为增稠剂、分散剂和稳定剂，在水或有机溶剂中都具有良好相溶性。 5.塑料：作成形脱模剂、软化剂、润滑剂等。 6.聚氯乙烯：聚氯乙烯生产中做分散剂，系悬浮聚合制备PVC的主要助剂。 7.其它：本品还广泛用于皮革、羟丙基甲基纤维素纸制品业、果蔬保鲜和纺织业等。 羟丙基甲基纤维素的用途与其他纤维素醚类相仿，主要在各领域用作分散剂、悬浮剂、增稠剂、乳化剂、稳定剂和胶粘剂等。它在溶解性、分散性、透明度和抗酶性等方面，优于其他纤维素醚类。 食品和药物工业中，用作添加剂，由于具有粘接性、成膜性、在液体中有增稠和分散以及防油脂渗透和保持水分等作用，因此用作胶粘剂、增稠剂、分散剂、缓解剂、稳定剂和乳化剂。它没有毒性，无营养价值，也不会代谢变化。 此外HPMC在合成树脂聚合反应、石油化工、陶瓷、造纸、皮革、化妆品、涂料、建筑材料和光敏印刷版等方面都有应用。
一.结构 纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚 体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C 6H 10 O 5 化学结构的实验分子式为 （C 6H 10 O 5 ） n 早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复 单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为％，氢含量为％，氧含量为％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。 O O O O O O O O O 1→4）苷键β-D-葡萄糖 纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征 做为陆生植物的骨架材料，亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。 纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键，半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。 表：植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成
项目纤维素木质素半纤维素 结构单元吡喃型D－葡萄 糖基G、S、H D-木糖、苷露糖、L-阿拉伯糖、 半乳糖、葡萄糖醛酸 结构单元间连接键β-1,4-糖苷键多种醚键和C-C 键，主要是 β-O-4型醚键 主链大多为β-1,4-糖苷键、 支链为 β-1,2-糖苷键、β-1,3-糖苷 键、β-1,6-糖苷键 聚合度几百到几万4000200以下 聚合物β-1,4-葡聚糖G木质素、GS木质 素、 GSH木质素木聚糖类、半乳糖葡萄糖苷露聚糖、葡萄糖甘露聚糖 结构由结晶区和无 定型区两相 组成立体线性 分子α不定型的、非均一 的、非线性 的三维立体聚合 物 有少量结晶区的空间结构不 均一的分子，大多为无定型 三类成分之间的连接氢键与半纤维素之间 有化学健作用 与木质素之间有化学健作用 天然纤维素原料除上述三大类组分外，尚含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分。天然纤维素原料不溶于水，也不溶于一般有机溶剂，在常温下，也不为稀酸和稀碱所溶解。 三．纤维素的分类 按照聚合度不同将纤维素划分为：α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素，据测α-纤维素的聚合度大于200、β-纤维素的聚合度为10～100、γ-纤维素的聚合度小于10。工业上常用α-纤维素含量表示纤维素的纯度。 综纤维素是指天然纤维素原料中的全部碳水化合物，即纤维素和半纤维素的总和。
羟丙基甲基纤维素（HPMC）生产工艺 反应原理：羟丙基甲基纤维素的生产采用氯甲烷和环氧丙烷作为醚化剂, 其化学反应方程是: Rcell –OH（精制棉）+ NaOH（片碱、氢氧化钠）+ CH3Cl （氯甲烷）+ CH2OCHCH3(环氧丙烷)→Rcell - O - CH2OHCHCH3 （羟丙基甲基纤维素）+ NaCl （氯化钠）+ H2O （水） 化学结构式为： 工艺流程：精制棉粉碎---化碱---投料---碱化---醚化---溶剂回收及洗涤---离心分离---干燥---粉碎---混料---成品包装1：生产羟丙基甲基纤维素的原料及辅料 主要原料为精制棉，辅助材料为氢氧化钠（片碱）、环氧丙烷、氯甲烷、醋酸、甲苯、异丙醇、氮气。（精制棉粉碎的目的：通过机械能破坏精制棉的聚集态结构，以降低结晶度和聚合度，增加其表面积。） 2：精确计量与原料质量控制 在设备一定的前提下，任何主副原材料的质量及加入量和溶剂的浓度比例都直接影响产品的各项指标。生产过程体系中含有一定量的水，水与有机溶剂并非完全互溶，水的分散度影响碱在体系中分布。若没有充分搅拌，则对纤维素均匀碱化与醚化不利。
3：搅拌与传质传热 纤维素碱化、醚化都是在非均相（利用外力搅拌均匀）条件下进行的。水、碱、精制棉及醚化剂在溶剂体系中的分散与相互接触是否充分均匀，都会直接影响碱化、醚化效果。碱化过程搅拌不匀，会在设备底部产生碱结晶而沉淀，上层浓度低碱化不够充分，结果是醚化结束后体系还存在大量自由碱，但是纤维素本身碱化不够充分，产品取代不均匀，从而导致透明度差，游离纤维多，保水性能差，凝胶点也低，PH值偏高。 4：生产工艺（淤浆法生产过程） （1：）向化碱釜内加入规定量的固体碱（790Kg）、水（系统总水量460Kg），搅拌升温至80度恒温40分钟以上，固态碱完全溶解（2：）向反应釜加入6500Kg的溶剂（溶剂中异丙醇与甲苯的比值为15/85左右）；将化好的碱压入反应釜，压碱后向化碱釜喷淋200Kg溶剂以冲洗管道；反应釜降温至23℃，将粉碎精制棉(800Kg)加入，精制棉加入后喷淋600Kg溶剂开始碱化反应。粉碎精制棉加入必须在规定时间（7分钟）内完成（加入时间长短很重要）。精制棉一旦与碱溶液接触，碱化反应就开始了。加料时间太长，会因精制棉进入反应体系的时间不同而使碱化程度有差异，导致碱化不均匀，产品均匀性降低，同时会引起碱纤维素与空气长时间接触发生氧化降解，导致产品粘度下降。为得到不同粘度级别的产品，可在碱化过程中抽真空、充氮，也可加入一定量的抗氧剂(二氯甲烷)。碱化时间控制在120min，温度保持20-23℃ （3：）碱化结束，加入规定量的醚化剂（氯甲烷和环氧丙烷），升温至规定温度并在规定的时间内进行醚化反应。醚化条件：氯甲烷加入量950Kg，环氧丙烷加入量303Kg。加入醚化剂冷搅40分钟后升温，醚化一段温度56℃、恒温时间2.5h，醚化二段温度87℃，恒温2.5h。羟丙基的反应在30℃左右即能进行，50℃时反应速率大大加快，甲氧基化反应在60℃时缓慢，50℃以下更弱。氯甲烷和环氧丙烷的量、比例和时机以及醚化过程的升温控制，直接影响产品结构。
羟丙基甲基纤维素 HPMC 备注：精制棉、氯甲烷、环氧丙烷、片碱、酸、甲苯、异丙醇等主要原材料均采用一级优质品。 羟丙基甲基纤维素别名为羟丙甲纤维素、羟丙基甲基纤维素醚。本品选用高度纯净的棉纤维素作为原料，在碱性条件下经专门醚化而制得，全过程在自动化监控下完成，不含任何动物器官和油脂等活性成分。本品为非离子型纤维素醚，外观为白色的粉末，无嗅无味。我公司生产的羟丙基甲基纤维素(HPMC)可分为速溶型和热溶型。 速溶型HPMC，遇冷水迅速分散，消失在水里面，此时液体没有粘度，因为HPMC只是分散在水中，没有真正的溶解，大概2分钟，液体的粘度慢慢变大，形成透明的粘稠状胶体。 热溶型HPMC遇冷水抱团，能在热水中迅速分散，消失在热水中；待温度下降到一定温度，粘度慢慢出现，直到形成透明的粘稠胶体。（搅拌钧匀）热溶型HPMC主要应用在腻子粉和砂浆；速溶型HPMC，主要应用于液体胶水和涂料里。 HPMC在腻子粉中要求的粘度较低，5—10万就可以了，重要的是保水要好；在砂浆中的粘度要求较高，12万以上的要好些；在胶水中的应用则需要速溶型产品，粘度要达到15万左右。 HPMC的粘度与温度成反比，也就是说，粘度随着温度的下降而增高。我们通常说的某产品的粘度，指的是，其2%水溶液在20摄氏度的温度下检测的结果。 在实际应用中，夏季和冬季温差大的地区，应该注意，推荐在冬季的时候用相对低些的粘度，这样更有利于施工。 溶解方法 1. 所有型号均可以采用干混法加入到物料中； 2. 热溶型HPMC先用热水搅拌分散后，加入冷水搅拌冷却后即可溶解； 3. 溶解时如发生结块包裹现象，是因为搅拌不充分或热溶型HPMC直接加入到冷水中的原因，此时应快速搅拌； 4. 溶解时如果产生气泡，可以静置2-12小时（具体时间由溶液稠度决定）或抽真空、加压等方法去除，也可以加入适量的消泡剂。