8羧甲基纤维素的合成

羧甲基纤维素的合成、性能及应用一、羧甲基纤维素简介英文名称：Carboxyl methyl Cellulose简称：CMC分子式可变：[C6H7O2(OH)2CH2COONa]n外观：白色或微黄色纤维颗粒状粉末。

水溶性：易溶于水，形成透明粘稠胶体，溶液呈中性或微碱性。

特性：表面活性胶体的高分子化合物，无臭、无味、无毒。

天然纤维素在自然界中分布广泛，是含量最多的多糖。

但在生产上纤维素通常以羧甲基纤维素钠盐的形式存在，因此全名应叫羧甲基纤维素钠，即CMC—Na。

广泛应用于工业、建筑、医药、食品、纺织、陶瓷等领域。

二、羧甲基纤维素技术纤维素的改性技术包括：醚化和酯化。

羧甲基纤维素的改造：醚化技术中的羧甲基化反应，纤维素经羧甲基化得到羧甲基纤维素，简称CMC。

羧甲基纤维素水溶液作用：增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮。

纤维素碱化反应：[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nH2O碱纤维素后的一氯乙酸的醚化反应：[C6H7O2(OH) 2ONa ]n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH)2OCH2COONa ]n+ nNaC因此：形成羧甲基纤维素的化学式为：Cell-O-CH2-COONa NaCMC 羧甲基纤维素钠（NaCMC或简称CMC）是一种水溶性纤维素醚，可使大多数常用水溶液制剂粘度在几cP到几千cP之间变化。

1、CMC水溶液保存：低温或日光照射下稳定，但因温度变化会造成溶液酸碱性变化。

紫外线照射或微生物影响下，会引起溶液粘度下降甚至腐败，如需长期保存，需加入适宜的防腐剂。

2、CMC水溶液配制方法：先使粒子均匀湿润，能显著增加溶解速度3、CMC具有吸湿性，保存时应注意防潮。

4、锌、铜、铅、铝、银、铁、锡、铬等重金属盐类能使CMC发生沉淀。

5、水溶液在PH2.5以下发生沉淀，可加碱中和后恢复。

6、钙、镁及食盐等盐类虽然对CMC不起沉淀作用，但会降低溶液粘度。

羧甲基纤维素一、名称：1. 化学名称：羧甲基纤维素钠，又称羧甲基纤维素2. 英文全称：Carboxymethyl Cellulose3. 英文简称：CMC二、分子式：[C6H7O2(OH)2CH2COONa]n三、制备：CMC 的主要化学反应是纤维素和碱生成碱纤维素的碱化反应以及碱纤维素和一氯乙酸的醚化反应。

碱化: [C6H7O2(OH) 3] n + nNaOH→[C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nH2O醚化: [C6H7O2(OH) 2ONa ] n + nClCH2COONa →[C6H7O2(OH) 2OCH2COONa ] n + nNaCl三、物理性质：外观为白色或微黄色絮状纤维粉未或白色粉未，无嗅无味，无毒；易溶于冷水或热水，形成胶状，溶液为中性或微碱性，不溶于乙醇、乙醚、异丙醇、丙酮等有机溶剂，可溶于含水60%的乙醇或丙酮溶液。

有吸湿性，对光热稳定，粘度随温度升高而降低，溶液在PH值2～10稳定，PH低于2，有固体析出，PH值高于10粘度降低。

变色温度227℃，炭化温度252℃，2%水溶液表面张力71mn/n。

常用钠盐。

白色絮状粉末，无臭，无味，无毒。

易溶于水，形成透明胶状液，溶液呈中性。

对光、热稳定。

有吸湿性。

不溶于酸、甲酚、乙醇、丙酮、氯仿、苯等，难溶于甲醇、乙醚。

有羧甲基取代基的纤维素衍生物，用氢氧化钠处理纤维素形成碱纤维素，再与一氯醋酸反应制得。

构成纤维素的葡萄糖单位有3个可被置换的羟基，因此可获得不同置换度的产品。

平均每1g干重导人1mmol羧甲基者，在水及稀酸中不溶解，但能膨润，用于离子交换层析。

羧甲基pKa在纯水中约为4，在0.5mol/L NaCl中约为3.5，是弱酸性阳离子交换剂，通常于pH4以上用于中性和碱性蛋白质的分离。

40％以上羟基为羧甲基置换者可溶于水形成稳定的高黏度胶体溶液。

制药业选用适当黏度CMC作片剂的黏合剂、崩解剂，混悬剂的助悬剂等。

摘要羧甲基纤维素钠（简称CMC）是以精制短棉为原料而合成的一种阴离子型高分子化合物。

分子量6400（±1000），具有优良的水溶性与成膜性，广泛应用于石油、日化、轻工、食品、医药等工业中，被誉为“工业的味精”。

1989年4月化工部曾将CMC-Na列为“新领域精细化工‘八五’规划产品”。

CMC-Na生产发展到今天，合成方法主要有两种，一种是水煤直接法（喷碱法），另一种是采用有机溶媒体的溶媒法，由于后者具有用碱量少，醚化时间短，醚化剂利用率高等特点，因此目前已被广泛采用。

然而目前国使用的CMC-Na普遍存在着合格率较低，成本大幅度上升，新产品开发缓慢等问题。

衡量CMC-Na质量的主要指标是取代度（DS）和粘度，一般来说，DS不同，则CMC-Na 的性质也不同；取代度增大，溶液的透明度及稳定性也越好。

据报道，CMC-Na取代度在0.7-1.2时透明度较好，其水溶液粘度在pH为6-9时最大，为保证其质量，除选择醚化剂外，还必须考虑影响取代度和粘度的一些因素，例如碱与醚化剂之间的用量关系、醚化时间、体系含水量、温度、pH值、溶液浓度等。

本文目的旨在降低成本，提高质量，通过从几大因素——碱化温度、醚化温度、碱化时间、醚化时间、碱的浓度、醚化剂配比分别合成，并检验各种产品的性能，进而得出合成CMC-Na的最佳工艺条件。

关键词：溶媒法；粘度；醚化剂；最佳工艺条件AbstractSodium carboxymethyl cellulose （CMC）is an anionic polymer pound posed by refine short cotton, whose molecular weight is 6400（±1000）, highly water-soluble and good film-forming property. It is widely used in the industries of petroleum, daily chemicals, light industry, food and pharmaceuticals, which is renowned as the “Aginomoto of Industries”. The Ministry of Chemical Industry ranked CMC-Na as the project product in fine chemical industry of the “Eighth Five-year Plan”.So far, two synthetic methods of CMC-Na have been developed, one of which is direct pounding of coal and water (Alkali Spraying) and the other is organic solvent. The lower alkali charge, shorter etherification process and high-efficient utilization of etherifying agent, the latter method is adopted widely. But lower quality, increasing production cost and slow development of new product are the mon problems resided in the domestic CMC-Na.The main indexes to assess the quality of CMC-Na are degree of substitution (DS) and viscosity. Generally, DS determines the property of CMC-Na; the more the degree of substitution, the better the transparency and stability of the solution. It is said the transparency of CMC-Na is higher when the DS is in 0.7-1.2, and the viscosity is at the highest when pH is 6-9. To ensure the quality, apart from etherifying agent, the factors affecting the DS andviscosity shall also be taken into account, such as the relationship between alkali and the amount of etherifying agent, how long etherification lasts, content of water in the system, temperature, pH and concentration of solution.This thesis aims to seek ways to reduce the production cost and improve the quality of CMC-Na. The mon factors, such as temperature of alkalization and etherification, time for alkalization and etherification, concentration of alkaline and ration of etherifying agent are respectively used to synthesize CMC-Na in order to find out the best processing conditions for synthesis of CMC-Na.Key word：organic solvent；viscosity；etherifying agent；the best processing conditions for synthesis第一章绪论1.1 纤维素醚类发展历史纤维素是三大天然高分子种类之一,主要来源于自然界中的棉花、麻、麦秆、甘庶渣和树木等植物,是大自然中可以取之不尽的可再生资源。

羧甲基纤维素的制备
仪器：250ml三口烧瓶、控温水浴锅、铁架台、搅拌棒、PH测定仪、DS和粘度测定？、氯乙酸钠剩余量测定
药品：纸浆、氢氧化钠、氯乙酸、乙醇、（碳酸钠）、HCl
反应机理：1.碱化：[纤维素]n + nNaOH→[碱纤维素]n + n水
2.醚化：[碱纤维素]n + 氯乙酸钠→CMC钠 + NaCl
副反应：氯乙酸钠 + NaOH→HO-CH2COOH + NaCl
实验步骤：1.碱化：取5g干纸浆（浆渣）加入250ml三口烧瓶，加入5-5.5g NaOH+5ml水、 11ml 95%乙醇，反应温度为30-35℃，反应时
间40-45min
（纤维素：NaOH：水：乙醇=1:1.1 : 1 : 1.8）
2.醚化：加入6-7g氯乙酸，反应温度为70℃，反应时间70-150min
（NaOH：氯乙酸=1 ：2.2 （物质的量比）
（氯乙酸和碳酸钠2:1反应，碳酸钠稍过量，使反应pH为6.8-7）
3.用稀HCl调至中性，过滤，用乙醇洗涤2-3次，烘干
（测定DS和粘度，看所制备CMC是否符合要求）
4.滤液中乙醇的回收和剩余氯乙酸钠含量的测量。

交联羧甲基纤维素钠合成工艺交联羧甲基纤维素钠是一种常用的纤维素衍生物，具有良好的溶解性和胶凝性。

它在化妆品、食品、制药等领域有着广泛的应用。

本文将介绍交联羧甲基纤维素钠的合成工艺及其应用。

交联羧甲基纤维素钠的合成工艺主要包括纤维素的提取、羧甲基化、交联反应等步骤。

首先，从天然纤维素源（如木质纤维、棉浆等）中提取纤维素。

其次，将提取得到的纤维素经过酯化反应，引入羧甲基官能团，使纤维素具有羧甲基化的性质。

最后，通过交联反应，将羧甲基化的纤维素分子之间形成交联结构，形成交联羧甲基纤维素钠。

交联羧甲基纤维素钠在化妆品中起到增稠、胶凝的作用，常被用作乳液、面膜、洗发水等产品的增稠剂和稳定剂。

它具有良好的水溶性，能够增加产品的粘度，使产品更易于涂抹和延展，并且能够增加产品的保湿性和光滑感。

此外，由于其良好的胶凝性，交联羧甲基纤维素钠还可以用作凝胶基质，用于制备各种凝胶产品，如眼霜、凝胶面膜等。

在食品工业中，交联羧甲基纤维素钠通常用作乳化剂、增稠剂和胶凝剂。

它可以改善食品的质地和口感，增加食品的黏度和稠度，使其更具食欲。

另外，交联羧甲基纤维素钠还具有较好的稳定性和耐热性，能够在高温条件下保持稳定，因此在烘焙食品和烹饪中也有着广泛的应用。

在制药工业中，交联羧甲基纤维素钠主要用于制备片剂和胶囊剂。

它可以作为片剂的粘合剂，使药物颗粒紧密粘合，增加片剂的硬度和稳定性。

同时，交联羧甲基纤维素钠还可以作为胶囊剂的包衣材料，保护药物不受外界环境的影响，延长药物的释放时间，提高药效。

交联羧甲基纤维素钠是一种重要的纤维素衍生物，具有良好的溶解性和胶凝性。

它的合成工艺包括纤维素的提取、羧甲基化和交联反应等步骤。

交联羧甲基纤维素钠在化妆品、食品、制药等领域有着广泛的应用，可以起到增稠、胶凝的作用，改善产品的质地和口感，提高药物的稳定性和释放效果。

随着科技的不断进步，交联羧甲基纤维素钠的合成工艺也在不断完善，为其更广泛的应用提供了更好的条件。

羧甲基纤维素生产工艺
羧甲基纤维素（CMC）的生产工艺主要包括下述几个步骤：
1. 原料准备：将木浆或纤维素原料加入到溶解槽中，加入适量的苛性碱和石灰，进行预处理。

然后将预处理后的原料送入苛性碱溶解槽。

2. 溶解：在苛性碱溶解槽中，加入适量的碳酸钠和氢氧化钠，并加热至一定温度。

在高温高压的环境下，使纤维素与碱液充分反应，溶解成纤维素碱溶液。

3. 甲醛化反应：将甲醛加入溶解槽中，与纤维素碱溶液进行反应。

甲醛与羟基（OH）和羧基（COOH）反应，生成羧甲基
纤维素。

4. 中和：将生成的羧甲基纤维素溶液与硫酸进行中和反应，将pH值调整在适宜范围。

调整后的羧甲基纤维素溶液称为CMC 浆料。

5. 过滤：用过滤设备将CMC浆料中的杂质、纤维等进行过滤，得到较纯净的CMC浆料。

6. 浓缩：将过滤后的CMC浆料进行浓缩处理，使浆料的浓度
达到产品要求。

7. 干燥：将浓缩后的CMC浆料进行干燥处理，一般采用喷雾
干燥或气流干燥等方法，得到CMC粉末。

8. 精细加工：对CMC粉末进行筛分、研磨等加工处理，以得到符合产品要求的CMC终产品。

以上是羧甲基纤维素的一般生产工艺流程，具体工艺参数和设备配置可能会根据生产厂家和产品要求的不同而略有差异。

同时，CMC的生产过程中还需要进行质量检验、包装等环节，以确保产品的质量和安全。

羧甲基纤维素 MSDS Carboxymethyl cellulose羧甲基纤维素性质、用途与生产工艺含量分析羧甲基纤维素钠的百分含量按100减去下述氯化钠和乙醇酸钠的百分含量而得。

氯化钠含量精确称取试样约5g，移人一250m1烧杯，加水50ml和30%过氧化氢5ml，在蒸汽浴上加热20min，偶尔搅拌一下，至完全溶解。

冷却，采用硫酸银和硫酸汞一硫酸钾电极，并不停搅拌，加水100ml和硝酸10ml，然后用0.05mol/L硝酸银滴定至电位终点。

按下式计算试样中的氯化钠百分含量：(584．4Vc)/(100-6)ω其中，V和c分别为所耗硝酸银的体积(m1)和浓度(mol/L)；6为所测得的干燥失重；ω为试样质量(g)；584.4为氯化钠的分子量。

乙醇酸钠含量准确称取试样约500mg，移入一100ml烧杯，先经5ml冰乙酸随后用5ml 水湿润，然后用玻棒搅至溶液状(一般约需15min)。

在搅拌下缓慢加入丙酮50ml，然后加氯化钠1g，搅拌数分钟使羧甲基纤维素钠全部沉淀。

经一已用少量丙酮湿润过的软质粗孔滤纸过滤，将滤液收集于一100ml容量瓶中，另用30ml丙酮将滤渣移人滤纸并淋洗滤渣，然后用丙酮稀释，定容后混匀。

按下述制备标准液：准确称取室温下干燥器中过夜的乙醇酸100mg，移人一100ml容量瓶中，用水溶解，定容后混匀。

该液应在30天之内使用。

将该液1.0.、2.0、3.0和4.0m1分别移入四只100ml容量瓶中，分别加水至约5ml，然后加冰乙酸5ml，并用丙酮稀释、定容。

取前述试样液2.0ml和各标准液各2.0ml，分别移入五只25ml容量瓶中，另配一空白瓶，内含由冰乙酸和水各占5%的丙酮液2.0ml。

将各容量瓶不加盖在沸水浴上保持20min以除去丙酮，取下，冷却。

每只瓶中各加2，7-二羟萘试液(TS-85)5.0ml，强力混合后再加15ml，再强烈混合。

取小片铝薄盖口。

将容量瓶垂直放入沸水浴中保持20min，然后取出，冷却，用硫酸定容后混匀。

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1羧甲基纤维素（CMC）1。

1.1 羧甲基纤维素简介羧甲基纤维素(简称CMC)是最重要的纤维素醚之一，它是以天然纤维素(浆粕)为基本原料，经过碱化、醚化反应而生成的，是天然纤维素经化学改性得到的一种具有醚结构的衍生物。

分子链上的羧基可以生成盐，即羧甲基纤维素钠（Na-CMC），习惯上将其称为CMC （Carboxymethyl Cellulose），是一种阴离子型醚。

羧甲基纤维素钠一般为粉末状的固体，有时也呈现颗粒状或纤维状，颜色为白色或淡黄色，没有特殊的气味，是一种大分子化学物质,CMC具有很强的引湿性，能溶于水中，在水中形成透明度较高的粘稠溶液[1］。

CMC不溶于一般的有机溶液，例如乙醇、乙醚、氯仿及苯等，但是可以溶于水，CMC直接溶于水中速度较为缓慢，但溶解度还是很大的，并且CMC的水溶液具有一定的粘度[2].固体CMC在一般环境下较稳定,因为具有一定的吸水性和引湿性,在干燥的环境下，可以长期保存[2-3]。

由于CMC具有宝贵的胶体化学性质，所以近年来它被作为乳化剂、上浆剂、粘结剂、稳定剂等而被广泛应用于纺织、石油、合成洗涤剂、牙膏、医药、建筑、陶瓷等工业中。

实践证明，CMC不仅可代替淀粉等物质，节约工业用粮，而且有许多独到之处.因此，它在国民经济中有一定的地位，得到了世界各国的普遍重视[4]。

1。

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2 羧甲基纤维素的制备目前，羧甲基纤维素的生产方法可分为两大类,即水媒法和溶媒法。

在反应过程中,加入水作为反应介质的方法叫水媒法，用于生产碱性低质的羧甲基纤维素产品；溶媒法则是以有机溶剂为介质的方法，由于有机溶剂在反应过程中传热迅速、传质均匀，可有效减少碱纤维素的水解逆反应,因此溶媒法副反应少，醚化剂利用率高，所得到的产品纯度高,粘度高,主要用于生产中高品质的羧甲基纤维素产品。

国内生产羧甲基纤维素多采用溶媒法.CMC的技术指标主要有聚合度、取代度、纯度、含水量及其水溶液的黏度、pH等。

其中取代度是最关键的指标，决定了CMC的性质和用途。

我们都知道羧甲基纤维素钠属于天然纤维素改性，可以称它为“改性纤维素”。

目前在食品、化工、石油等行业中都可以见到它，但是对于其合成的工艺大部分应该不是很了解，通过下文或许可以找到答案。

具体的生产工艺为：以纤维素为原料，采用两步法制备CMC-Na。

先是纤维素的碱化过程，纤维素与氢氧化钠反应后生成碱纤维素，然后是碱纤维素与氯乙酸反应生成CMC-Na，称为醚化反应。

Cell-OH+NaOH->Ce11 O-Na++H20 之后碱纤维素与氯乙酸反应生成CMC，反应方程式如下：ClCH2COOH+NaOH->C1CH2COONa+H20Ce11 0-Na++C1CH2C00-->Ce11-OCH2C00-Na该反应体系必须为碱性。

该过程属于Williamson醚合成法。

反应机制为亲核取代。

反应体系属碱性，在水的存在条件下伴随一些副反应，如羟乙酸钠、羟乙酸等副产物生成，由于副反应的存在，会增加碱和醚化剂的消耗，进而降低醚化效率；同时，副反应中会生成羟乙酸钠、羟乙酸和更多的盐类杂质，造成产物的纯度和性能降低。

想要抑制副反应，不仅要合理用碱，控制水系用量、碱的浓度和搅拌方式，以碱化充分为目的，同时还要考虑到产品对黏度和取代度的要求，综合考虑搅拌速度、温度控制等因素，提高醚化速率，抑制副反应发生。

按醚化介质的不同，CMC-Na的工业生产可分为水媒法和溶媒法两大类。

以水作为反应介质的方法叫做水媒法，用于生产碱性中低档CMC-Na。

以有机溶剂作为反应介质的方法，叫做溶媒法，适用于生产中高档CMC-Na。

这两种反应都属于捏合法工艺，下面来详细了解一下：（一）水媒法是一种较早的工业生产工艺，该方法是将碱纤维素与醚化剂在游离碱和水的条件下进行反应。

碱化和醚化过程中，体系中没有有机介质。

水媒法设备要求较为简单，投资少、成本低。

缺点是缺乏大量液体介质，反应产生的热量使温度升高，加快了副反应的速度，导致醚化效率低，产品质量差等。