羧甲基纖維素鈉(簡(jiǎn)稱CMC)是以天然纖維素 為基本原料(1],經(jīng)化學(xué)改性得到的一種水溶性的離 子型醚。它的水溶液有增稠、粘結(jié)成膜、保護(hù)膠、保 持水分、乳化及懸浮作用,而隨著市場(chǎng)對(duì)CMC質(zhì)量 的不斷提高,對(duì)CMC粘度需求的不同,使其逐漸分 成高、中、低、超低等不同粘度范圍的多種型號(hào)產(chǎn)品。 超低粘降粘型CMC產(chǎn)品主要用于造紙、紡織等行業(yè),本 文將介紹在溶媒法生產(chǎn)CMC的工藝方法上,加入過(guò) 氧化氫,降低產(chǎn)品的粘度。
纖維素在堿液中,如果有氧化劑存在,會(huì)引起堿 纖維素的降解;由于過(guò)氧化氫是一種二元酸,在堿性 條件下容易分解成游離基,游離基與纖維素反應(yīng)得 到過(guò)氧化氫產(chǎn)物,該產(chǎn)物再產(chǎn)生新的游離基和一個(gè) 羥基游離基,新的游離基從纖維素上取走氫,得到新 的化合物,該化合物失去水,而在纖維素上形成羰 基,當(dāng)羰基位于纖維素某一部位上時(shí),通過(guò)爐烷氧 消除反應(yīng),使纖維素?cái)嗔?,造成降解。?shí)驗(yàn)證明,該方法在保證CMC質(zhì)量指標(biāo)的前提下,達(dá)到超低粘的要求。
1實(shí)驗(yàn)部分 1.1原材料以精制棉、氯乙酸、氫氧化鈉、過(guò)氧化氫為主要 原材料,乙醇為反應(yīng)介質(zhì),鹽酸、次氯酸鈉為輔助材 料。
1.2制備方法在捏合機(jī)中加人撕碎的精制棉、乙醇、氫氧化鈉 溶液,攪拌堿化,然后加入過(guò)氧化氫,繼續(xù)堿化一段 時(shí)間后,加人乙醇、氣乙酸溶液,升溫醚化,最后降溫 出料。將該物料用乙醇液攪拌洗滌,在洗滌過(guò)程中 先用鹽酸、次氯酸鈉中和漂白,然后加入過(guò)氧化氫, 繼續(xù)攪拌洗滌段時(shí)間后,將物料離心甩干,干燥, 磨粉,包裝得到成品。
結(jié)果與討論 2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果上述制得的成品,粘度按4%水溶液、以 BROOKIUELD型粘度計(jì)測(cè)粘度,其余項(xiàng)目按《食品 添加劑羧甲基纖維素鈉》GB1904-2005標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定,結(jié) 果如表1所示。
表1羧甲基纖維素鈉的指標(biāo)測(cè)試結(jié)果項(xiàng) 目指標(biāo)實(shí)驗(yàn)值粘度(質(zhì)置分?jǐn)?shù)為4%水溶液)/mPa-8<5042取代度0.20-1*500.85干燥減量質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% .<104.0pH值(10g/L水溶液)6.0 ~ 8,56.9氣化物(以C1計(jì))質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%0. 85由表1可見,該實(shí)驗(yàn)所得粘度值符合設(shè)定值范 圍,其他主要項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)值也達(dá)到指標(biāo)值。
2.2棉花聚合度的選擇CMC的粘度實(shí)質(zhì)是纖維素聚合度的具體表現(xiàn), 最大程度上取決于纖維素原材料精制棉的平均聚合 度,以及纖維素在反應(yīng)過(guò)程中聚合度的降低,如果精 制棉聚合度高,制成的CMC粘度也高,反之聚合度 低,CMC粘度也低[2)。因此,本實(shí)驗(yàn)選用目前聚合 度最低為500 ~700的精制棉。
2.3堿化時(shí)加入過(guò)氧化氫置的影響在研制過(guò)程中,過(guò)氧化氫的加人量是關(guān)鍵問(wèn)題。 以精制棉投料量為lkg計(jì),過(guò)氧化氫加人量對(duì)產(chǎn)物 性狀的影響見表2。
在堿化過(guò)程中加人過(guò)氧化氫的量,直接影響物 料的狀態(tài)以及粘度的變化。由于過(guò)氧化氫可以引起 堿纖維素的嚴(yán)重降解,最終產(chǎn)物的粘度比之前的有 大幅下降。過(guò)氧化氫的加人量要適當(dāng),以保證CMC 外觀符合標(biāo)準(zhǔn),所以選擇加入l〇g過(guò)氧化氫(精制棉 1kg投料量計(jì))為最佳條件。為達(dá)到分散均勻的效表2過(guò)氧化氫加入量對(duì)產(chǎn)物性狀的彩響加人35% H202 量/g醚化后物料外觀4%水溶液粘度 / ( mPa*8)
0物料呈黃色松軟纖維狀22005物料呈黃色松軟纖維狀40510物料呈黃色松軟纖維狀26015有較多粗顆粒9020有部分物料砂粒狀,有少量液體滲出5425物料結(jié)塊,大量液體滲出,物料作廢—果,應(yīng)先將過(guò)氧化氫用一定量的乙醇液稀釋,然后緩 緩加入反應(yīng)器中。
2.4洗滌過(guò)程加過(guò)氧化氫進(jìn)一步降粘要使粘度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),選取最佳堿化條件下的物 料進(jìn)行洗滌中和,隨著洗滌中加人過(guò)氧化氫量不同, 可以得到各種超低粘度的CMC,見表3。
表3洗滌過(guò)程過(guò)氧化氫加入量對(duì)粘度的影晌加人35%H202量/g4%水溶液粘度/(mPa,8)
50110100 ?42200213結(jié)論選取低聚合度精制棉,生成較低粘度的CMC, 再以過(guò)氧化氫進(jìn)一步降解,可制得超低粘型CMC。 采用二步加過(guò)氧化氫法,且選取適當(dāng)?shù)倪^(guò)氧化氫用 量,所得的CMC符合超低粘的要求。該方法容易操 作,而且過(guò)氧化氫容易分解,洗滌后的乙醇液經(jīng)蒸餾 后,回收液中不含過(guò)氧化氫,可以循環(huán)再用。