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谈羧甲基纤维素在表面施胶中的应用

谈羧甲基纤维素在表面施胶中的应用
谈羧甲基纤维素在表面施胶中的应用

谈羧甲基纤维素在表面施胶中的应用

1. CMC与变性淀粉、PVA的比较

羧甲基纤维素(CMC)是一种由天然纤维素经精制改性而成的一种纤维素醚。用作表面施胶剂的CMC一般粘度在此30~700mpa.s,取代度在0.7~0.85,就完全可以了(相当于江阴市恒达的NX-30至700系列CMC产品)。作为表面施胶剂,CMC具有优良的成膜性和整膜转移性能,能在纸或纸板表面形成很好的封闭性和抗油性。而变性淀粉的成膜性差,不可能在纸张表面形成连续完整的膜,且会在纸张表面形成“积聚物”而堵塞孔隙,致使印刷时产生斑点。聚乙烯醇(PVA)虽然也具有很好的成膜性能,但由于它是一种热塑性树脂,溶解难度很高,泡沫很多,易结皮,在施胶液中可能与淀粉形成细小凝胶,促进胶液在纸面形成积聚物,当纸张贴上高温烘缸时,则可能发生热粘连而产生纸病。与此相反,CMC是一种分散剂,它能将与其配伍使用的颜料微粒或其它胶体微粒充分分散开,使整个胶料或涂料物系形成一个稳定均一的体系,从而获得良好的使用效果。

2. CMC的应用

在印刷过程中我们常常发现纸张或纸板产生翘边和卷曲,彩色套印时尺寸出现误差。这种变形和尺寸误差主要原因可分为机械性的、内部结构性的和水分性的。如果采用单一CMC或适量配有CMC的胶料进行表面施胶,那么就能在纸张表面形成一层连续完整而柔韧的薄膜。这层膜具有较好的调湿功能,有利于消除干革命燥部造成的纸张内部应变,防止纸或纸板的翘曲形变和消除套印时的尺寸误差。福建省有一家中型纸厂生产普通双胶纸,质量指标中的表面拉毛强度总是不能达标。我们带着公司生产的CMC到该厂去进行生产性试验。至试验前,该厂的胶料配方是否80份低粘磷酸酯淀粉+20份17-99型PVA。我们从厂方的产品档次和成本原则发,决定用少量CMC来完全取代PVA。我们拟定的三个配方是:(1)20份淀粉+1份CMC;(2)15份淀粉+1份CMC;(3)10份淀粉+1份CMC。表面强度测试结果:配方(1)为2.28m/s,配方(2)为2.9m/s,配方(3)大于3.0m/s,试验中的最大值达到5.0m/s我们比较了几个配方的成本之后,以现大市场上的PVA 价格和CMC价格计算,采用配方(1),不仅可以使产品质量得到保证,而且可以降低成本。以上试验中施胶设备为水平式施胶压榨。

不同的纸机施胶系统应选择不同粘度规格的CMC。具体说,用于水平料塘式施胶压榨

(800m/min车速以下),又是与变性淀粉配伍使用的,可以在NX-100 / NX-200 / NX-300中进行选择。原则是胶料的浓度越高,选用的CMC粘度就越低;CMC配用比例越高,胶料的的浓度就应适当低些,以控制胶料上机粘度和浓度为目标来选择合适的CMC粘度规格。如果你是想要用单一CMC进行微量施胶,则你甚至可以选用NX-700。根据国外已发表的数据资料证实,在高级胶版纸中,以单一CMC为胶料的表面胶可以达到0.1g/㎡.面。

如果是采用薄膜转移计量施胶压榨(800m/min车速以上),在与变性淀粉配伍使用CMC时,宜选用NX-20 / NX-30 / NX-50。单一采用CMC作施胶剂时可根据施胶量(胶液浓度)选择粘度更高一些的。总之,薄膜转移计量施胶压榨宜选用较低粘度的CMC。象有些对抗水性、湿强度有特殊要求的纸种,如证券纸、钞票纸、水松原纸、商标纸等则应配以适量的抗水剂、使用权之与配方中的淀粉和CMC等物料产生交联,形成抗水膜,其添加量一般可控制在所不惜0.5~2.0份(以可交联的胶料干固物量为100份计)。

虽然聚乙烯醇与CMC具有相当好的相容性,但我们仍不主张这两种物料配伍到一起使用。CMC具有很好的分散性,它可以将其它胶料粒子充分分散而形成均一和稳定的体系,并能在一定时期内有效延缓其它胶体粒子因陈化而产生的凝聚沉淀。

用CMC或用CMC取代其它添加剂之后,设备无需大的变动。原先的淀粉胶熬制系统可依旧使用,只需增加一个溶解罐,配上一台转速为了300~600r/min的搅拌器。罐容积随纸机生产能力而定,可以为着800~1200L,还需要一个略比溶解罐大一点的胶液贮存罐以维持连续供料。对于原先用过PVA厂家来说,只需改装一台搅拌器。根据所用CMC的粘度水平,CMC溶解浓度应控制在2﹪~5﹪。

有的厂家采用了对胶版纸实行颜料施胶来提升产品档次。由于其近似于微涂(2~3g/㎡?面),施胶液的固含量通常在于28%~32%,主胶粘剂通常选择变性淀粉,主颜料选择超细重钙或超细沉淀碳酸钙。为了使这种胶(涂)料具有好的可涂性并使涂层性能优良,CMC就成了必不可少的添加剂,因为CMC除了具备上述种种优越性外,还具有相当低的不动点涂料浓度。CMC的配用量选取用不着份或更多一些,如何选择规格型号,可根据上述大原则灵活运用。为了兼顾发挥CMC多方面的功能,通常选择其粘度在家50~120mpa?s。

工厂扩大试验数据表明,采用表面施胶能在施胶面上形成一层柔韧的膜,产生很好的施胶效果,就其抗油性一项指标而言,1%浓度的CMC水溶液产生的效果可以与此同时12%浓度的淀粉溶液相比拟。

羧甲基纤维素钠性质和作用

羧甲基纤维素钠 羧甲基纤维素钠(CMC),是纤维素的羧甲基化衍生物,又名纤维素胶,是最主要的离子型纤维素胶。CMC 于1918 年由德国首先制得,并于1921 年获得专利而见诸于世,此后便在欧洲实现商业化生产。当时只为粗产品,用作胶体和粘结剂。1936~1941 年,对CMC 工业应用的研究相当活跃,并发表了几个具有启发性的专利。第二次世界大战期间,德国将CMC 用于合成洗涤剂。CMC 的工业化生产开始于二十世纪三十年代德国IG Farbenindustrie AG。此后,生产工艺、生产效率和产品质量逐步有了明显的改进。1947 年,美国FDA根据毒物学研究证明:CMC 对生理无毒害作用,允许将其用于食品加工业中作添加剂,起增稠作用。CMC 因具有许多特殊性质,如增稠、粘结、成膜、持水、乳化、悬浮等,而得到广泛应用。近年来,不同品质的CMC 被用于工业和人们生活的不同领域中。 1 CMC 的分子结构特征 纤维素是无分支的链状分子,由D-吡喃葡萄糖通过β-(1→4)-苷键结合而成。由于存在分子内和分子间氢键作用,纤维素既不溶于冷水也不溶于热水,这使它的应用受到了限制。纤维素在碱性条件下溶胀,如果通过特殊的化学反应,用其它基团取代葡萄糖残基上C2、C3及C6位的羟基即可得到纤维素衍生物,其中有35%的纯纤维素被转化为纤维素酯(25%)和纤维素醚(10%)。 CMC 是纤维素醚的一种,通常是以短棉绒(纤维素含量高达98%)或木浆为原料,通过氢氧化钠处理后再与氯乙酸钠(ClCH2COONa)反应而成,通常有两种制备方法:水媒法和溶媒法。也有其他植物纤维被用于制备CMC,新的合成方法也不断地被提出来。 CMC 为阴离子型线性高分子。构成纤维素的葡萄糖中有 3 个能醚化的羟基,因此产品具有各种取代度,取代度在0.8 以上时耐酸性和耐盐性好。商品CMC 有食品级及工业级之分,后者带有较多的反应副产物。CMC 的实际取代度一般在0.4~1.5 之间,食品用CMC 的取代度一般为0.6~0.95,近来修改后的欧洲立法允许将DS 最大为 1.5 的CMC 用于食品中;取代度增大,溶液的透明度及稳定性也越好。 取代度(Degree of Substitution,DS)决定了CMC 的性质,而取代基的分布也会对产品性质产生影响。DS 和取代基分布的准确测定是优化反应条件、确定结构性质关系的先决条件。羧甲基可以在葡萄糖单元(AGU)的2、3、6 位上发生取代,有八种可能的结构单元(无取代;C2;C3;C6;C2、C3;C2、C6;C3、C6;C2、C3、C6)构成了高分子链。不同高分子链中重复单元的分布也可能是不同的。 1.1 DS 的测定 测定CMC 取代度的一种常用方法是滴定法,把CMC 钠盐转化为酸的形式,反之亦然。把CMC 钠盐分散在乙醇和盐酸中,用已知摩尔浓度的氢氧化钠溶液滴定。还有一种反滴定法,一般是测定CMC 取代度的标准方法:把氢氧化钠加入到未知量的CMC 酸中,反滴定过量的氢氧化钠来计算DS。电导滴定法也可以较准确地测定DS,曾晖扬等提出了红外光谱法,并可直观地大致判断出样品的纯度,以决定是否需要对样品进行提纯精制。 钠的确定比较简单,但是需要满足一些先决条件,CMC 需要完全转化为钠盐的形式,而且在合成中带来的NaCl 及氯乙酸钠需要完全除去。后一种问题一般是通过透析的方法解决,但是这样也存在一个问题,对于部分取代度高而分子量低的分子容易流失,这样会带来误差。 CMC 可以与盐离子如铜离子作用生成沉淀,反滴定过量的铜离子也可以确定CMC 的取代度。对于CMC,用硝酸铀酰溶液使之沉淀,然后将其燃烧测定得到的氧化铀,也是一种测定取代度的有效方法。 除此以外还有其他用于测定CMC 取代度的方法,如核磁、毛细管电泳等。液相核磁测

羧甲基纤维素取代度的测定

羧甲基纤维素钠的取代度的测定 羧甲基纤维素钠(CMC) 的分子取代度DS 是一个葡萄糖酐单元所加 入的氯乙酸钠摩尔数的平均值,所以我想你问的应该就是CMC的醚化度。 原理:将水溶性CMC酸化,变成不溶性的羧甲基纤维素,纯化后,用准确计量过的氢氧化钠将已知量的羧甲基纤维素重新转化为钠盐,再用盐酸标液滴定过量的碱。 试剂:95乙醇;80乙醇,无水甲醇;硝酸;盐酸标液(0.4mol/L);氢氧化钠标液(0.4mol/L);硫酸(9硫酸:2水);二苯胺试剂(0.5g二苯胺溶于120ml 硫酸);酚酞(1%乙醇溶液) 仪器:磁力加热搅拌器;烧杯(250ml);锥形瓶(300ml);玻璃过滤漏斗(40ml,孔径4.5-9um);105度烘箱。 操作:1,称4g样品于烧杯中,加75ml95%的乙醇,用吃力搅拌器充分搅拌成浆状物,在搅拌下加入5ml硝酸并继续搅拌1-2min,加热煮沸浆状物5min,停止加热,继续搅拌10-15min。 2,将上层清液倾过滤漏斗,用100-150ml的95%一乙醇转移沉淀至过滤漏斗,然后用60度的80%的乙醇洗涤沉淀至全部的酸被出去。 3,从过滤漏斗滴几滴滤液于白色点滴板上,加几滴二苯胺试剂,若蓝色,则表示有硝酸,需要进一步洗涤。 4,最后用少量的无水甲醇洗涤沉淀,继续抽滤至甲醇全除去,将烘箱加热至105度后关闭电原,然后将过滤漏斗放入烘箱,15min后打开箱门,排除甲醇蒸汽,关闭烘箱门,接通电源,在105度干燥3个小时,然后冷却0.5 小时。 计算,(方法你应该看明白了吧,计算我明天告诉你,要下班了,打字好累啊)样品中羧甲基纤维素钠的醚化度: A=(BC-DE)/F;醚化度=0.162A/(1-0.058A) 式中 A--中和1g羧甲基纤维素所消耗的氢氧化钠的豪摩尔数; B--加入的氢氧化钠标准滴定溶液的体积,ml; C--氢氧化钠标液的浓度,mol/L D--滴定过量的氢氧化钠所用的盐酸标液的滴定体积,ml; E--盐酸标液的浓度,mol/L F--用于测定酸式羧甲基纤维素的质量,g。 0.162--纤维素的失水葡萄糖单元的豪摩尔质量,g/mmol; 0.058--失水葡萄糖单元中的一个羟基被羧甲基取代后,失水葡萄糖单元的豪摩尔质量的净增值,g/mmol. 终于搞定了,不过还有几个控制要点,需要的话再告诉你!! 重复性 两次测定结果差值不应该超0.02的醚化度单位

羧甲基纤维素 MSDS

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。 用一适当的分光光度计,以空白液为对比,在540nm处测定各液的吸光度,按标准液吸光度绘制标准曲线,然后根据标准曲线和试样的吸光度求出试样中乙醇酸的质量(mg)叫,然后按下式求出试样中 毒性 ADI不作特殊规定(FAO/WHO,2001)。 LD50(大鼠,经口)27g/kg。 GRAS(FDA,§182.1745,2000)。 使用限量

羧甲基纤维素钠的制备及表征

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.然而目前国内使用的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C MC-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

Abstract Sodium carboxymethyl cellulose(CMC)is an anionic polymercompou nd composedby refine short cotton, whose molecular weight is 6400(±1000), highlywater—soluble and good film-forming prope rty。Itiswidelyused in the industries of petroleum, daily chemicals, light industry, food and pharmaceuticals, whichisrenowned asthe “Aginomotoof Industries". The Ministry of Chemical Industry ranked CMC—Na asthe project productin f inechemical industry of the “Eighth Five-year Plan"。 So far, two synthetic methods of CMC-Na havebeen developed,one ofwhich is direct compounding of coal and water (Alkali Spraying)and the other is organic solvent. Thelower alkali c harge, shorter etherification process and high-efficient utilization of etherifyingagent, the latter method is adopted widely。But lower quality, increasing productioncost and slow development of new product are the common problems resided inthe domestic CMC—Na. The mainindexesto assess the quality of CMC—Naare degree of substitution (DS) and viscosity. Generally, DSdetermin esthe property ofCMC—Na; the more the degree ofsubstitution,the better the transparency and stabilityof thesolution. It is said the transparency of CMC-Na is higher when the DS is in 0.7-1.2, andthe viscosityis at the highest wh en pH is 6-9. To ensure thequality,apart from etherifying agent, the factors affecting the DS andviscosity shall also be taken into account,such asthe relationship between al kali and the amount of etherifying agent,how long etherification

羧甲基纤维素的生产与应用

目录 摘要 (1) 关键词 (1) 一、生产原料纤维素的来源 (1) 二、羧甲基纤维素(CMC)性质 (2) 三、羧甲基纤维素(CMC)生产工艺 (2) 四、羧甲基纤维素用途 (4) 五、羧甲基纤维素(CMC)国内外生产及利用现状 (5) 六、羧甲基纤维素(CMC)发展方向 (5) 参考文献 (5) 羧甲基纤维素的生产与应用 摘要:羧甲基纤维素(CMC),是以纤维素为原料合成的纤维素醚类产品,有着良好的化学和物理性能,在医药、陶瓷、食品添加剂、造纸、建材、涂料等方面也有着广泛的应用前景。本文将综述羧甲纤维素的生产原料来源、性质和国内外生产应用现状以及发展前景。,其中重点介绍羧甲基纤维素(CMC)的合成工艺和具体的应用。 关键词:羧甲基纤维素、生产工艺、应用、发展方向。 Abstract: Cellulose is composed of macromolecular polysaccharide, is a kind of important natural polymer, not only to the health of human body, but also has a broad prospect of application in medicine, ceramics, food additives, paper making, building materials, paint also. This paper will review the source of cellulose and its application, which mainly introduces CMC synthesis principle and application status at home and abroad, as well as the development foreground. Key words: Cellulose, CMC, Composition principle, Application, Development. 一、生产原料纤维素的来源 经过多年的研究和发展,目前可以用于合成羧甲基纤维素的原料有精制棉短绒、地脚棉、甘蔗渣、秸秆及稻草等。但生产工艺对纤维素原料中а纤维素含量的要求很高,虽然精制棉短绒价格相对其他材料昂贵,数量相对较少。但以上这些原材料中精制棉短绒的棉纤维含量高达90%以上,精制棉短绒生产出来的羧甲基纤维素比其他原材料所生产出来的产品性能更优越,故比其他原材料更是符合工业化生产。因而,目前世界上用于生产的羧甲基纤维素的主要原材料是精制棉短绒。

羧甲基纤维素钠的生产工艺

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+H20 Ce11 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。该方法用于制备中低档CMC-Na产品,如洗涤剂、纺织上浆剂等。 (二)溶媒法

羧甲基纤维素的合成

化学化工学院材料化学专业实验报告 实验名称:羧甲基纤维素的合成 年级:10级材料化学日期:2012.10.25 姓名:学号:同组人: 一、预习部分 1、羧甲基纤维素简介: 羧甲基纤维素是纤维素的羧甲基团取代产物。根据其分子量或取代程度,可以是完全溶解的或不可溶的多聚体,后者可作为弱酸型阳离子交换剂,用以分离中性或碱性蛋白质等。羧甲基纤维素可形成高粘度的胶体、溶液、有粘着、增稠、流动、乳化分散、赋形、保水、保护胶体、薄膜成型、耐酸、耐盐、悬浊等特性,且生理无害,因此在食品、医药、日化、石油、造纸、纺织、建筑等领域生产中得到广泛应用。 2、羧甲基纤维素的性质: 纤维素的羧甲基团取代产物。根据其分子量或取代程度,可以是完全溶解的或不可溶的多聚体,后者可作为弱酸型阳离子交换剂,用以分离中性或碱性蛋白质等。羧甲基纤维素又称作羧甲基纤维素钠。羧甲基纤维素钠(CMC)分子结构如下图所示: 由德国于1918年首先制得,并于1921年获准专利而见诸于世。此后便在欧洲实现商业化生产。当时只为粗产品,用作胶体和粘结剂。1936~1941年,羧甲基纤维素钠的工业应用研究相当活跃,发明了几个相当有启发性的专利。第二次世界大战期间,德国将羧甲基纤维素钠用于合成洗涤剂。Hercules公司于1943年为美国首次制成羧甲基纤维素钠,并于1946年生产精制的羧甲基纤维素钠产品,该产品被认可为安全的食品添加剂。上世纪七十年代我国开始采用,九十年代开始普遍使用。是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。 物理性质:羧甲基纤维素钠(CMC)属阴离子型纤维素醚类,外观为白色或微黄色絮状纤维粉末或白色粉末,无嗅无味,无毒;易溶于冷水或热水,形成具有一定粘度的透明溶液。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,遇多价金属盐也会反应出现沉淀。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。 化学性质: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

水凝胶简介

水凝胶简介 水凝胶是一种具有亲水性的三维网状交联结构的高分子网络体系。水凝胶性质柔软,能保持一定的形状,能吸收大量的水,具有良好的生物相容性和生物降解性。自从20世纪50年代由Wichterle等首次报道后,就被广泛地应用于组织工程、药物输送、3D细胞培养等医药学领域。[1] 水凝胶根据交联方式不同,分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶。物理凝胶是指通过静电力、氢键、疏水相互作用等分子间作用力交联形成的水凝胶。这种水凝胶力学强度低,温度升高会转变成溶胶。化学交联水凝胶是指通过共价键将聚合物交联成网络的凝胶。其中,共价键通过“点击”反应生成,比如硫醇-烯/炔加成、硫醇-环氧反应、叠氮-炔环加成、席夫碱反应、环氧-胺反应、硫醇-二硫化物交换反应等。GaoLilong等在生理条件下将N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚低聚乙二醇巯基丁二酸通过巯基-环氧“点击”反应制备得到可注射水凝胶。[2]和物理凝胶相比,化学交联水凝胶稳定性较好,力学性能优异。根据来源不同,水凝胶又可分为天然水凝胶和合成水凝胶。天然水凝胶包括琼脂、壳聚糖、胶原、明胶等,它们大都通过氢键交联形成。合成水凝胶包括聚乙二醇、丙烯酸及其衍生物类(聚丙烯酸,聚甲基丙烯酸,聚丙烯酰胺,聚N-聚代丙烯酰胺等)。和合成水凝胶相比,天然水凝胶生物相容性较好,环境敏感性好,价格低廉,但稳定性较差。目前,有学者将天然高分子和合成高分子交联制备杂化水凝胶。比如,Lei Wang等将壳聚糖和聚异丙基丙烯酰胺交联得到热敏性杂化水凝胶用于体内药物输送,并利用近红外光引发药物释放。[3]水凝胶凭借良好的生物相容性广泛地应用于药物输送、组织再生等医药学领域。药物可以通过化学接枝和包埋等方式实现负载。负载药物的水凝胶通过移植或注射进入生物体内,然后在体内逐渐降解实现药物的缓慢释放。为了更好地实现药物的输送和释放,智能水凝胶应运而生,所谓智能水凝胶,是指能够对外界环境的变化,比如pH、温度等做出反应的水凝胶,从而实现药物的可控释放。其中,温度响应水凝胶有聚(N-异丙基丙烯酰胺)基水凝胶、泊洛沙姆等,pH响应水凝胶有聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)基水凝胶、聚(乙酸烯丙酯)基水凝胶、腙键交联型水凝胶等。M. Ghorbanloo等制备得到pH响应的水凝胶,在酸性条件下,由于氢键的存在药物被紧紧包裹在水凝胶中,而在碱性条件下,氢离子电离,羧酸根之间的静电排斥使得水凝胶扩张,体积变大,药物得以释放。[4]Yi Chen等合成2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯和羧甲基壳聚糖水凝胶,实验发现,在酸性条件下,可以更好地实

可注射改性羧甲基纤维素水凝胶的制备及性能

第35卷第8期高分子材料科学与工程 V o l .35,N o .8 2019年8月 P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N G A u g .2019可注射改性羧甲基纤维素水凝胶的制备及性能 叶 旭,李 娴,申月琴,邓 双,张宇帆 (西南科技大学材料科学与工程学院,四川绵阳621010 )摘要:对羧甲基纤维素(C M C )进行巯基接枝改性,制备了羧甲基纤维素衍生物(C M C -S H ),采用溶解氧或H 2O 2氧化巯基(-S H )形成双硫键(-S -S -)的方法,化学交联制备了C M C -S H 10二C M C -S H 20和C M C -S H 30系列可注射羧甲基纤维素基水凝胶,并对水凝胶的流变学性能以及在37?的磷酸盐缓冲溶液(P B S )中的溶胀率二降解行为二体外药物释放行为进行了研究三结果表明,系列C M C -S H 水凝胶具有较好的流变学性能,C M C -S H 30水凝胶的储能模量(G ?)和屈服应力(τ)分别达到2873P a 和9328P a ;在37?的P B S 溶液中,系列水凝胶均能快速达到溶胀平衡,8h 溶胀率介于22~29之间;均具有较好的稳定性,13d 降解率为28%~48%;药物模型牛血清蛋白(B S A )5d 的累积释放率为45%~59%,对B S A 具有较好的控释能力三总体而言,前驱体浓度越高,C M C -S H 水凝胶的综合性能越好, 系列水凝胶均具有较好的综合性能,其中C M C -S H 30水凝胶的综合性能更好,有望应用于中短期蛋白类等大分子药物传输领域三关键词:可注射水凝胶;羧甲基纤维素;双硫键;药物释放 中图分类号:O 636.1+1 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2019)08-0075-07 d o i :10.16865/j .c n k i .1000-7555.2019.0193收稿日期:2018-08-07 基金项目:西南科技大学科研基金(17z x 7121);西南科技大学国家绝缘材料工程技术研究中心基金(16k f j c 02);西南科技大学龙山学术人才科研支持计划(18L Z X T 01 )通讯联系人:叶旭,主要从事生物医学工程二特种高分子等领域的研究,E -m a i l :y e x u @s w u s t .e d u .c n 天然高分子水凝胶特别是生物医学水凝胶,由于其亲水性二生物活性二生物相容性二生物安全性二可生物降解性二环境响应性等良好的生物学特性,近年来已被广泛应用于创伤敷料二止血剂二生物传感器二组织工程支架二组织填充材料二抗黏附材料二细胞封装材 料二人造组织和器官二药物传输载体等领域[ 1~3] 三可注射水凝胶可在环境刺激下原位形成,能避免阻塞注 射器针头,提高药物传输效率,并表现出温度二p H 值二离子二电场二磁场二光照等单一或多重响应,使用便捷二可用于微创治疗二避免手术创伤二减少手术并发症和不适二能够用于不规则部位的填充二减少埋植风险和病人痛苦二具有高的载药能力,在生物医学工程和组织工程领域已被广泛关注三许多可注射天然多糖 (如纤维素二壳聚糖二透明质酸二海藻酸钠等)基水凝胶 已成为被广泛关注的生物医用高分子材料[ 4~10] 三羧甲基纤维素(C M C ) 是一种多糖基水溶性纤维素醚,由于其良好的生物相容性二可生物降解性及黏 弹性而被作为药物载体二包覆材料二增稠剂等,广泛应用于生物医学二食品工业和化妆品等领域三利用 C M C 分子链上大量的羟基与羧基在一定条件下较好 的反应活性,通过接枝改性引入其他单体或环境刺激响应性基团,或引入交联剂,或利用C M C 阴离子聚电解质共性,通过物理或化学交联的方式可以制备用 途广泛的水凝胶[11] 三如S i v a k u m a r 等[1 2]以羧甲基纤维素和磁纳米粒为原料制备了多功能生物相容性磁纳米载体,应用于叶酸受体靶向化疗二影像二热疗和 抗癌诊断治疗系统三N a d a g o u d a 等[13] 合成了热稳定性羧甲基纤维素与金属纳米复合材料,并探索了其潜在的生物应用性能三 本文仅以羧甲基纤维素为改性天然高分子水凝胶基质,利用羧甲基纤维素的纤维素醚结构特点及羧基的反应活性,将巯基(-S H )封端柔性链成功接枝到C M C 链上,制备了改性羧甲基纤维素(C M C - S H ) 三在不额外引入其他任何交联剂的条件下,利用相同或不同C M C 链上的巯基(-S H )在氧化剂(溶解氧或H 2O 2等)作用下形成双硫键(-S -S -),通过化学交联方式制备了系列可注射C M C -S H 水凝胶,避免了引入交联剂时交联剂的量不易控制二过量

羧甲基纤维素钠的制备及表征

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。然而目前国内使用的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

Abstract Sodium carboxymethyl cellulose (CMC)is an anionic polymer compound composed 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 compounding 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 common 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 and viscosity 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 common 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

纤维素制备水凝胶的研究

目录 摘要 (1) 引言 (1) 1 实验部分 (2) 1.1实验仪器 (2) 1.2实验试剂 (2) 1.3羧甲基纤维素水凝胶的制备 (2) 1.4水凝胶性能的测定 (3) 2 水凝胶的的结果分析 (3) 2.1水凝胶的吸水率曲线 (3) 2.2引发剂用量对水凝胶吸水性能的影响 (4) 2.3交联剂用量对水凝胶吸水性能的影响 (5) 2.4盐溶液浓度对水凝胶吸水性能的影响 (6) 2.5 P H对水凝胶吸水性能的影响 (7) 2.6水凝胶的保水性能曲线 (8) 3 结论 (8) 参考文献 (9) 致谢 (11)

纤维素制备水凝胶的研究 摘要:以纤维素为原料,对纤维素进行碱化、醚化处理,得到羧甲基纤维素。再以羧甲基纤维素(CMC)、丙烯酸(AA)、过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为原料,采用自由基聚合合成水凝胶。分别研究了交联剂用量、引发剂比例、盐浓度、pH对水凝胶吸水能力的影响,确定了最佳用量及条件。结果表明CMC与AA的质量比是1:9、交联剂用量是AA的0.6%、CMC与引发剂的比例是25、合成温度是80℃,是合成羧甲基纤维素水凝胶的最佳条件。 关键词:羧甲基纤维素;丙烯酸;N,N’-亚甲基双丙烯酰胺;吸水速率 Cellulose Hydrogel Preparation Research Abstract: Cellulose as a raw material , the cellulose alkalization , etherification , to give carboxymethyl cellulose. Then carboxymethyl cellulose(CMC), acrylic acid(AA), ammonium persulfate , N, N- methylene- bis-acrylamide as a raw material , synthesized by free radical polymerization of a hydrogel. Investigated crosslinker , initiator ratio , salt concentration , pH on the absorption capacity of the hydrogel to determine the optimal dosage and conditions.Results showed that the CMC with AA quality ratio is 1:9, the dosage of crosslinking agent is 0.6% AA, CMC and the ratio of initiator is 25, the synthesis temperature is 80 ℃, is best conditions for the synthesis of carboxymethyl cellulose water gel. Key Words: Carboxymethyl cellulose ;Acrylic acid; N,N’-methylene-bis-acrylamide; Ammonium persulfate; Water-absorption rate 引言 纤维素是一种储存量多且是可降解、可再生的绿色资源[1],属于多羟基化合物并 具有亲水性,其分子式是(C 6H10O 5 )n,天然的纤维素是无味、无臭的白色丝状物。纤维 素在水中的溶解性不好,在稀的碱溶液、酸溶液和有机溶剂中的溶解性也不好[2]。所以,纤维素在室温下是比较稳定的,是因为纤维素分子间存在氢键。纤维素是合成水凝胶的主要原料之一[3],来源丰富,价格低廉,因此有很大的发展前景。纤维素的

8羧甲基纤维素的合成

实验8 羧甲基纤维素的合成 一、实验目的 了解纤维素的化学改性、纤维素衍生物的种类及其应用 实验原理 天然纤维素由于分子间和分子内存在很强的氢键作用,难以溶解和熔融,加工成型性能差,限制了纤维素的使用。天然纤维素经过化学改性后,引入的基团可以破坏这些氢键作用,使得纤维素衍生物能够进行纺丝、成膜和成型等加工工艺,因此在高分子工业发展初期占据非常重要的地位。纤维素的衍生物按取代基的种类司·分为醚化纤维素(纤维素的羟基与卤代烃或环氧化物等醚化试剂反应而形成醚键)和酯化纤维素(纤维素的羟基与羧酸或无机酸反应形成酯键)。羧甲基纤维素是一种醚化纤维素,它是经氯乙酸和纤维素在碱存在下进行反应而制备的。 由于氢键作用,纤维素分子有很强的结晶能力,难以与小分子化合物发生化学反应,直接反应往往得到取代不均一的产品。通常纤维素需在低温下用Na0H溶液进行处理,破坏纤维素分子间和分子内的氢键,使之转变成反应活性较高的碱纤维素,即纤维素与碱、水形成的络合物。低温处理有利于纤维素与碱结合,并可抑制纤维素的水解,碱纤维素的组成将影响到醚化反应和醚化产物的性能。纤维素的吸碱过程并非是单纯的物理吸附过程,葡萄糖单元的羟基能与碱形成醇盐。除碱液浓度和温度外,某些添加剂也会影响到碱纤维素的形成,如低级脂肪醇的加入会增加纤维索的吸碱量。 醚化剂与碱纤维素的反应是多相反应,醚化反应取决于醚化剂在碱水溶液中的溶解和扩散渗透速度,同时还存在纤维素降解和醚化剂水解等副反应。碘代烷作为醚化剂,虽然反应活性高,但是扩散慢、溶解性能差:高级氯代烷也存在同样问题。硫酸二甲酯溶解性好,但是反应效率低,只能制备低取代的甲基纤维素。碱液浓度和碱纤维素的组成对醚化反应有很大影响,原则上碱纤维素的碱量不应超过活化纤维素羟基的必要量,尽可能降低纤维素的含水量也是必要的。 醚化反应结束后,用适量的酸中和未反应的碱以终止反应,经分离、精制和干燥后的得到所需产品。 羧甲基纤维素是一种聚电解质,能够溶于冷水和热水中,广泛应用于涂料、食品、造纸 和日化等领域。 三、化学试剂和仪器 化学试剂:95%异丙醇,甲醇,氯乙酸,氢氧化钠,微晶纤维素或纤维素粉,盐酸。 反应监测:0.1mol/L标准NaOH溶液,0.1mol/L标准盐酸溶液,酚酞指示剂,AgNO3溶液,PH试纸。 仪器设备:机械搅拌器,三口烧瓶,酸式滴定管,温度计,锥形瓶,通氮装置,研钵。四、实验步骤 纤维素的醚化:将10-20份95%异丙醇和1.64份45%NaOH水溶液加入到装有机械搅拌器的三口烧瓶中,通入氮气并开动搅拌,缓慢加入1份微晶纤维素(6g),于30℃剧烈搅拌40 min,即可完成纤维素的碱化。将氯乙酸溶于异丙醇中,配制成75%的溶液,向三口瓶中加入1.14份该溶液。充分混合后,升温至75℃反应40 min。冷却至室温,用10%的稀盐酸中和pH 为4,用甲醇反复洗涤除去无机盐和未反应的氯乙酸。干燥,粉碎,称重,计算取代度。五、扩展部分 取代度的测定:用70%的甲醇溶液配制lmol/L的HCl/CH3OH溶液,取0.5 g醚化纤维素

羧甲基纤维素钠

羧甲基纤维素钠 百科名片 羧甲基纤维素钠,(又称:羧甲基纤维素钠盐,羧甲基纤维素,CMC,Carboxymethyl ,C ellulose Sodium,Sodium salt of Caboxy Methyl Cellulose)是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。 [编辑本段] 诞生 羧甲基纤维素钠(CMC)分子结构 由德国于1918年首先制得,并于1921年获准专利而见诸于世。此后便在欧洲实现商业化生产。当时只为粗产品,用作胶体和粘结剂。1936~1941年,羧甲基纤维素钠的工业应用研究相当活跃,发明了几个相当有启发性的专利。第二次世界大战期间,德国将羧甲基纤维素钠用于合成洗涤剂。Hercules公司于1943年为美国首次制成羧甲基纤维素钠,并于1946年生产精制的羧甲基纤维素钠产品,该产品被认可为安全的食品添加剂。上世纪七十年代我国开始采用,九十年代开始普遍使用。是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。 [编辑本段] 性状 羧甲基纤维素钠(CMC)外观

本品为纤维素羧甲基醚的钠盐,属阴离子型纤维素醚,为白色或乳白色纤维状粉末或颗粒,密度0.5-0.7/c㎡,几无臭、无味,具吸湿性。易于分散在水中成澄明胶状液,在乙醇等有机溶媒中不溶。1%水溶液pH为6.5~8.5,当pH>10或<5时,胶浆粘度显著降低,在pH7时性能最佳。对热稳定,在20℃以下粘度迅速上升,45℃时变化较慢,80℃以上长时间加热可使其胶体变性而粘度和性能明显下降。 [编辑本段] 工艺 CMC通常是由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物,分子量6400(±1 000)。主要副产物是氯化钠及乙醇酸钠。CMC属于天然纤维素改性。目前联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO) 已正式称它为“改性纤维素”。 [编辑本段] 质量 衡量CMC质量的主要指标是取代度(DS)和纯度。一般DS不同则CMC的性质也不同;取代度增大,溶解性就增强,溶液的透明度及稳定性也越好。据报道,CM C取代度在0.7~1.2时透明度较好,其水溶液粘度在pH值为6~9时最大。为保证其质量,除了选择醚化剂外,还必须考虑影响取代度和纯度的一些因素,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、DH值、溶液浓度及盐类等。[编辑本段] 现状 为了解决原料(棉短绒制成的精制棉)来源之不足,近几年来我国一些科研单位与企业共同合作,综合利用稻草、地脚棉(废棉)、豆腐渣等试制生产CMC获得成功,生产成本大大下降,这样为CMC工业生产开辟了一条新的原料来源途径,实现资源的综合利用。一方面降低生产成本,另一方面CMC又往更高精细方向发展。目前,CMC的研究与开发主要着重现有生产技术的改造与制造工艺的革新,以及具有独特性能的CMC新产品,如国外研制成功并已普及应用的“溶媒-多元弱极性溶剂法”[1]工艺,生产出具有高稳定性能的新型改性CMC,由于取代度较高,取代基分布更为均匀,使其可以应用在更为广阔的工业生产领域和复杂的使用环境,满足更高的工艺要求。国际上把这种新型改性CMC又称作“聚阴离子纤维素(简称PAC,Poly anioni c cellulose)”。 (参考资料:https://www.wendangku.net/doc/ce4305550.html,/view/2181425.htm) [编辑本段] 应用

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