HEC的主要原料是精制木漿或棉短絨、NAOH及環(huán)氧乙烷。
工業(yè)上合成HEC的方法有兩種，一是溶媒法，二是水媒法，后者又稱氣相法或干法。它們均是先將精制木漿或棉短絨與高濃度的NAOH溶液相混合生成堿纖維素，然后加入環(huán)氧乙烷進(jìn)行醚化，再經(jīng)除雜、干燥、磨碎后即可制得HEC。其中溶媒法的堿化和醚化都是在有用性稀釋劑存在的情況下進(jìn)行的，而水媒法則只在NAOH水溶液中進(jìn)行。由于有機(jī)溶劑的稀釋，纖維素的大分子鏈容易展開，有利于環(huán)氧乙烷的滲透和擴(kuò)散。因此，溶媒法的醚化效率較高，醚化反應(yīng)較均勻，制得的HEC產(chǎn)品比水媒法的產(chǎn)品好一些。
HEC合成方法：
目前羥乙基纖維素的生產(chǎn)工藝有氣相法和液相法。這兩種生產(chǎn)工藝都需預(yù)先制備堿纖維素 ,將纖維素于20℃左右浸漬于w=1 8%左右的NaOH中脫脂、醚化反應(yīng)后經(jīng)過中和、洗滌、干燥、粉碎 ,獲得產(chǎn)品。
氣相法
氣相法是在反應(yīng)過程中添加添加劑或稀釋劑,堿纖維和EO在氣相中反應(yīng)。
工藝說明:
將棉纖維在18.5%的NaOH液中浸漬、活化,然后壓榨、粉碎,置于反應(yīng)器中,將反應(yīng)器抽成真空,充氮2次,加入EO,在真空度90.64kPa、27～32℃反應(yīng)3～3.5h,得產(chǎn)物HEC。
氣相法又分為直接氣固法和真空氣固法。
① 直接氣固法制HEC的生產(chǎn)過程：棉纖維脫 脂、擠干，與環(huán)氧乙烷在44~46℃下直接反應(yīng)1小時(shí)制取。該法過程簡單，但產(chǎn)品粘度太低。
② 真空充氮?dú)夤谭ㄖ迫EC的生產(chǎn)過程：把反應(yīng)器抽成真空,充氮兩次，加入環(huán)氧乙烷,在真空度 9.064xlo1Pa、27~32℃下反應(yīng)3~3.5小時(shí)得到產(chǎn)品HEC。此法雖然生產(chǎn)過程簡單，但環(huán)氧乙烷消耗量大,反應(yīng)時(shí)間較長，產(chǎn)品成本高。 液相法
液相法是在稀釋劑存在下進(jìn)行醚化反應(yīng)。
工藝說明:
棉短絨經(jīng)活化、壓榨后,在稀釋劑存在下,在EO在20～60℃下反應(yīng)1～3h得到產(chǎn)物HEC。常用的稀釋劑有丙酮、異丙醇、叔丁醇或它們的混合物。產(chǎn)物在稀釋劑中保持不溶。 堿化與活化：將棉絮剪碎后，用2％的NaoH蒸煮 60rain，再加8O℃水洗滌3--4次，然后烘干；堿化后的棉絮用18％NaoH浸漬，活化溫度25℃，30min后 壓榨出堿液；醚化：將活化的羥乙基纖維素加入稀釋劑中(常用的稀釋劑有丙酮、異丙醇、叔丁醇或它們的混合物，產(chǎn)物在稀釋劑中保持不溶)，而后加入環(huán)氧乙烷。反應(yīng)一定時(shí)間后，用乙酸中和反應(yīng)物至pH值6～7；然后加入乙醇進(jìn)行洗滌3 次脫鹽；m(棉纖維)：m(乙醇)=1:10；擠出產(chǎn)品中的液體，然后將產(chǎn)品在7O℃干燥5～8h，即得產(chǎn)品羥乙基纖維素。
氣相法和液相法的總結(jié)：
氣相法原料環(huán)氧乙烷消耗大,成本高 ,目前已趨向淘汰;兩步液相法相對(duì)于氣相法原料單耗有所降低,但是堿化時(shí)耗堿過多,廢堿液的處理排放仍然是一大難題。因此開發(fā)HEC生產(chǎn)的新工藝，簡化工藝流程，降低環(huán)氧乙烷消耗量，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
而近幾年來，超聲波作為一種新的能量形式用于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，不僅使很多以往不能進(jìn)行或難以進(jìn)行的反應(yīng)得以順利進(jìn)行，而且它作為一種方便、安全的合成技術(shù)大大優(yōu)越于傳統(tǒng)的攪拌、外加熱方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在羥乙基纖維素的合成過程中使用超聲波，反應(yīng)時(shí)間縮短了近1／2，所得產(chǎn)品完全能達(dá)到美國試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)的HRC分析方法，即刪D2364—89所規(guī)定的指標(biāo)要求。而且反應(yīng)條件簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn).鄭州大學(xué)化工學(xué)院的任保增、趙紅坤等人通過研究，將超聲波技術(shù)用于羥乙基纖維素的合成研究四。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
(1) 超聲波用于羥乙基纖維素的合成的適宜。工藝條件為：超聲波時(shí)間在40～50rain，強(qiáng)度30kHz，原料配比m(Cel1)：113．(EO)為1：1．2，醚化溫度50+5oc。在此工藝條件下，醚化率可達(dá)81％ ；
(2)將超聲波用于羥乙基纖維素的合成，反應(yīng)時(shí)間僅為45min，而傳統(tǒng)的液相法為90～120rain，反應(yīng)時(shí)間縮短了一半，反應(yīng)溫度降低了30℃，而醚化率提高20％。且工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
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