纤维素醚基础知识解析课件

纤维素醚基础知识

纤维素醚基础知识11.利用可再生资源是国家发展战略需求

化工原料通常可划分为:

1950年前为乙炔时代;

1950～1980年为石油天然气时代;

1980～2000年为合成气时代;

2000年以后为生物和可再生资源时代。

采用天然可再生资源或生物原料，是国家发展战略需求。1.利用可再生资源是国家发展战略需求

化工原料通2十届全国人大常委会第十三次会议首次审议了《中华人民共和国可再生能源法（草案）》;

我国每年未回收利用的可再生资源达300-350亿元;以高分子领域为例,在20世纪80年代是高分子时代，大多数是人工合成高分子原料是石油和煤炭。据估计目前世界石油总的储量才800多亿m3，每年要消耗30多亿m3，煤炭也不会超过百年。美国《植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想》技术指南。可以讲，开发新资源是全球性发展战略要求十届全国人大常委会第十三次会议首次审议了《中华人民共和国可再32.可再生天然多糖资源通过天然作用或人工活动能再生更新，而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源，又称为更新自然资源。在强调发展人类和谐社会的今天，合理利用天然资源中天然高分子材料不仅是我国社会与经济发展的需要，更是人类生存发展的必然要求。

2.可再生天然多糖资源通过天然作用或人工活动能再生更新，而43.天然纤维素是人类最重要的可再生资源天然多糖高分子材料主要有纤维素、淀粉、壳聚糖(甲壳素)三大类型。概括其特点有：自然界储量量大(仅纤维素每年数亿万吨)；年复一年可再生；可生物降解；无毒，生物相容性好；利用其自然形成的化学结构可进行多种化学衍生，其产物应用范围包括日用化工、医药、环保、纺织、聚合物加工、军工和航空航天众多领域。3.天然纤维素是人类最重要的可再生资源天然多糖高分子材料主54.天然纤维素种类

4.天然纤维素种类

6纤维素化学结构元素组成：含碳44.44%，氢6.17%，氧49.39%。纤维素大分子的基环是脱水葡萄糖。基环分子式：C6H10O5，基环分子量：162纤维素化学结构元素组成：含碳44.44%，氢6.17%，氧47基环基环8纤维素大分子链纤维素大分子链9

纤维素大分子链1)由n个D-吡喃式葡萄糖残基在1,4位以β-糖苷键连接而成的长链巨分子,每个葡萄糖残基上均具有三个醇羟基;2)纤维素分子中β-1,4连接的葡萄糖残基在链中是上、下交互排列的，使长链变得“硬而直”，形成“复瓦式”结构；3)纤维素大分子链很容易平行排列并相互碓砌，再加上链内、链间氢键的存在而倍加稳定。

纤维素大分子链1)由n个D-吡喃式葡萄糖残基在1,4位以β10纤维素结构与性能是一个典型的矛盾统一体从分子结构上讲，纤维素上含有大量的羟基，是亲水性的基团，按理应当溶解在水中，或溶解在大部分有机溶剂中。但事实上纤维素不仅不溶解在水中，也不溶解于酸性、碱性水溶液，甚至不溶解于大部分有机溶剂，只能够溶解在特殊的溶剂体系。其主要原因就是一方面纤维素上大量的羟基导致形成密度极高的分子内氢键、分子间氢键；另外纤维素是葡萄糖环基组成的长链大分子，属于半刚性的高分子链，分子链之间堆切排列，形成了结晶结构，致使几乎所有种类的纤维素都表现出较差的溶解性和化学反应性能。但也正是这种结构，才能使得富含纤维素的木材既有强度又耐老化，可顶天立地绿化家园，也能够作为立木顶千斤，作为屋梁百年罩风雨，堪称是大自然给人类的理想复合材料。也正是这种结构特点使得棉纤维素才能够经受住风吹雨打，承接阳光，不溶不腐，成熟后以洁白的形态供人们纺丝织衣，挡风遮雨，造福人类。纤维素结构与性能是一个典型的矛盾统一体从分子结构上讲，纤维素11另一方面，由于大量的、高密度的分子内、分子间氢键；长链半刚性的高分子链间堆砌排列，形成了“复瓦式”结晶结构。使得纤维素不仅不溶于水，也不溶于酸性、碱性水溶液，甚至不溶于大部分有机溶剂，只能够溶在特殊的溶剂体系。但也正是这种结构导致纤维素在醚化、酯化等化学衍生过程是在非均相体系中进行，具有许多不确定性和复杂性。常年以来困扰纤维素醚行业的主要问题的根源就在于此。另一方面，由于大量的、高密度的分子内、分子间氢键；长链半刚性12原料纤维素的选择原料纤维素种类及其纤维素含量、分子量分布宽窄、产地、当年的成熟过程日照时间及成熟度、粉碎机粉碎过程都会影响纤维素醚产品的质量。选择优质的棉花产地的产品，再经过严格工艺精制的精制棉厂家处理，得到形态、聚合度、分子量分布适度、质量稳定的纤维素原料，对规范和提高我国纤维素醚产品品质是十分必要的原料纤维素的选择原料纤维素种类及其纤维素含量、分子量分布宽13纤维素醚纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱化、醚化反应而生成的。它是纤维素衍生物的一类。另一种是纤维素酯纤维素醚类由于它们具有本身的特性，如增稠、分散、悬浮、乳化、粘合、成膜、保护胶体、保持水分等。因此，可广泛应用于石油开采工业、建筑工业、涂料工作、合成树脂工业、造纸工业、纺织工业、日用化工用品工业、食品工业、医药工业等领域。纤维素醚纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱化141905年Suida首次报道了纤维素醚化，是用硫酸二甲酯与碱溶胀的纤维素进行的甲基化。1912年出现有关制备非离子型烷基醚EC的专利。1920年Hubert制得羟乙基纤维素。ＣＭＣ于1918年由德国人Ｅ.Ｊansen发明并取得专利。1935年前后，发现ＣＭＣ添加在合成洗涤剂中可提高洗涤剂效率，1940年在德国工业化生产。1937~1938在美国实现了MC和HEC的工业化生产。瑞典在1945年开始了水溶性EHEC的生产。从此，纤维素醚的生产在西欧、美国以及日本迅速扩展。1905年Suida首次报道了纤维素醚化，是用硫酸二甲酯与碱15我国纤维素醚类的研究与生产起步较晚。20世纪50年代末开发了离子型羧甲基纤维素。60年代中期以来，陆续生产了乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟丙基纤维素等非离子型纤维素醚。

我国纤维素醚类的研究与生产起步较晚。20世16合成原理纤维素的醚化过程是在碱性条件下进行，一般使用一定浓度的NaOH水溶液。纤维素首先用苛性钠水溶液形成溶胀的碱纤维素，接着与醚化剂进行醚化反应。在混合醚的制备中，可以同时使用不同种类的醚化剂，也可以采用间歇加料的方式进行分步醚化。纤维素醚化的基本原理基于以下的经典有机化学反应（纤维素用Cell－OH代替）合成原理纤维素的醚化过程是在碱性条件下进行，一般使17威廉姆森反应

迈克尔加成反应

碱催化烷氧基化反应

威廉姆森反应迈克尔加成反应碱催化烷氧基化反应18分类

1.按取代基的类型：纤维素醚可分为单一醚和混合醚。单一醚中只有一种类型的取代基。MC、EC、HEC、HPC、CMC、CEC、SEC、HMC混合醚中，纤维素醚分子链上可以有两种或两种以上的取代基。HEMC、HPMC、HBMC、HEHMC、CMHEC、CMHPC、CMMC、CMEC

分类1.按取代基的类型：192.按电离性分为：①离子型醚，如CMC、SEC。②非离子型醚，如MC，HEC，HPMC等。③离子型和非离子型混合醚，如CMHEC、CMHPC等。2.按电离性分为：203.按溶解性能分为：①水溶性纤维素醚，如CMC、MC，HEC、HEMC、HPC、HPMC等。②有机溶性纤维素醚，如EC、CEC等。3.按溶解性能分为：21CMC简介目前CMC的型号有近300种。全国CMC年产量10万吨，占全世界的15%。主要应用于食品、医药、造纸、陶瓷、洗涤剂、石油等领域。CMC简介目前CMC的型号有近300种。22反应原理反应原理23纤维素醚基础知识解析课件24

ＣＭＣ的生产方法，从工艺上分：水媒法和溶媒法水媒法是早期生产ＣＭＣ一种工艺方法，它是将碱纤维素与醚化剂在存在游离碱和水的条件下进行反应，碱化和醚化过程中，体系不存在醇等有机溶剂作反应介质的方法。水媒法设备比较简单，投资少、成本低，可制取中、低档产品用于洗涤剂、纺织上浆、粘结剂和石油工业等，经过精心的工艺设计，还可制出适用于牙膏的高档ＣＭＣ产品，所以至今仍被部分工厂采用。ＣＭＣ的生产方法，从工艺上分：25溶媒法也称有机溶剂法（solventprocess），是在存在有机溶剂作反应介质（稀释剂）条件下进行碱化和醚化反应的工艺方法。捏和法（又称面团法doughprocess）淤浆法（slurryproceSS）。捏和法所用有机稀释剂量为纤维素用量的2—3倍（体积对重量之比），淤浆法所用的有机稀释剂量为纤维素量的10—30倍，反应固体物在体系中成浆粥或悬浮状态，故又称悬浮法。溶媒法也称有机溶剂法（solventprocess），是在26溶媒法以有机溶剂为反应介质，反应过程传热、传质迅速、均匀、主反应加快，副反应减少，醚化剂利用率（醚效）可较水媒法提高10--20％，反应稳定性、均匀性提高，使产品取代度、取代均匀性和使用性能大大提高，是整个纤维素醚工业发展的方向。溶媒法与传统水媒法比较可省去纤维素碱浸渍、压榨、粉碎、老化等工序，生产周期缩短，但溶媒法使用大量有机溶剂，物耗提高，并需增加有机溶剂的分离、回收装置，成本较高。

溶媒法以有机溶剂为反应介质，反应过程传热、传质迅速、27羧甲基纤维素CMC(PAC)生产流程简图羧甲基纤维素CMC(PAC)生产流程简图28平均聚合度和聚合度分布

平均聚合度(100-14000)聚合度分布

由于来源的不同，纤维素分子中葡萄糖残基数目，即聚合度由100～14000不等。平均聚合度和聚合度分布平均聚合度(100-14000)29羧甲基纤维素结构图DS的概念DS对溶解性的影响羧甲基纤维素结构图30基本概念纤维素醚是纤维素衍生物，该种衍生物是羟基被醚化取代基部分或全部取代。纤维素醚的取代程度用取代度（DS）和摩尔取代度（MS）表示。取代度(ＤegreeofSubstitution)表示平均每个失水葡萄糖单元上被反应试剂取代的羟基数目。由于纤维素分子链中每个失水葡萄糖单元上有3个羟基，所以取代度只能小于或等于3。

基本概念31摩尔取代度(MolarDegreeofSubstitution)，用MS表示。摩尔取代度(MolarDegreeofSubstitu32对纤维素羟烷基衍生物，当一个羟烷基被引入纤维素分子链时，就形成一个附加的羟基，这个羟基本身又可被羟烷基化。所以，羟烷基纤维素醚的取代程度由MS值进行量化，即摩尔取代。它表示加在每个脱水葡萄糖单元上的醚化剂反应物的平均摩尔数。MS的大小与侧链形成的程度有关。理论上，MS的值可以是无限的。对纤维素烷基和羧烷基酰基衍生物，DS与MS是相同的；对于羟烷基纤维素醚，通常MS大于DS，MS大小视侧链形成的程度而定。对纤维素羟烷基衍生物，当一个羟烷基被引入纤33取代基的分布

取代基的分布由两个独立的部分组成：其一为：取代基沿纤维素分子链的取代分布。这一分布的均一性影响到：(a)醚的溶解度；(b)对电解质、温度、添加物的定性；(c)溶液的切变性质；(d)溶液的流变性质。其二为：取代基在每个葡萄糖单元上的取代分布，即在3个羟基上的取代分布。这一分布的均一性影响到（a）醚的溶解度；（b）溶液的稳定性。

取代基的分布34取代基的分布取代基的分布35CMC结构式CMC结构式36纤维素CMC结构示意图

（R=-OCH2COONa或-OH）纤维素CMC结构示意图

（R=-OCH2COONa或-OH37 HNa+HCH3CH3羟丙基甲基纤维素的生成过程 HNa+HCH3CH3羟丙基甲基纤维素的生成过程38一般性质

溶解性纤维素醚在碱水溶液中，水或有机溶剂中的溶解性，取决于醚化基团的性质及其取代度DS值的大小。DS值低于0.1的物质一般是不溶的，仅在一些物理和技术参数上与纤维素不同，如拉伸强度，表面势能，水吸收容量，或染色性。产品的DS范围达到0.2~0.5，则开始溶于碱水溶液，例如2%~8%NaOH。DS增加，可溶于水中。对于阴离子型，要得到水溶解性，DS值要在0.4以上，对于非离子型则DS值在1以上。一般性质溶解性39DS继续升高，溶解性能取决于醚化基团对于阴离子型和很强的亲水性非离子型，在很高的DS水平也保持良好的溶解性，但是如果疏水性醚化基团占有优势，则在DS值高于2时，水溶解性将消失。此时，非离子型醚会溶在质子或极性非质子溶剂，例如低脂肪族醇、酮或醚。更多的疏水性类型也可溶在氯化了的碳氢化合物中，如CH2Cl2,但是很少溶在纯的碳氢化合物中,如己烷。DS继续升高，溶解性能取决于醚化基团对于阴离子型和很强的亲水40只含阴离子型集团的醚很少溶在有机溶剂中，除了很强的极性非质子溶剂，如二甲基亚砜。一般来说，分子量低的纤维素醚溶解性更强些。疏水性醚在水中的溶解性在高温时会受到影响，溶解了的产物受热会发生的凝胶化或团聚作用，再变冷时又再次溶解，是疏水性纤维素醚特有的热致凝胶性能。只含阴离子型集团的醚很少溶在有机溶剂中，除了很强的极性非质子41尽管在大多数应用场合需要纤维素醚溶液是清亮甚至透明的，但是一些纤维素醚产品却只能形成浑浊溶液，其中可能含有不溶性颗粒或纤维。主要原因是在反应容器中反应物混合不充分，或纤维素分子链强烈的不规则、不均匀聚集态结构（高结晶区域很难进行取代）所造成的不均匀取代。在纤维素原料中的杂质，如木质素，灰份等，或醚化反应物中交联剂的出现也可能导致不溶残渣产生。尽管在大多数应用场合需要纤维素醚溶液是清亮甚至透42

粘度纤维素醚的溶液的粘度与浓度、温度、大分子的平均链长及盐或其它添加物的存在有关。原纤维素的大分子的链长在纤维素醚生产过程中可通过化学方法变短，得到粘度较低的最终产物。在给定的浓度和温度条件下，溶液的流变特性可能是牛顿性、假塑性、触变性，或者甚至为凝胶性，这取决于链长、取代基分配以及醚化基团的性质。2%中性水相纤维素醚溶液在室温下的粘度范围可达到5~105mPa·s甚至更宽。粘度43物理性质纤维素醚是白色或淡黄色的固体，通常是颗粒形式或粉状（湿度高达10%）。粉状的表观密度范围是0.3~0.5g/cm3。一些含纤维产品的表观密度低于0.2g/cm3。根据用途不同，厂家可调整不同的纯度等级。纯度高的产品是没有气味和没有味道的。未处理的产品可能含有高达40wt%的钠盐，如NaCl。产品根据需要可混入添加剂以保证其稳定性、可控溶解性以及易加工性。另外，大部分纤维素醚工业品可与其它水溶性聚合物混合，如淀粉产品，天然树脂或聚丙稀酰胺，以得到所要求的流变性能和其它物理特性的混合产品。

物理性质44灰份灰份中的多价金属离子，如Ｆe２＋、Ｍｎ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｕ２＋等与羧基可形成键合，因此，对溶液的粘度会产生影响。多价金属离子超过一个临界值后，离子型醚可自溶液中析出。Ｆe２＋、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、会促进碱纤维素的降解，造成醚产品的粘度波动。灰份灰份中的多价金属离子，如Ｆe２＋、Ｍｎ２＋、Ｃａ２＋、Ｍ45稳定性纤维素醚是很稳定的。它们不被空气、潮湿、阳光、适度加热以及一般污染物所影响。强氧化剂产生过氧化和羰基基团，导致在碱性条件下进一步降解。当加热纤维素的碱性溶液时，粘度明显下降。强酸通过对纤维素缩醛键直接水解也会使得分子链降解。和其它有机聚合物同样，在高能辐射作用下，纤维素醚链结构也会受到破坏。

稳定性46纤维素醚容易受到纤维素酶产生的微生物的影响。酶优先进攻未取代的脱水葡萄糖单元，这将导致分子链水解断链，致使产品粘度降低。醚取代基可对纤维素主链起到保护作用。因此，纤维素醚随着DS升高或取代均匀性的提高，稳定性就越好。在这两种情况下，只有很少的未取代的脱水葡萄糖单元被水解酶进攻。工业纤维素醚产品可能包含生物杀伤剂、缓冲剂或还原剂以达到长期储存稳定性以及在合适的贮存条件下粘度不变的目的。纤维素醚容易受到纤维素酶产生的微生物的影响。酶优先进攻未取代47固体纤维素醚在温度高达80~100℃时都是稳定的，更高温度或延长加热，在某些情况下，会引起交联而形成不溶网状物。固态产品在130~150℃范围内有轻微降解。当加热至160~200℃会发生强烈降解和变成褐色，这既与醚的类型有关也和加热条件有关。中性水相溶液长时间加热再冷却至室温时不会引起粘度下降。适度的加热凝胶化作用或团聚对粘度没有影响。固体纤维素醚在温度高达80~100℃时都是稳定的，更高温度或48加工纤维素醚的细小粉末在空气中会形成爆炸性的粉尘，如同多糖或木屑。与其它有机聚合物类似，干燥的非离子型醚会释放静电。当储存和加工纤维素醚时，必须遵守粉末状有机聚合物的一般预防措施。易燃性与纤维素相类似。溶液溢出会形成一层很滑的薄膜，这样使得车间操作人员行动不便。加工49毒性纤维素醚一般是无毒的。许多高纯度的纤维素醚工业品可以用作食品添加剂和化妆品成分。有毒的杂质或添加剂，如含汞的生物杀活剂，不允许用于这些产品。毒性50生态通过纤维素酶产生的微生物，会使得纤维素醚发生生物降解。这种降解在生产的废水中也会发生，因此阻止了纤维素醚的堆积。在缓慢的生物反应中，由酶水解的葡萄糖、葡萄糖醚和醚低聚物进一步降解为CO2和H2O。纤维素醚对许多微生物是没有营养的。不过，在经过一段暴露后，废水细菌可能适合于增强纤维素醚的降解。在测试条件（短期内）下，高DS值的纤维素醚产品具有很低的生化需氧量。生态51铁盐或铝盐的影响通过使用铁盐或铝盐，阴离子型纤维素醚可能会絮凝，这样得到不溶和可过滤的残渣。可通过超滤作用以清除废水中的纤维素醚和其它可溶聚合物。铁盐或铝盐的影响通过使用铁盐或铝盐，阴离子型纤维素醚可能会絮52PAC(耐酸抗盐型CMC)应用作为一种水溶性纤维素醚，PAC具有增稠、分散、成膜、粘结和保护胶体等特性。在耐温、耐盐、耐蚀，降失水量及溶液屈服值等特性指标上优于其它产品，广用于石油钻井、日化、纺织、印染、医药、涂料、建材、食品、造纸、污水处理等领域。下面稍做列举：PAC(耐酸抗盐型CMC)应用作为一种水溶性纤维素醚，PAC531.用于石油、天然气的钻探、掘井等工程PAC主要是通过在钻井液粘土颗粒表面形成吸附溶剂化层提高体系的聚结稳定性；通过对粘土细颗粒的保护作用阻碍粘土细颗粒粘结变大；通过提高滤液的粘度和堵孔作用降低泥饼的渗透性。PAC作用主要体现在降滤失和增粘方面。1.用于石油、天然气的钻探、掘井等工程PAC主要是通过在54具体表现在：a.

取代均匀性好、透明度高、控制粘度和降失水量；b.

适合在淡水或海水、饱和盐水的任何水基泥浆；c.

泥浆具有良好的降失水性、抑制性和耐高温的特性；d.

泥浆具有流变性，能在高盐介质中抑制粘土和页岩的分散和膨胀，从而使井壁污染得到控制；e.

稳定软土结构，防止由于水位上升引起井壁崩塌；f.

在井钻通过岩面时，减缓泥浆中钻悄固体的堆积具体表现在：55g.

抑制钻管中的紊流度，使回流系统保持最小的压力损失；h.

使泥浆能够提高造浆量，降低滤失量；i.

能稳定泥浆泡沫。g.

抑制钻管中的紊流度，使回流系统保持最小的压力损失56

通常产物的取代度越大，分布越均匀，大分子在溶液中能够更大程度地扩张，更有利于水化，也更有利于提升它对泥浆的保护作用。通常产物的取代度越大，分布越均匀，大分子在溶液中能够更大程57目前，关于聚阴离子纤维素PAC性能，包括泥浆性能的测试，没有正式而统一的标准，不少厂家按照ASTM规范上D1439-72。比如泥浆性能：Bayer公司按照OCMA-DFCP-7（80年版）；OCMA-DFCP-2（80年版）。ENKABV公司按照OCMA-DFCP-2（73年版）；OCMA-DFCP-7（73年版）。DALCel公司按照OCMA-DFCP-7，造浆率要求：淡水大于550m3/T；海水大于300m3/T；饱和盐水大于480m3/T。HeRCwles公司按照OCMA-DFCP-7，造浆率要求：淡水大于550m3/T；海水大于280m3/T；饱和盐水大于360m3/T。而泥浆的流变性指标更是指标不一致，方法也没有公开。制定我国的行业标准这部分工作需要尽快展开。

目前，关于聚阴离子纤维素PAC性能，包括泥浆性能的测试，没有582.用于涂料工业水乳型涂料行业用得最多的曾经是羟乙基纤维素(HEC)。HEC是世界范围内生产的一种水溶性纤维素醚，是仅次于CMC、HPMC的产量大、发展迅速的重要纤维素醚。据不完全统计，1978年世界产量18000吨；1983年50000吨，我国1977年才开始生产。HEC可溶解在冷、热水中，使它具有更大范围的溶解性和粘度特性。作为非离子型醚，HEC具有非离子型醚的一切特征，不与带正、负电荷离子作用，活性少，与许许多多的水溶性聚合物、表面活性剂、盐等共存，使其广泛作为增稠、流动调节剂、保护胶、稳定剂、保水剂、粘结剂等，应用于涂料、医药、石油开采等行业。PAC加入水乳型涂料中作为增稠剂成膜剂使用，可使产品贮存稳定、展色均匀、流变性好、易于机械施工，有助于提高涂料的柔韧性和光泽；前苏联一专家介绍，添加均匀羧甲基化的纤维素得到的防水涂料能在任何类型表面上迅速成膜，性能良好。具有较好的弹性、气密性和抗水性。用于涂料，PAC由于取代基分布比较均匀，充分，抗菌性强，可以替代HEC在行业大力推广，其主要优势是工艺和原料的原因，成本比HEC低得多。同时还有低喷溅性、好的成膜性、好的流动和流平性、低流挂性、高的刷涂粘度、优异的颜料性能和优异的生物稳定性。2.用于涂料工业水乳型涂料行业用得最多的曾经是羟乙基纤维素(593.用于食品工业我国有1500多家乳品企业，据中国乳制品工业协会统计，2000年液态奶产量高达190万吨，比1999年增长50%；奶粉产量为54.25万吨，仅比上年增长8.5%。从液态奶内部结构看，发酵乳29.93万吨，占21%；巴氏消毒奶87.57万吨，占61.45%。2002年我国牛奶总产量为1250万吨，乳品产量较上年增长26%，液态奶产量增长66%。预测，5年内，我国乳品市场将保持15%的增速，液态奶的年增长率将达30%。但从人均消费乳制品来看，目前不足8kg，比起世界乳制品人均消费100kg，还存在着巨大的发展空间。3.用于食品工业60饮料是中国食品工业中最具潜力且发展最快的产业。2002年全国饮料总产量为2025万吨，其中碳酸饮料604万吨、包装饮用水810万吨、果汁及果汁饮料213万吨、其它类型饮料（含茶饮料、乳饮料、功能饮料）398万吨，各占当年全国饮料总产量的29.83%、40.00%、10.52%、19.65%。由于发展阶段及行业环境发生了很大变化，我国饮料产业的发展呈现出新的发展动向。今年前四个月全国的果汁饮料以及包括茶饮料、乳饮料、功能饮料在内的其它类型饮料产量为982734吨、2322793吨。中国含乳饮料类产品经过上世纪九十年代初的迅猛发展，目前已进入平稳发展期。据统计，目前含乳饮料类产品的总产量达上百万吨。饮料是中国食品工业中最具潜力且发展最快的产业。2002年全国61作为液态乳制品和果汁饮料的主要增稠稳定剂，纤维素的羧甲基化产品有着广阔的市场空间。据统计预测，食品行业到2005年对高档纤维素的羧甲基化产品的需求量会达到4万吨。广泛应用于加工果酱、糖汁、果子露及辣酱油作为粘性剂和增量剂；用于点心食品可使组织均匀、细致、外形美观；用于制造冰淇淋时阻止冰晶的生长；用于制造柠檬、葡萄等饮料及半流体状态的易酸败的食用油脂时作为固形剂；用于乳制品、果汁、巧克力、饮料和酸乳酪中作稳定分散剂，蛋黄酱或调味品中作增稠剂，而果冻、蛋糕和烘焙食品中作为稳定剂等。还可作为薄膜形成用于蔬菜、水果、蛋及茶叶的表面处理，使之长期保持原色泽及风味。作为液态乳制品和果汁饮料的主要增稠稳定剂，纤维素的羧甲基化产62PAC与CMC相比，其根本在于取代均匀性好，是食品行业中的CMC的替代产品，因能长期保存不坏腐、不霉变，粘度高，保形性更强，得到广泛使用。由于对食品（如液态乳制品和果汁饮料）来讲，纤维素的羧甲基化产品主要作为增稠剂和稳定剂，纤维素的羧甲基化产品用作增稠剂时，主要考虑粘度越高越经济，但在酸奶和果汁中，粘度高的纤维素的羧甲基化产品往往由于耐酸性较差而日益降解，加入较多时又会影响口感。经研究发现：纤维素的羧甲基化产品的稳定性与取代均匀性正相关：取代均匀性越好，纤维素的羧甲基化产品稳定性好；纤维素的羧甲基化产品的稳定性与粘度负相关：粘度越低，纤维素的羧甲基化产品稳定性越好。因此，国外食品稳定剂中常采用中低粘度的纤维素的羧甲基化产品。PAC与CMC相比，其根本在于取代均匀性好，是食品行业中的C634.用于陶瓷工业PAC在釉浆中主要是作为粘结剂引入的，同时起悬浮、解凝、保水作用。①作为粘结剂，起粘结作用。增加生釉强度，减少釉的干燥收缩，使坯体和釉结合牢固，不易脱落，便于工艺操作，防止滚釉、缺釉等缺陷。同时起悬浮作用，使陶瓷料浆悬浮，防止沉淀。②发挥其保水作用，使釉浆具有一定的保水性，釉层干燥均匀，形成平坦致密的釉面，烧后釉面平整光滑。③利用其解凝作用提高釉浆流动性，便于喷釉操作。4.用于陶瓷工业PAC在釉浆中主要是作为粘结剂引入的，同时64与常规的CMC相比，在花釉中应用：由于PAC粉细、纯度高、悬浮分散能力强，不溶物少，透明度高，且耐酸耐碱抗盐性能优良，能有效减少色差，且能够保证印花釉贮存过程中的稳定性；PAC良好的透网性，减少擦网次数，色彩一致性好。与常规的CMC相比，在花釉中应用：655用于建材工业PAC是一种重要的离子型水溶性纤维素醚，在建筑材料中作为缓凝剂、保水剂、增稠剂和粘结剂。在建筑施工中，用于砌墙、灰泥粉饰，嵌缝等机械化施工中，加入PAC后，能增稠保水，起缓凝作用，既便于大规模施工，又能提高建筑强度。用于粉刷石膏、耐水腻子、粘结石膏、嵌缝石膏，可显著提高其保水性，粘结强度，且具有和易性好，不开裂等特点。其优异的性能表现如下：a.水溶性：用简单的搅拌设备即能溶于热水或冷水中；b.抗温性能和抗盐、钙性能明显优于传统CMC；c.灰份极低，作为乳液增粘用，十分稳定，而且分散性好；相容性好，与其它水溶性胶、软化剂及树脂均有较好的相容性。5用于建材工业666.用于合成洗涤剂及制皂工业

PAC具有乳化及保护胶体的性质，是合成洗涤剂、肥皂最好的活性助剂之一。在洗涤过程中所起的作用是防止污垢的再附着，使肥皂柔韧，便于加工压制。6.用于合成洗涤剂及制皂工业

PAC具有乳化及保护胶体的性质677.用于纺织、印染行业与CMC一样，PAC可以作为纺织行业上浆剂，织物整理剂；印花色浆作为增稠剂、乳化剂、悬浮剂。

7.用于纺织、印染行业688.用于造纸行业

与CMC一样，PAC在造纸工业中可作纸面平滑剂、涂敷剂、施胶剂等。广泛用于铜版纸、轻涂纸的表面施胶。在涂布纸中的应用：控制和调节涂料的流变性和颜料的分散性，提高涂料的固含量；

增强涂料的保水性，防止涂料中胶粘剂的迁移；改善涂料的润滑性能，提高涂层质量，延长刮刀的使用寿命；具有良好的成膜性，改善涂层的光泽度；提高涂料中增白剂的保留率，提高纸张的白度。一般用量在0.3%1.5%，根据不同的涂料配方和车速，选用不同型号的PAC和用量。8.用于造纸行业

与CMC一样，PAC在造纸工业中可作纸面平699.纸箱纸盒粘合剂我国制造瓦楞纸箱、纸盒都采用水玻璃、淀粉或阿拉伯胶作粘合剂，水玻璃含碱量大，容易返潮，严重时引起纸箱冒白霜（泛碱）甚至腐蚀纸箱、纸盒，与CMC一样，PAC作为粘合剂，完全避免了上述弊病，且只需边加水边搅拌即可配成具有良好流变性的糊状液，适合连续生产的随机涂膜。9.纸箱纸盒粘合剂7010.消炎牙膏的添加剂

随着人们生活不断提高，作为牙膏型纤维素的羧甲基化物，不仅要求在牙膏体系中能保持水分和提高粘度，而且还能保持体系均匀性和流动质，这就要求牙膏型其应具有高取代度(DS=0.85~0.95)，高取代均匀性、高纯度(大于95%)和高粘度(1000cp)。PAC具有良好的羧甲基取代度分布均匀性，合适的取代度大小（DS=0.850~1.20），较高的纯度（大于98%）和宽泛的粘度指标范围（50~100000cp）;除上述指标外，还应具有良好的水溶性，水溶液体系均一。而沿纤维素大分子链取代基均匀分布使其具有良好的溶解性、抗盐性和热稳定性。防止有凝胶颗粒出现，为人们提供高品质的、消炎牙膏等产品，在该领域极PAC有广泛的应用前景10.消炎牙膏的添加剂

随着人们生活不断提高，作为牙膏型纤维7111.香烟过滤嘴专用粘合剂

与CMC一样，国内香烟过滤嘴粘合剂有聚醋酸乙烯乳胶、水玻璃和羧甲基纤维素钠盐等品种，效果最佳的是PAC水溶液。100~110份水加热到50℃以上，将9～10份PAC分多批加入热水，不断搅拌直到其全溶为止。11.香烟过滤嘴专用粘合剂

与CMC一样，国内香烟过滤嘴粘合7212.PAC可作为石墨添加剂

PAC可作为石墨添加剂广泛应用于铅笔制造行业，有巨大的市场潜力和开发潜力。12.PAC可作为石墨添加剂

PAC可作为石墨添加剂广泛应用73纤维素醚基础知识解析课件74可不夸张地讲，纤维素醚产品可以用于任何可以想到的行业，其产品品种甚多，应用范围又极其广泛，小到日用化妆品、大到航空航天材料和能源，涉及日用化工、医药、环保、纺织、聚合物加工、军工和航空航天众多领域,附加值高。我国纤维素醚行业整体技术水平还不高，品质低、品种少，行业竞争局限在价格竞争。提升产品质量、增加产品品种，开发新型高附加值纤维素醚及其改性产品是目前发展的关键。要注重发展具有自主知识产权的专用技术和产品。目前很多纤维素醚企业都需要技术改造和设备更新，国外在这方面技术是很封锁的，我们要充分依靠企业自身和科研院所的力量，通过自主创新实现产品的升级换代。可不夸张地讲，纤维素醚产品可以用于任何可以想到的行业，75纤维素醚基础知识解析课件76纤维素醚基础知识

纤维素醚基础知识771.利用可再生资源是国家发展战略需求

化工原料通常可划分为:

1950年前为乙炔时代;

1950～1980年为石油天然气时代;

1980～2000年为合成气时代;

2000年以后为生物和可再生资源时代。

采用天然可再生资源或生物原料，是国家发展战略需求。1.利用可再生资源是国家发展战略需求

化工原料通78十届全国人大常委会第十三次会议首次审议了《中华人民共和国可再生能源法（草案）》;

我国每年未回收利用的可再生资源达300-350亿元;以高分子领域为例,在20世纪80年代是高分子时代，大多数是人工合成高分子原料是石油和煤炭。据估计目前世界石油总的储量才800多亿m3，每年要消耗30多亿m3，煤炭也不会超过百年。美国《植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想》技术指南。可以讲，开发新资源是全球性发展战略要求十届全国人大常委会第十三次会议首次审议了《中华人民共和国可再792.可再生天然多糖资源通过天然作用或人工活动能再生更新，而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源，又称为更新自然资源。在强调发展人类和谐社会的今天，合理利用天然资源中天然高分子材料不仅是我国社会与经济发展的需要，更是人类生存发展的必然要求。

2.可再生天然多糖资源通过天然作用或人工活动能再生更新，而803.天然纤维素是人类最重要的可再生资源天然多糖高分子材料主要有纤维素、淀粉、壳聚糖(甲壳素)三大类型。概括其特点有：自然界储量量大(仅纤维素每年数亿万吨)；年复一年可再生；可生物降解；无毒，生物相容性好；利用其自然形成的化学结构可进行多种化学衍生，其产物应用范围包括日用化工、医药、环保、纺织、聚合物加工、军工和航空航天众多领域。3.天然纤维素是人类最重要的可再生资源天然多糖高分子材料主814.天然纤维素种类

4.天然纤维素种类

82纤维素化学结构元素组成：含碳44.44%，氢6.17%，氧49.39%。纤维素大分子的基环是脱水葡萄糖。基环分子式：C6H10O5，基环分子量：162纤维素化学结构元素组成：含碳44.44%，氢6.17%，氧483基环基环84纤维素大分子链纤维素大分子链85

纤维素大分子链1)由n个D-吡喃式葡萄糖残基在1,4位以β-糖苷键连接而成的长链巨分子,每个葡萄糖残基上均具有三个醇羟基;2)纤维素分子中β-1,4连接的葡萄糖残基在链中是上、下交互排列的，使长链变得“硬而直”，形成“复瓦式”结构；3)纤维素大分子链很容易平行排列并相互碓砌，再加上链内、链间氢键的存在而倍加稳定。

纤维素大分子链1)由n个D-吡喃式葡萄糖残基在1,4位以β86纤维素结构与性能是一个典型的矛盾统一体从分子结构上讲，纤维素上含有大量的羟基，是亲水性的基团，按理应当溶解在水中，或溶解在大部分有机溶剂中。但事实上纤维素不仅不溶解在水中，也不溶解于酸性、碱性水溶液，甚至不溶解于大部分有机溶剂，只能够溶解在特殊的溶剂体系。其主要原因就是一方面纤维素上大量的羟基导致形成密度极高的分子内氢键、分子间氢键；另外纤维素是葡萄糖环基组成的长链大分子，属于半刚性的高分子链，分子链之间堆切排列，形成了结晶结构，致使几乎所有种类的纤维素都表现出较差的溶解性和化学反应性能。但也正是这种结构，才能使得富含纤维素的木材既有强度又耐老化，可顶天立地绿化家园，也能够作为立木顶千斤，作为屋梁百年罩风雨，堪称是大自然给人类的理想复合材料。也正是这种结构特点使得棉纤维素才能够经受住风吹雨打，承接阳光，不溶不腐，成熟后以洁白的形态供人们纺丝织衣，挡风遮雨，造福人类。纤维素结构与性能是一个典型的矛盾统一体从分子结构上讲，纤维素87另一方面，由于大量的、高密度的分子内、分子间氢键；长链半刚性的高分子链间堆砌排列，形成了“复瓦式”结晶结构。使得纤维素不仅不溶于水，也不溶于酸性、碱性水溶液，甚至不溶于大部分有机溶剂，只能够溶在特殊的溶剂体系。但也正是这种结构导致纤维素在醚化、酯化等化学衍生过程是在非均相体系中进行，具有许多不确定性和复杂性。常年以来困扰纤维素醚行业的主要问题的根源就在于此。另一方面，由于大量的、高密度的分子内、分子间氢键；长链半刚性88原料纤维素的选择原料纤维素种类及其纤维素含量、分子量分布宽窄、产地、当年的成熟过程日照时间及成熟度、粉碎机粉碎过程都会影响纤维素醚产品的质量。选择优质的棉花产地的产品，再经过严格工艺精制的精制棉厂家处理，得到形态、聚合度、分子量分布适度、质量稳定的纤维素原料，对规范和提高我国纤维素醚产品品质是十分必要的原料纤维素的选择原料纤维素种类及其纤维素含量、分子量分布宽89纤维素醚纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱化、醚化反应而生成的。它是纤维素衍生物的一类。另一种是纤维素酯纤维素醚类由于它们具有本身的特性，如增稠、分散、悬浮、乳化、粘合、成膜、保护胶体、保持水分等。因此，可广泛应用于石油开采工业、建筑工业、涂料工作、合成树脂工业、造纸工业、纺织工业、日用化工用品工业、食品工业、医药工业等领域。纤维素醚纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱化901905年Suida首次报道了纤维素醚化，是用硫酸二甲酯与碱溶胀的纤维素进行的甲基化。1912年出现有关制备非离子型烷基醚EC的专利。1920年Hubert制得羟乙基纤维素。ＣＭＣ于1918年由德国人Ｅ.Ｊansen发明并取得专利。1935年前后，发现ＣＭＣ添加在合成洗涤剂中可提高洗涤剂效率，1940年在德国工业化生产。1937~1938在美国实现了MC和HEC的工业化生产。瑞典在1945年开始了水溶性EHEC的生产。从此，纤维素醚的生产在西欧、美国以及日本迅速扩展。1905年Suida首次报道了纤维素醚化，是用硫酸二甲酯与碱91我国纤维素醚类的研究与生产起步较晚。20世纪50年代末开发了离子型羧甲基纤维素。60年代中期以来，陆续生产了乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟丙基纤维素等非离子型纤维素醚。

我国纤维素醚类的研究与生产起步较晚。20世92合成原理纤维素的醚化过程是在碱性条件下进行，一般使用一定浓度的NaOH水溶液。纤维素首先用苛性钠水溶液形成溶胀的碱纤维素，接着与醚化剂进行醚化反应。在混合醚的制备中，可以同时使用不同种类的醚化剂，也可以采用间歇加料的方式进行分步醚化。纤维素醚化的基本原理基于以下的经典有机化学反应（纤维素用Cell－OH代替）合成原理纤维素的醚化过程是在碱性条件下进行，一般使93威廉姆森反应

迈克尔加成反应

碱催化烷氧基化反应

威廉姆森反应迈克尔加成反应碱催化烷氧基化反应94分类

1.按取代基的类型：纤维素醚可分为单一醚和混合醚。单一醚中只有一种类型的取代基。MC、EC、HEC、HPC、CMC、CEC、SEC、HMC混合醚中，纤维素醚分子链上可以有两种或两种以上的取代基。HEMC、HPMC、HBMC、HEHMC、CMHEC、CMHPC、CMMC、CMEC

分类1.按取代基的类型：952.按电离性分为：①离子型醚，如CMC、SEC。②非离子型醚，如MC，HEC，HPMC等。③离子型和非离子型混合醚，如CMHEC、CMHPC等。2.按电离性分为：963.按溶解性能分为：①水溶性纤维素醚，如CMC、MC，HEC、HEMC、HPC、HPMC等。②有机溶性纤维素醚，如EC、CEC等。3.按溶解性能分为：97CMC简介目前CMC的型号有近300种。全国CMC年产量10万吨，占全世界的15%。主要应用于食品、医药、造纸、陶瓷、洗涤剂、石油等领域。CMC简介目前CMC的型号有近300种。98反应原理反应原理99纤维素醚基础知识解析课件100

ＣＭＣ的生产方法，从工艺上分：水媒法和溶媒法水媒法是早期生产ＣＭＣ一种工艺方法，它是将碱纤维素与醚化剂在存在游离碱和水的条件下进行反应，碱化和醚化过程中，体系不存在醇等有机溶剂作反应介质的方法。水媒法设备比较简单，投资少、成本低，可制取中、低档产品用于洗涤剂、纺织上浆、粘结剂和石油工业等，经过精心的工艺设计，还可制出适用于牙膏的高档ＣＭＣ产品，所以至今仍被部分工厂采用。ＣＭＣ的生产方法，从工艺上分：101溶媒法也称有机溶剂法（solventprocess），是在存在有机溶剂作反应介质（稀释剂）条件下进行碱化和醚化反应的工艺方法。捏和法（又称面团法doughprocess）淤浆法（slurryproceSS）。捏和法所用有机稀释剂量为纤维素用量的2—3倍（体积对重量之比），淤浆法所用的有机稀释剂量为纤维素量的10—30倍，反应固体物在体系中成浆粥或悬浮状态，故又称悬浮法。溶媒法也称有机溶剂法（solventprocess），是在102溶媒法以有机溶剂为反应介质，反应过程传热、传质迅速、均匀、主反应加快，副反应减少，醚化剂利用率（醚效）可较水媒法提高10--20％，反应稳定性、均匀性提高，使产品取代度、取代均匀性和使用性能大大提高，是整个纤维素醚工业发展的方向。溶媒法与传统水媒法比较可省去纤维素碱浸渍、压榨、粉碎、老化等工序，生产周期缩短，但溶媒法使用大量有机溶剂，物耗提高，并需增加有机溶剂的分离、回收装置，成本较高。

溶媒法以有机溶剂为反应介质，反应过程传热、传质迅速、103羧甲基纤维素CMC(PAC)生产流程简图羧甲基纤维素CMC(PAC)生产流程简图104平均聚合度和聚合度分布

平均聚合度(100-14000)聚合度分布

由于来源的不同，纤维素分子中葡萄糖残基数目，即聚合度由100～14000不等。平均聚合度和聚合度分布平均聚合度(100-14000)105羧甲基纤维素结构图DS的概念DS对溶解性的影响羧甲基纤维素结构图106基本概念纤维素醚是纤维素衍生物，该种衍生物是羟基被醚化取代基部分或全部取代。纤维素醚的取代程度用取代度（DS）和摩尔取代度（MS）表示。取代度(ＤegreeofSubstitution)表示平均每个失水葡萄糖单元上被反应试剂取代的羟基数目。由于纤维素分子链中每个失水葡萄糖单元上有3个羟基，所以取代度只能小于或等于3。

基本概念107摩尔取代度(MolarDegreeofSubstitution)，用MS表示。摩尔取代度(MolarDegreeofSubstitu108对纤维素羟烷基衍生物，当一个羟烷基被引入纤维素分子链时，就形成一个附加的羟基，这个羟基本身又可被羟烷基化。所以，羟烷基纤维素醚的取代程度由MS值进行量化，即摩尔取代。它表示加在每个脱水葡萄糖单元上的醚化剂反应物的平均摩尔数。MS的大小与侧链形成的程度有关。理论上，MS的值可以是无限的。对纤维素烷基和羧烷基酰基衍生物，DS与MS是相同的；对于羟烷基纤维素醚，通常MS大于DS，MS大小视侧链形成的程度而定。对纤维素羟烷基衍生物，当一个羟烷基被引入纤109取代基的分布

取代基的分布由两个独立的部分组成：其一为：取代基沿纤维素分子链的取代分布。这一分布的均一性影响到：(a)醚的溶解度；(b)对电解质、温度、添加物的定性；(c)溶液的切变性质；(d)溶液的流变性质。其二为：取代基在每个葡萄糖单元上的取代分布，即在3个羟基上的取代分布。这一分布的均一性影响到（a）醚的溶解度；（b）溶液的稳定性。

取代基的分布110取代基的分布取代基的分布111CMC结构式CMC结构式112纤维素CMC结构示意图

（R=-OCH2COONa或-OH）纤维素CMC结构示意图

（R=-OCH2COONa或-OH113 HNa+HCH3CH3羟丙基甲基纤维素的生成过程 HNa+HCH3CH3羟丙基甲基纤维素的生成过程114一般性质

溶解性纤维素醚在碱水溶液中，水或有机溶剂中的溶解性，取决于醚化基团的性质及其取代度DS值的大小。DS值低于0.1的物质一般是不溶的，仅在一些物理和技术参数上与纤维素不同，如拉伸强度，表面势能，水吸收容量，或染色性。产品的DS范围达到0.2~0.5，则开始溶于碱水溶液，例如2%~8%NaOH。DS增加，可溶于水中。对于阴离子型，要得到水溶解性，DS值要在0.4以上，对于非离子型则DS值在1以上。一般性质溶解性115DS继续升高，溶解性能取决于醚化基团对于阴离子型和很强的亲水性非离子型，在很高的DS水平也保持良好的溶解性，但是如果疏水性醚化基团占有优势，则在DS值高于2时，水溶解性将消失。此时，非离子型醚会溶在质子或极性非质子溶剂，例如低脂肪族醇、酮或醚。更多的疏水性类型也可溶在氯化了的碳氢化合物中，如CH2Cl2,但是很少溶在纯的碳氢化合物中,如己烷。DS继续升高，溶解性能取决于醚化基团对于阴离子型和很强的亲水116只含阴离子型集团的醚很少溶在有机溶剂中，除了很强的极性非质子溶剂，如二甲基亚砜。一般来说，分子量低的纤维素醚溶解性更强些。疏水性醚在水中的溶解性在高温时会受到影响，溶解了的产物受热会发生的凝胶化或团聚作用，再变冷时又再次溶解，是疏水性纤维素醚特有的热致凝胶性能。只含阴离子型集团的醚很少溶在有机溶剂中，除了很强的极性非质子117尽管在大多数应用场合需要纤维素醚溶液是清亮甚至透明的，但是一些纤维素醚产品却只能形成浑浊溶液，其中可能含有不溶性颗粒或纤维。主要原因是在反应容器中反应物混合不充分，或纤维素分子链强烈的不规则、不均匀聚集态结构（高结晶区域很难进行取代）所造成的不均匀取代。在纤维素原料中的杂质，如木质素，灰份等，或醚化反应物中交联剂的出现也可能导致不溶残渣产生。尽管在大多数应用场合需要纤维素醚溶液是清亮甚至透118

粘度纤维素醚的溶液的粘度与浓度、温度、大分子的平均链长及盐或其它添加物的存在有关。原纤维素的大分子的链长在纤维素醚生产过程中可通过化学方法变短，得到粘度较低的最终产物。在给定的浓度和温度条件下，溶液的流变特性可能是牛顿性、假塑性、触变性，或者甚至为凝胶性，这取决于链长、取代基分配以及醚化基团的性质。2%中性水相纤维素醚溶液在室温下的粘度范围可达到5~105mPa·s甚至更宽。粘度119物理性质纤维素醚是白色或淡黄色的固体，通常是颗粒形式或粉状（湿度高达10%）。粉状的表观密度范围是0.3~0.5g/cm3。一些含纤维产品的表观密度低于0.2g/cm3。根据用途不同，厂家可调整不同的纯度等级。纯度高的产品是没有气味和没有味道的。未处理的产品可能含有高达40wt%的钠盐，如NaCl。产品根据需要可混入添加剂以保证其稳定性、可控溶解性以及易加工性。另外，大部分纤维素醚工业品可与其它水溶性聚合物混合，如淀粉产品，天然树脂或聚丙稀酰胺，以得到所要求的流变性能和其它物理特性的混合产品。

物理性质120灰份灰份中的多价金属离子，如Ｆe２＋、Ｍｎ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｕ２＋等与羧基可形成键合，因此，对溶液的粘度会产生影响。多价金属离子超过一个临界值后，离子型醚可自溶液中析出。Ｆe２＋、Ｍｎ２＋、Ｃｏ２＋、会促进碱纤维素的降解，造成醚产品的粘度波动。灰份灰份中的多价金属离子，如Ｆe２＋、Ｍｎ２＋、Ｃａ２＋、Ｍ121稳定性纤维素醚是很稳定的。它们不被空气、潮湿、阳光、适度加热以及一般污染物所影响。强氧化剂产生过氧化和羰基基团，导致在碱性条件下进一步降解。当加热纤维素的碱性溶液时，粘度明显下降。强酸通过对纤维素缩醛键直接水解也会使得分子链降解。和其它有机聚合物同样，在高能辐射作用下，纤维素醚链结构也会受到破坏。

稳定性122纤维素醚容易受到纤维素酶产生的微生物的影响。酶优先进攻未取代的脱水葡萄糖单元，这将导致分子链水解断链，致使产品粘度降低。醚取代基可对纤维素主链起到保护作用。因此，纤维素醚随着DS升高或取代均匀性的提高，稳定性就越好。在这两种情况下，只有很少的未取代的脱水葡萄糖单元被水解酶进攻。工业纤维素醚产品可能包含生物杀伤剂、缓冲剂或还原剂以达到长期储存稳定性以及在合适的贮存条件下粘度不变的目的。纤维素醚容易受到纤维素酶产生的微生物的影响。酶优先进攻未取代123固体纤维素醚在温度高达80~100℃时都是稳定的，更高温度或延长加热，在某些情况下，会引起交联而形成不溶网状物。固态产品在130~150℃范围内有轻微降解。当加热至160~200℃会发生强烈降解和变成褐色，这既与醚的类型有关也和加热条件有关。中性水相溶液长时间加热再冷却至室温时不会引起粘度下降。适度的加热凝胶化作用或团聚对粘度没有影响。固体纤维素醚在温度高达80~100℃时都是稳定的，更高温度或124加工纤维素醚的细小粉末在空气中会形成爆炸性的粉尘，如同多糖或木屑。与其它有机聚合物类似，干燥的非离子型醚会释放静电。当储存和加工纤维素醚时，必须遵守粉末状有机聚合物的一般预防措施。易燃性与纤维素相类似。溶液溢出会形成一层很滑的薄膜，这样使得车间操作人员行动不便。加工125毒性纤维素醚一般是无毒的。许多高纯度的纤维素醚工业品可以用作食品添加剂和化妆品成分。有毒的杂质或添加剂，如含汞的生物杀活剂，不允许用于这些产品。毒性126生态通过纤维素酶产生的微生物，会使得纤维素醚发生生物降解。这种降解在生产的废水中也会发生，因此阻止了纤维素醚的堆积。在缓慢的生物反应中，由酶水解的葡萄糖、葡萄糖醚和醚低聚物进一步降解为CO2和H2O。纤维素醚对许多微生物是没有营养的。不过，在经过一段暴露后，废水细菌可能适合于增强纤维素醚的降解。在测试条件（短期内）下，高DS值的纤维素醚产品具有很低的生化需氧量。生态127铁盐或铝盐的影响通过使用铁盐或铝盐，阴离子型纤维素醚可能会絮凝，这样得到不溶和可过滤的残渣。可通过超滤作用以清除废水中的纤维素醚和其它可溶聚合物。铁盐或铝盐的影响通过使用铁盐或铝盐，阴离子型纤维素醚可能会絮128PAC(耐酸抗盐型CMC)应用作为一种水溶性纤维素醚，PAC具有增稠、分散、成膜、粘结和保护胶体等特性。在耐温、耐盐、耐蚀，降失水量及溶液屈服值等特性指标上优于其它产品，广用于石油钻井、日化、纺织、印染、医药、涂料、建材、食品、造纸、污水处理等领域。下面稍做列举：PAC(耐酸抗盐型CMC)应用作为一种水溶性纤维素醚，PAC1291.用于石油、天然气的钻探、掘井等工程PAC主要是通过在钻井液粘土颗粒表面形成吸附溶剂化层提高体系的聚结稳定性；通过对粘土细颗粒的保护作用阻碍粘土细颗粒粘结变大；通过提高滤液的粘度和堵孔作用降低泥饼的渗透性。PAC作用主要体现在降滤失和增粘方面。1.用于石油、天然气的钻探、掘井等工程PAC主要是通过在130具体表现在：a.

取代均匀性好、透明度高、控制粘度和降失水量；b.

适合在淡水或海水、饱和盐水的任何水基泥浆；c.

泥浆具有良好的降失水性、抑制性和耐高温的特性；d.

泥浆具有流变性，能在高盐介质中抑制粘土和页岩的分散和膨胀，从而使井壁污染得到控制；e.

稳定软土结构，防止由于水位上升引起井壁崩塌；f.

在井钻通过岩面时，减缓泥浆中钻悄固体的堆积具体表现在：131g.

抑制钻管中的紊流度，使回流系统保持最小的压力损失；h.

使泥浆能够提高造浆量，降低滤失量；i.

能稳定泥浆泡沫。g.

抑制钻管中的紊流度，使回流系统保持最小的压力损失132

通常产物的取代度越大，分布越均匀，大分子在溶液中能够更大程度地扩张，更有利于水化，也更有利于提升它对泥浆的保护作用。通常产物的取代度越大，分布越均匀，大分子在溶液中能够更大程133目前，关于聚阴离子纤维素PAC性能，包括泥浆性能的测试，没有正式而统一的标准，不少厂家按照ASTM规范上D1439-72。比如泥浆性能：Bayer公司按照OCMA-DFCP-7（80年版）；OCMA-DFCP-2（80年版）。ENKABV公司按照OCMA-DFCP-2（73年版）；OCMA-DFCP-7（73年版）。DALCel公司按照OCMA-DFCP-7，造浆率要求：淡水大于550m3/T；海水大于300m3/T；饱和盐水大于480m3/T。HeRCwles公司按照OCMA-DFCP-7，造浆率要求：淡水大于550m3/T；海水大于280m3/T；饱和盐水大于360m3/T。而泥浆的流变性指标更是指标不一致，方法也没有公开。制定我国的行业标准这部分工作需要尽快展开。

目前，关于聚阴离子纤维素PAC性能，包括泥浆性能的测试，没有1342.用于涂料工业水乳型涂料行业用得最多的曾经是羟乙基纤维素(HEC)。HEC是世界范围内生产的一种水溶性纤维素醚，是仅次于CMC、HPMC的产量大、发展迅速的重要纤维素醚。据不完全统计，1978年世界产量18000吨；1983年50000吨，我国1977年才开始生产。HEC可溶解在冷、热水中，使它具有更大范围的溶解性和粘度特性。作为非离子型醚，HEC具有非离子型醚的一切特征，不与带正、负电荷离子作用，活性少，与许许多多的水溶性聚合物、表面活性剂、盐等共存，使其广泛作为增稠、流动调节剂、保护胶、稳定剂、保水剂、粘结剂等，应用于涂料、医药、石油开采等行业。PAC加入水乳型涂料中作为增稠剂成膜剂使用，可使产品贮存稳定、展色均匀、流变性好、易于机械施工，有助于提高涂料的柔韧性和光泽；前苏联一专家介绍，添加均匀羧甲基化的纤维素得到的防水涂料能在任何类型表面上迅速成膜，性能良好。具有较好的弹性、气密性和抗水性。用于涂料，PAC由于取代基分布比较均匀，充分，抗菌性强，可以替代HEC在行业大力推广，其主要优势是工艺和原料的原因，成本比HEC低得多。同时还有低喷溅性、好的成膜性、好的流动和流平性、低流挂性、高的刷涂粘度、优异的颜料性能和优异的生物稳定性。2.用于涂料工业水乳型涂料行业用得最多的曾经是羟乙基纤维素(1353.用于食品工业我国有1500多家乳品企业，据中国乳制品工业协会统计，2000年液态奶产量高达190万吨，比1999年增长50%；奶粉产量为54.25万吨，仅比上年增长8.5%。从液态奶内部结构看，发酵乳29.93万吨，占21%；巴氏消毒奶87.57万吨，占61.45%。2002年我国牛奶总产量为1250万吨，乳品产量较上年增长26%，液态奶产量增长66%。预测，5年内，我国乳品市场将保持15%的增速，液态奶的年增长率将达30%。但从人均消费乳制品来看，目前不足8kg，比起世界乳制品人均消费100kg，还存在着巨大的发展空间。3.用于食品工业136饮料是中国食品工业中最具潜力且发展最快的产业。2002年全国饮料总产量为2025万吨，其中碳酸饮料604万吨、包装饮用水810万吨、果汁及果汁饮料213万吨、其它类型饮料（含茶饮料、乳饮料、功能饮料）398万吨，各占当年全国饮料总产量的29.83%、40.00%、10.52%、19.65%。由于发展阶段及行业环境发生了很大变化，我国饮料产业的发展呈现出新的发展动向。今年前四个月全国的果汁饮料以及包括茶饮料、乳饮料、功能饮料在内的其它类型饮料产量为982734吨、2322793吨。中国含乳饮料类产品经过上世纪九十年代初的迅猛发展，目前已进入平稳发展期。据统计，目前含乳饮料类产品的总产量达上百万吨。饮料是中国食品工业中最具潜力且发展最快的产业。2002年全国137作为液态乳制品和果汁饮料的主要增稠稳定剂，纤维素的羧甲基化产品有着广阔的市场空间。据统计预测，食品行业到2005年对高档纤维素的羧甲基化产品的需求量会达到4万吨。广泛应用于加工果酱、糖汁、果子露及辣酱油作为粘性剂和增量剂；用于点心食品可使组织均匀、细致、外形美观；用于制造冰淇淋时阻止冰晶的生长；用于制造柠檬、葡萄等饮料及半流体状态的易酸败的食用油脂时作为固形剂；用于乳制品、果汁、巧克力、饮料和酸乳酪中作稳定分散剂，蛋黄酱或调味品中作增稠剂，而果冻、蛋糕和烘焙食品中作为稳定剂等。还可作为薄膜形成用于蔬菜、水果、蛋及茶叶的表面处理，使之长期保持原色泽及风味。作为液态乳制品和果汁饮料的主要增稠稳定剂，纤维素的羧甲