羧甲基纖維素及反應(yīng)原理要點(diǎn)

1、羧甲基纖維素及反應(yīng)原理要點(diǎn)一、CMC生產(chǎn)主要原料 1、精制棉（纖維素）： 分子式 ： C6H7O2（OH）3n纖維素 98.5% 聚合度 不同品號(hào)的精制棉有不同的聚合度 g） 150（15g樣品） %） 8.0 外觀 白色疏松纖維狀 技術(shù)指標(biāo)： 一、CMC生產(chǎn)主要原料簡(jiǎn)介： 2、氯乙酸（或氯乙酸鈉）： 分子式 ： ClCH2COOH 項(xiàng) 目 一氯含量 二氯含量 一級(jí)品指標(biāo) 97.5 1.5 合格品指標(biāo) 96.0 2.5 技術(shù)指標(biāo)： 一、CMC生產(chǎn)主要原料簡(jiǎn)介： 3、氫氧化鈉： 分子式 ： NaOH 項(xiàng) 目 NaOH % 外 觀 指 標(biāo) 50.20.2 透明液體,無(wú)黑色雜質(zhì) 技術(shù)指標(biāo)： 一、CM

2、C生產(chǎn)主要原料簡(jiǎn)介： 4、鹽 酸： 分子式 ： HCl 項(xiàng) 目 總酸度(以HCl計(jì)) 外 觀 指 標(biāo) 31.0 透明液體,無(wú)黑色雜質(zhì) 技術(shù)指標(biāo)： 一、CMC生產(chǎn)主要原料簡(jiǎn)介： 5、乙 醇： 分子式 ： C2H3OH項(xiàng) 目 濃度(V/V)% 氧化時(shí)間min 外 觀 指 標(biāo) 31.0 20 淡黃色透明液體,無(wú)機(jī)械雜質(zhì) 技術(shù)指標(biāo)： 二、CMC生產(chǎn)方法及原理： 水媒法工藝： 是將堿纖維素與醚化劑存在游離堿和水的條件下進(jìn)行的反應(yīng)。 其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、醚效低，生產(chǎn)出產(chǎn)品粘度低。 二、CMC生產(chǎn)方法及原理： 1、水媒法生產(chǎn)工藝流程：堿化氯乙酸鈉 堿液 纖維素 氯乙酸純 堿中和

3、包裝熟化 粉碎 烘干 精制 烘干 成品包裝 醚化 二、CMC生產(chǎn)方法及原理： 反應(yīng)式：C6H7 O 2(OH)3 n + nNaOHH2OC6H7O2(OH)2ONan+H2O 2ClCH2COOH+ Na2CO32ClCH2COONa +H2O +CO2C6H7O2(OH)2ONan + nClCH2COONa C6H7O2(OH)2OCH2COONan +nNaCl 二、CMC生產(chǎn)方法及原理： 2、溶媒法生產(chǎn)工藝及原理： 溶媒法： 又稱有機(jī)溶劑法，是在存在有機(jī)溶劑作反應(yīng)介質(zhì)條件下進(jìn)行堿化、醚化反應(yīng)的工藝方法。按反應(yīng)稀釋劑用量的多少又分為淤漿法和捏合法（溶劑法或懸浮法）。 二、CMC生產(chǎn)方法

4、及原理： 2、溶媒法生產(chǎn)工藝及原理： 溶媒法特點(diǎn)：(1) 反應(yīng)過(guò)程傳熱、傳質(zhì)迅速、均勻。 (2) 主反應(yīng)速度快，副反應(yīng)減少，醚化劑利用率較水媒法高10-20% (4) 使用大量有機(jī)溶劑，物耗提高，有機(jī)溶劑分離回收設(shè)備投資增大，生產(chǎn)成本較高于水媒法工藝。 (3) 反應(yīng)穩(wěn)定性、均勻性提高；取代均勻性和使用性能大大提高。 二、CMC生產(chǎn)方法及原理： 溶媒法生產(chǎn)CMC工藝： 粉 碎 成品包裝 堿 化氯乙酸酒 烘 干 中和洗滌 醚 化 耙干脫酒 離心脫酒 稀酒回收 蒸 餾 93%乙醇精制棉 堿 液 堿 液 鹽 酸 稀濃度乙醇三、工藝流程簡(jiǎn)述： ： 1、配酸： 2、堿化： 目的：纖維素與堿溶液反應(yīng)生成堿纖

5、維，使 聯(lián)單纖維素內(nèi)部得到充分潤(rùn)脹，提高纖維素的反應(yīng)活性。 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 設(shè)備介紹：1500L捏造合機(jī) 夾套 雙拐軸攪拌 （n140r/min n2 21r/min）、夾套。 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 堿纖維素的制備： C6H7O2 (OH)3n + NaOH C6H7O2(OH)2ONan+H2O H2O A)、把稱重好的纖維素原料（精制棉或木漿）撕碎，投入堿化捏合機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入50%的液堿和93%的酒精，1012分鐘完成，在25-40溫度下進(jìn)行攪拌40-60分鐘。 B)、緩慢（30-45分鐘）加入一氯醋酸酒精混合液，進(jìn)行混合降溫冷攪，讓一氯醋酸充分滲入堿纖維素內(nèi)，堿化工序完成。 三、工

6、藝流程簡(jiǎn)述 ： 堿化溫度的影響： 堿化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，纖維素對(duì)堿的吸附量和潤(rùn)脹度隨堿化溫度的降低而增加，溫度高，纖維素對(duì)堿的吸附量減少，不利于堿纖維素的生成。 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 3、醚化工序： 目的：通過(guò)醚化反應(yīng)，一氯醋酸鈉與堿纖維素發(fā)生親核取代反應(yīng)使堿纖維素生成纖 維素醚 (a) 設(shè)備：醚化捏合機(jī)（同于堿化設(shè)備） 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 3、醚化工序： (b) 反應(yīng)方程式：C6H7O2(OH)2ONan + nClCH2COONa C6H7O2(OH)2OCH2COONan +nNaCl ClCH2COOH + NaOH ClCH2COONa+ H2O ClCH2COOH +2 NaOHH

7、OCH2COONa + NaCl+ H2O H2OClCH2COONa +H2O HOCH2COOH + NaCl 副反應(yīng)：三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 3、醚化工序： 堿化好的堿纖維素在緩慢加入一氯醋酸酒溶液后，下料至醚化捏合機(jī)內(nèi)，升溫醚化，76-78恒溫反應(yīng)35-60分鐘，降溫下料。 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 4、中和洗滌： 目的： 醚化反應(yīng)完成后，生成粗CMC中，伴有氯化鈉、羥乙酸鈉、乙醇酸鈉以及由反應(yīng)原材料夾帶的雜質(zhì)，主要是氯化鈉。洗滌目的是清除雜質(zhì)，漂白CMC，調(diào)整PH值。 設(shè)備:見(jiàn)右圖三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 4、中和洗滌： 操作過(guò)程： 通過(guò)醚化好的粗CMC下料至已配制好的一定量 濃度酒精溶液的洗

8、滌槽中，整個(gè)洗滌過(guò)程的操作如下： A：將醚化好的粗CMC分散在乙醇水溶液中。 B：用鹽酸中和游離堿，使產(chǎn)品變?yōu)橹行浴?C：為了提高白度，在洗滌過(guò)程系統(tǒng)PH值為8-9時(shí)，加入次氯酸鈉水溶液漂白CMC。 D：溶于乙醇水溶液的雜質(zhì)經(jīng)離心與CMC分離。 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 5、耙干工序： 目的：回收經(jīng)離心脫酒后的精制CMC中的含濕量為40-50%的中和酒。三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 操作過(guò)程： A：將離心后脫酒的精制CMC投入耙干機(jī)中，封蓋，并啟動(dòng)攪拌。 B：抽真空，真空度0.0250.06MPa，升溫至60-75。 C：在耙干機(jī)中，濕CMC留下的乙醇水溶液逐漸向表面擴(kuò)散、汽化，經(jīng)真空系統(tǒng)帶出，再冷凝成液

9、體回收。 D：直至CMC中無(wú)酒味時(shí)（60-90分鐘），含水量為25-35%下料至烘干機(jī)烘干。 5、耙干工序： 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： 6、干燥工序： 烘干是在鏈條式烘干機(jī)或振動(dòng)流化床上進(jìn)行（見(jiàn)設(shè)備圖），經(jīng)熱風(fēng)烘干使CMC水份蒸發(fā)，達(dá)到質(zhì)量所需要求。 1.振動(dòng)給料機(jī) 2.空氣過(guò)濾器 3.進(jìn)風(fēng)機(jī) 4.熱交換器 5.旋風(fēng)除塵器 6.引風(fēng)機(jī) 7.進(jìn)風(fēng)機(jī) 8.空氣過(guò)濾器 7、粉碎、過(guò)篩、混料、包裝： 三、工藝流程簡(jiǎn)述 ： A. 已烘干好的CMC用錘擊式粉碎機(jī)粉碎； B.再根據(jù)粒度要求選用不同目數(shù)的篩網(wǎng)過(guò)篩，控制好粒度（細(xì)度）； C.為了使產(chǎn)品質(zhì)量均一、穩(wěn)定，將各小批號(hào)質(zhì)量指標(biāo)大徑相近的CMC或根據(jù)客戶不同

10、要求選用指標(biāo)不同的小批，混成大批號(hào)以達(dá)到客戶所要求的質(zhì)量指標(biāo)； D. 最后進(jìn)入產(chǎn)品包裝、入庫(kù)。 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (1)：取代度 1、取代度纖維素大分子中，每個(gè)葡萄糖單元上三個(gè)羥基參與反應(yīng)，平均取代醚基的個(gè)數(shù)。理論上最大取代度為三。 2、取代度大小對(duì)溶解性能的影響： 3、取代度指標(biāo)的控制。 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (2)：粘度 1、粘度流動(dòng)流體內(nèi)部存在的阻力，它是剪切應(yīng)力與剪切速率之比（即絕對(duì)粘度=剪切應(yīng)力/剪切速率）。 2、CMC粘度的控制 ： A. 根據(jù)不同的CMC產(chǎn)品粘度要求，選用不同聚合度的精制棉，聚合度越高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品粘度越高； 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (2)：粘度 2、CM

11、C粘度的控制 ： B. 原料配方比例可控制產(chǎn)品的粘度（堿/醚化劑）； D. 添加氧化劑和交聯(lián)劑可調(diào)整產(chǎn)品粘度； C. 堿化時(shí)間、溫度和醚化時(shí)間的調(diào)整可控制產(chǎn)品粘度； E. 在堿化、醚化時(shí)，添加氮?dú)獗Ｗo(hù)使堿纖維減少氧化降解可提高粘度。 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (3)：PH值的控制_酸堿度_洗滌過(guò)程采用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)整PH值，使產(chǎn)品成為 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (4)：Cl-的控制1、氯化物的產(chǎn)生； 2、浴比和洗滌次數(shù)的影響； 3、洗滌時(shí)間和溫度的影響； 4、洗滌酒濃度的影響 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (4)：Cl-的控制5、產(chǎn)品取代度和粘度對(duì)洗滌酒濃度的要求。 酒精濃度D. S產(chǎn)品粘度酒精濃度四

12、、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (5)：AVR和SVR的控制 AVR用規(guī)定的旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)定羧甲基纖維素鈉檸檬酸溶液的粘度，其值與水溶液的粘度相比值。檸檬酸溶液濃度（C6H8O7）=0.01mol/L。 SVR用規(guī)定的NDJ-79旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)定，羧甲基纖維素鈉氯化鈉溶液的粘度，其值與水溶液不粘度的比值。40g/L氯化鈉水溶液。 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (5)：AVR和SVR的控制提高AVR和SVR的途徑：（產(chǎn)品均勻性）纖維素醚的取代度和取代基分布的均勻性影響到最后產(chǎn)品的使用性能，如溶解速度、透明度、抗鹽性，抗酸性、溶液的流變性等。這些性質(zhì)的好壞主要取決于： 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (5)：AVR和SVR的控制提高AVR和SVR的途徑：（產(chǎn)品均勻性）取代基的類型 例：OCH2COONa OCH3 OCH2CHOH 取代程度 （取代度D.S或M.S） 取代均勻性。 纖維素分子鏈的聚合度及其分布的均勻性。 四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制： (5)：AVR和SVR的控制提高AVR和SVR的途徑：（產(chǎn)品均勻性）聚合度及其分布的影