纤维素衍生物的特性

纤维素是一种结晶性天然高分子，大多数酯、醚化反应是在纤维素保持固态情况下的非均相反应，反应试剂向纤维素纤维内部的扩散状态称可达及度。结晶区分子间排列紧密，试剂只能扩散至结晶表面。非晶区分子间排列疏松，有较多的游离羟基容易同试剂接触，可达及度较高，较易反应。通常，结晶度高、结晶尺寸大的原料，不如结晶度低、结晶尺寸小的原料容易反应。但也不完全如此，例如，结晶度较低、结晶较小的干燥粘胶纤维的乙酰化速率明显地低于结晶度较高和结晶较大的棉花纤维。这是因为在干燥过程中相邻的高分子间产生某些氢键结合点，阻碍试剂扩散所致。如果将湿润的纤维素原料中的水分用体积较大的有机溶剂（如乙酸、苯、吡啶）替出后再进行干燥，其反应性大为提高，因为干燥并不能将溶剂全部驱出，部分体积较大的分子被诱陷于纤维素原料的“孔穴”中，形成所谓包容纤维素。已被溶胀拉大的距离不易恢复，利于试剂扩散，促进反应速率和反应的均一性。为此，在各种纤维素衍生物的生产过程中，都要有相应的溶胀处理。通常用水、酸或一定浓度的碱溶液作溶胀剂。另外，具有相同物理和化学指标的溶解浆发生化学反应的难易却往往有很大差异，这是由于各类植物或同一植物中具有不同生化与结构机能的各种细胞的形态学因素所引起的。植物纤维的外层初生壁阻碍试剂渗透，迟滞化学反应，所以通常要在制浆过程中采用相应的条件使初生壁破坏，以获得具有较好反应性能的溶解浆。例如，甘蔗渣浆是制造粘胶纤维用浆中反应性能较差的原料，制备粘胶（纤维素黄酸盐碱溶液）时要比棉绒浆和木浆消耗更多的二硫化碳，粘胶的过滤速率却低于用其他浆制备的粘胶。这是由于甘蔗纤维细胞的初生壁在制浆和用常法制备碱纤维素工艺过程中均未能遭到应有的破坏，致使黄化反应困难。
预水解碱法甘蔗渣浆纤维]和图2[碱浸渍后甘蔗渣浆纤维]分别为预水解碱法甘蔗渣浆和常法碱浸渍后甘蔗渣浆纤维表面的电镜扫描图像，前者仍可看到清晰的纹孔；后者虽由于碱溶液的溶胀作用纹孔消失，但初生壁仍包被着整个纤维。如果采用“二次浸渍”（常法浸渍后再用溶胀作用较大的稀碱溶液进行第二次浸渍）或浸-磨（常法浸渍结合机械磨碎）工艺,则黄化反应可顺利进行，粘胶过滤速率显著提高。这是由于以上两种方法均能使初生壁剥落,露出较易反应的内层次生壁,利于试剂渗透,改善了反应性能（图3[二次浸渍甘蔗渣浆纤维]、图4[浸-磨甘蔗渣浆纤维]）。
近年来出现能直接溶解纤维素的非水溶剂体系。如二甲基甲酰胺和NMMO、二甲基亚砜和多聚甲醛以及其他混合溶剂等，使纤维素能进行均相反应。但上述异相反应的某些规律不再适用。例如，制取可溶于丙酮的纤维素二乙酸酯时，不必经纤维素三乙酸酯的水解，可直接酯化到DS为2即可。

纤维素是天然存在的天然可再生自然资源。据专家统计，全世界每年使用天然生物生产数千亿吨纤维素。但是，纤维素的利用还没有得到充分的开发，造成了巨大的资源和能源浪费。纤维素是由D-吡喃葡糖苷与β21,4糖苷键或作为n个D2-脱水葡萄糖酸酐（脱水葡萄糖）的聚合物连接形成的线性聚合物。分子式为（C6H10O5）n，含有三个活泼的羟基，酯化和醚化可生成纤维素酯和纤维素醚两类纤维素衍生物。纤维素衍生物由于其优异的性能而在工业上具有广泛的应用。
1纤维素衍生物
1.1纤维素醚衍生物
可以用作粘合剂的纤维素醚衍生物主要是甲基纤维素（MC），乙基纤维素（EC），羧甲基纤维素（CMC）和羧乙基纤维素（Car2bo乙基纤维素，CEC）等。 MC是通过甲基氯或硫酸二甲酯与纤维素在碱存在下的反应而获得的，也是通过纤维素和甲醇在脱水剂存在下的反应而得到的，产物是灰白色的纤维状粉末，不溶于乙醇，乙醚，但溶于冰醋酸，在水中溶胀成半透明的胶体溶液。 EC主要由醚化纤维素氯化物制成，本品为白色颗粒状热塑性固体，具有乙氧基含量变化的性质。在0. 7?1.3 EC醚化度有水溶性。 CMC是由一氯乙酸与纤维素在碱作用下反应生成的，当醚化度为1.0?1.3时，溶于碱溶液，醚化度在0.4以上时溶于水。 CMC为白色纤维状粉末或颗粒，无臭，无味，易溶于水，透明胶体溶液，水溶液呈中性或微碱性，不溶于酸，甲醇等有机溶剂，具有良好的附着力，分散性，乳化性，扩散性粘性好，成膜性能好。 CEC是由环氧乙烷与纤维素在碱作用下反应生成的，当每种葡萄糖基环氧乙烷的反应活性在0.64以上时，产物为水溶性的;反应性在0.05?0.4，生产碱溶性物品。
1.2纤维素的酯衍生物
用作粘合剂的纤维素酯衍生物主要是硝化纤维素（NC）和乙酰纤维素（AC）。也称为硝酸纤维素的硝化纤维素是通过用不同比例的硝酸和硫酸的混合物处理纤维素而获得的。该产品呈淡黄色，具有约10％的氮气外观。 NC配制胶粘剂时，需要适当地配合树脂，增塑剂，溶剂和添加剂。缺点是易燃，长期的光线会变成明快的颜色。 AC也可用作粘合剂，与NC相比，其优异的阻燃性和耐久性，但耐湿性和耐候性差。本文 由晋州市澳智建筑材料有限公司提供，晋州澳智建筑材料有限公司的纤维素产品起点高，设备先进并且积累了多项显著优势，可以保障产品质量的稳定性及市场的占有率，欢迎各界朋友莅临参观、指导和业务洽谈