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在氢氧化钠/尿素体系下均相一锅法合成两性纤维素醚

何爱见  
【摘要】:两性纤维素醚是一种特殊的纤维素衍生物,由于其分子链上同时含有阴阳离子基团而使其展现了特殊的溶液性质和流变性能,因而能够应用于很多领域,例如胶体稳定剂、润湿剂、润滑剂、吸附剂以及纸张增强剂等。两性纤维素醚的制备通常是分步来进行的,在此过程中会不可避免的需要分离、纯化等操作。在本研究中我们采用了一种温和的方法在均相条件下通过一锅法来合成两性纤维素醚。我们利用NaOH/Urea溶剂体系来溶解纤维素。目前,这种溶剂体系已经被用来进行纤维素醚化反应的研究从而在其分子链上接上了阴离子基团或阳离子基团。在本研究中我们选用微晶纤维素为原料然后在低温条件下将纤维素溶解于7wt%NaOH/12wt%Urea的溶剂体系中再进行醚化反应。在这种溶剂体系中阳离子醚化剂(3-氯-2-羟基-三甲基氯化铵)和阴离子醚化剂(3-氯-2-羟基丙磺酸钠)通过先后加入或同时加入的顺序来和纤维素进行反应。通过改变反应温度控制在25至90°C、摩尔比控制在1至12(阴阳离子醚化剂与脱水葡萄糖单元的摩尔比)、反应时间以及阴阳离子添加顺序这些因素,我们获得了总取代度在0.047-0.76的两性纤维素醚产物。通过元素分析、FTIR、核磁共振、TG等现代测试表征方法测试了两性纤维素醚的结构与性能。结果发现总取代度随着反应的摩尔比和反应时间的增加而增加,但是当摩尔比增加至12时,总基团取代度值反而有所下降。反应的温度亦是如此,随着反应温度的增加总取代度也增加,但当温度增加至90°C时,总取代度值减少。另外,通过研究发现先加阳离子醚化剂反应一段时间后再加阴离子醚化剂反应一段时间要比其他两种添加方式的效果要好。将本研究中通过均相一锅法制得的两性纤维素醚应用于纸张增强方面,我们可以发现随着产品的取代度的提高,纸张的增强效果越明显。当阴阳离子基团总取代度达到0.69时,纸张抗张指数增加21%,耐破指数增加19.2%,撕裂指数增加22.8%。当两性纤维素醚的添加量达到0.5%(对绝干浆)时就能达到一个很好的增强效果。


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