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纖維素的醚化反應
纖維素的醇羥基能與烷基鹵化物在堿性條件下起醚化反應生成相應的纖維素醚。纖維素醚早在20世紀初就成功合成了。起初生產的纖維素醚主要是有機溶劑型的，而后逐步向水溶性醚類發展。目前，纖維素醚已廣泛用于油田、涂料、化工、醫 、食品、造紙和建筑等工業，具有廣闊的發展前景。
纖維素醚是以天然纖維素為原料，經過醚化得到的一類多種衍生物的總稱。作為主要原材料，纖維素的來源、種類、處理方法和工藝過程對纖維素醚的合成、應用有決定性影響。目前世界范圍的纖維素醚每年生產能力為60多萬噸，其中非離子型纖維素醚約20萬噸，離子型纖維素醚40多萬噸，其生產主要分布在發達，是種類繁多、應用領域寬廣、生產量大、研究價值高的一種纖維素衍生物，其用途涉及工業、農業、日用化工、環境保護、航空航天及國防等諸多領域。
纖維素醚的結構
每一個β-D脫水葡萄糖單元（纖維素的重復單元）上C（2）、C（3）、C（6）位上取代一個基團，即多可有三個醚基團。由于纖維素大分子存在鏈內、鏈間氫鍵，其很難溶解在水和幾乎所有的有機溶劑中。經過醚化引入醚基團，破壞了分子內、分子間氫鍵，改善了其親水性，使其在水介質中的溶解性能大大提高。
一般醚化取代基是低分子量烷基基團（1-4個碳原子）或羥烷基基團，還可能接著被其它功能基團取代，如羧基或氨基取代20。取代基可能是一種、兩種或多個不同種類。沿著纖維素大分子鏈，每個葡萄糖單元的C（2）、C（3）和C（6）位上的羥基按照比例不同而被取代。嚴格來講，纖維素醚一般沒有確定的化學結構，除了那些完全被一種類型基團取代（三個羥基全被取代）的產品。而這些產品只能夠作為實驗室分析研究用，并沒有商業價值。HEC在油田應用中還被用作降濾失劑。 Arpad Savoy等用Fann35黏度計測試了未添加HEC和添加HEC后石油樣品溶液在600、300、200、100、6、3rmin轉速下的讀數，并計算了其塑性黏度（PV）、屈服點（YP）、n值、K值和臨界速度（F）。同時用濾失儀記錄了1、3、7.5、30min時的濾失量（HL），見表1。從表中可以看出，添加HEC后，溶液的表觀黏度、塑性黏度和屈服點有明顯，其流變性與未添加前相似，對原流體沒有損害影響:同時，添加HEC后，溶液在1、3、75、30min時的濾失量（FL）明顯下降，降濾失性能明顯。
CMC和HEC作為油田用驅油劑，具有抗剪切能力強、原料豐富和對環境污染小等優點，但單獨使用效果不理想。前者雖有較好的增黏性，但易受油藏溫度、鹽度的影響:后者雖有較好的耐溫、耐鹽性，但其增稠能力較差、用量較大同。因此在油田應用中，CMC和HEC一般是復配后混合使用或者通過工藝配比直接生產復合醚 CMHEC使用。
我國生產的HEC產品曾先后在大慶、勝利、遼河、克拉瑪依等油田的壓裂、鉆井、完井、固井等處理過程中進行了應用試驗，結果表明，在懸砂穩定性和減少流體流失等方面效果較好。
羥乙基纖維素在食品、醫 領域的應用
HC在食品、醫 領域主要用作增稠劑、膠體保護劑、黏合劑、分散劑、穩定劑、助懸劑、成膜劑以及緩釋材料，可應用于局部用 的乳劑、軟膏、滴眼劑以及口服液、固體片劑、膠囊等多種劑型中。HEC目前已收載于美國 典美國處方集和歐洲 典中。
在對一系列不同纖維素醚如羥丙基纖維素（HPC）、HEC、HPMC和MC的比較研究中發現，材料的理化因素影響著釋 動力學。其中HEC是親水性和溶蝕性大的聚合物。與其他纖維素類材料不同，載 的HEC基質骨架顯示出擴散和溶蝕前沿的同步性，具有易獲得零級釋 的潛力。進一步的研究也表明， 物的溶解度和聚合物的相對分子質量會極大地影響釋 動力學，選擇中等相對分子質量級別的HEC和較難溶性 物能得到比較線性的釋 性能門，片劑制造也可利用傳統的大規模設備工藝。應用領域：
1.醫 方面潛力可挖
羥乙基纖維素（HC）在國內的規模化生產是一個“遲到”的項目。HC是一種高彈性的非離子聚合物，對氧氣傳輸有較好的屏障阻隔作用，它能夠與許多原輔料配伍。在國外，HEC在制劑中的應用已非常廣泛，但是國內生產的HEC系列產品主要被用于等的工業生產，還沒有 用級別的HEC輔料在 劑中的應用。隨著制劑技術的發展， 用級別的HEC輔料的潛力應該被很好地挖掘出來。
2.農業
HEC應用在水基噴霧中能有效地懸浮固體毒劑；應用于噴霧作業中能起到粘附毒劑于葉面上的作用:可作為噴霧乳液的增稠劑，減少 劑漂流，從而增葉面噴施的使用效果:還可作為成膜劑應用于種衣劑:作為粘合劑應用于煙葉的回收利用。
3.建筑材料
HEC可應用于石膏、水泥、石灰和灰漿系統、瓷磚粘貼及砂漿中。在水泥組分中，它又可以作為緩凝劑和保水劑。在壁板作業的表面處理中，它應用于乳膠體的配制，能夠預處表面并緩解墻體壓力，使涂刷油漆和表面涂料的效果更好；它可作為墻紙粘膠的增稠劑。
HEC可通過增加硬化和涂抹時間，改善石膏灰漿的使用性能。在抗壓、抗扭曲強度及空間穩定性方面，HEC比其它纖維素類有更好的效果。
4.和洗滌劑
HEC在洗發劑、頭發噴霧劑、中和劑、護發劑及中是一種有效的成膜劑、粘合劑、增稠劑、穩定劑和分散劑。它的增稠性和保護膠體性能可應用于液體洗滌劑和固體洗滌劑行業。HEC在高溫下溶解快，可以加快生產過程，提高生產效率。眾所周知，含HEC的洗滌劑的明顯特點是可以提高織物的平滑性和絲光性。
5.乳膠聚合
選擇一定的摩爾取代度的HEC，在催化保護膠體聚合的過程中可發揮佳的效果:在控制聚合物粒子的增長、穩定膠乳性能及耐低溫與高溫、抗機械剪切中，HEC均可發揮佳的效果。在膠乳的聚合反應過程中，HEC可保護膠體的濃度于一個臨界范圍內，并控制聚合物粒子大小及參加反應基團的自由度。
6.石油開采
HEC在加工和填充泥漿中具有增粘劑。它幫助提供很好的低固相泥漿，并能低程度減少對井眼的損害。用IC増稠的泥漿容易被酸、酶或氧化劑降解為碳氫化合物并可大限度的回收石油。在破裂泥漿中，HC能起到攜帶泥砂的作用。這些流體也能容易的被以上酸、酶或氧化劑降解。
用HEC可配制理想的低固相鉆井液，它提供了更大的滲透率以及更好的鉆井穩定性。其抑止流體的特性可被用在硬巖石層構造的鉆進中，其同樣也適用于崩坍或滑坍頁層的鉆進。在加注水泥的作業中，HEC減少了孔壓水泥漿的摩阻，從而使水的流失對結構造成的損壞減少至小程度。
7.造紙和油墨
HEC能用作紙和紙板的上光劑以及油墨的保護膠。HEC在印刷上具有不受紙張大小限制的優勢，并可用于高質量畫面的印刷，同時，由于其具有較低的表面滲透性和較強的光澤性還可以降低成本。它還可以應用在任意大小的紙和紙板的印刷或日歷的印刷。在紙的上膠中，其通常用量0.5~2.0g/m2。HEC可增加涂料色彩中水的保存性能，尤其對高比例乳膠的涂料性能更加突出。
在造紙過程中，HC還有其它的更優越性能，包括與絕大多數樹膠、樹脂和無機鹽的相容性、速溶性、泡沫低、耗氧少及可以形成光滑的表面膜。
在油墨制造中，HC被用于水基復印油墨的生產，這種油墨可以快干，且色彩擴散性好而不會產生粘結。
8.紡織業
（1）織物上漿
HEC很早就用于紗線和織物材料的上漿和染整，這種膠漿可通過水洗能把其從纖維中洗去。在與其它樹脂的混用中，HEC可以更廣泛地應用在織物處理上，在玻璃纖維中它被用來作為成形劑和粘合劑，在皮革漿料中可作為修飾劑和粘合劑。
（2）織物膠乳涂料、粘合劑和膠粘劑
用C增稠的膠粘劑是假塑性的，也就是說，他們在切變下變稀，但能很快回到高粘度控制下并可提高印染清晰度。
HEC能控制水分的釋放并允許其連續流動在印染輥上而不增加膠粘劑。控制水的釋放容許有更多的敞開時間，有利于填料的容納和形成一層比較好的膠粘膜，而不會明顯的增加干燥時間。
HEC XT-4在溶液中濃度為0.2%至0.5%時，可改善非織物粘合劑的機械強度，在濕料輥上減少濕的清棉，增加了終產品的濕強度。 HEC XT-40對非織物的印染是一種理想的粘合劑，并能得到清晰、美觀的圖象。
HEC可作為丙烯酸涂料的粘合劑和非織物加工的膠粘劑。還用于織物的底層涂料和粘合劑的增稠劑。它與填料不反應且在低濃度時仍然有效。
（3）織物地毯的染色和印
在地毯染色中，比如庫斯特思連續染色系統，很少有其它增稠劑能比得上HEC的增稠效果和配伍性。由于其增稠效果號，易溶于各種溶劑中、雜質含量低不干擾染料的吸收和顏色的擴散，使印染不受不溶性凝膠（這種不溶性凝膠可導致在織物上出現斑點）和高技術要求的均勻性限制。
9.其它方面的應用
消防:HC可作為添加劑增大防火材料的覆蓋性能，已被廣泛應用于防火“增稠劑”的配制
鑄造:HEC可改進水泥砂和硅酸鈉砂子系統的濕強度和可收縮性。
顯微技術:HEC可用于膠片的制作，作為分散劑用于顯微載片的制作。
攝影:在處理膠片的高鹽濃度的流體中作增稠劑。
熒光管涂料:在熒光燈管涂料中作熒光劑的粘合劑、穩定的分散劑應用于均勻的可控制的比例中。選擇不同的級別和濃度的HEC可控制粘合和濕強度。
電鍍和電解:HEC可保護膠體不受電解質濃度的高低影響:在鎘的電鍍液中羥乙基纖維素可促進均勻沉積。
陶瓷:可用于配制陶瓷的高強度粘合劑。
電纜:防水劑可防止水分進入損壞的電纜線中。
牙膏:在牙膏制造中可用作增稠劑。
液體洗滌劑:主要用于洗滌劑流變性的調節。纖維素的堿性水解為纖維素的配糖鍵在高溫條件下，尤其是大部分木素已脫除的高溫條件下，纖維素會發生堿性水解。堿性水解使纖維素的部分配糖鍵斷裂，產生新的還原性端基，聚合度降低，紙漿的強度下降。纖維素堿性水解的程度與用堿量、蒸煮溫度、蒸煮時間等有關，其中溫度的影響大。當溫度較低時，堿性水解反應甚微，溫度越高，水解越強烈。剝皮反應是指在堿性條件下，纖維素具有還原性的末端基一個個掉下來使纖維素大分子逐步降解的過程。
纖維素的氧化降解
纖維素葡萄糖環基的C2、C3、C6位上的游離羥基以及C1位的還原性末端極易被空氣、氧氣、漂白劑等氧化劑所氧化，在分子鏈上引入醛基、酮基或羧基，使功能基改變。氧化劑與纖維素作用的產物稱為氧化纖維素。氧化纖維素的結構與性質和原來的纖維素不同，隨使用的氧化劑的種類和條件而定。在大多數情況下，隨著羥基的被氧化，纖維素的聚合度下降。
纖維素的氧化是工業上的一個重要過程。通過對纖維素氧化的研究，可以纖維素纖維的損傷或獲得進一步利用的性質。例如，氯、次氯酸鹽和二氧化氯用于紙漿和紡織纖維的漂白:在粘膠纖維工業中，利用堿纖維素的氧化降解調整再生纖維的強度，對以堿纖維素為中間物質的其它酯醚化反應以及纖維素的接枝共聚等都是十分重要的。
纖維素的酯化反應
醇與酸作用生成酯和水，有機化學上稱之為酯化反應。纖維素大分子每個葡萄糖基中含有三個醇羥基，從而使纖維素有可能發生各種酯化反應，生成許多有價值的纖維素酯，理論上，纖維素可與所有的無機酸和有機酸生成酯，生成一取代、二取代和三取代的酯。
重要的纖維素酯有纖維素硝酸酯、纖維素磺酸酯和纖維素醋酸酯。其它酯類如纖維素硫酸酯、磷酸酯以及乙酸酯硝酸酯、乙酸酯丙酸酯、乙酸酯丁酸酯等混合酯隨著酯類應用的不斷開發，也日益顯示其重要性。
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