[发明专利]一种制备羧甲基纤维素钠的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种羧甲基纤维素钠的制备方法，属于化工合成领域。

背景技术

羧甲基纤维素钠一般为粉末状的固体，有时也可以呈现颗粒状或纤维状，颜色为白色或淡黄色，没有特殊的气味，是一种大分子化学物质，CMC具有很强的引湿性，能溶于水中，在水中形成透明度很高的粘稠溶液。CMC不溶于一般的有机溶液，例如乙醇，乙醚，氯仿及苯等，但可以溶于水，CMC直接溶于水中速度较为缓慢，但溶解度还是很大的，并且CMC的水溶液具有一定的粘度。固体CMC在一般环境下较稳定，因为具有一定的吸水性和引湿性，在干燥的环境下，可以长期保存。

精制的羧甲基纤维素钠产品，该产品被认可为安全的食品添加剂。上世纪七十年代我国开始采用，是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。

纤维素羧甲基醚的钠盐，属阴离子型纤维素醚，为白色或乳白色纤维状粉末或颗粒，密度0.5-0.7g/cm³，几乎无臭、无味，具吸湿性。易于分散在水中成透明胶状溶液，在乙醇等有机溶媒中不溶。1%水溶液pH为6.5～8.5，当pH>10或<5时，胶浆粘度显著降低，在pH=7时性能最佳。对热稳定，在20℃以下粘度迅速上升，45℃时变化较慢，80℃以上长时间加热可使其胶体变性而粘度和性能明显下降。易溶于水，溶液透明；在碱性溶液中很稳定，遇酸则易水解，pH值为2-3时会出现沉淀，遇多价金属盐也会反应出现沉淀。

羧甲基纤维素钠(简称CMC)是以精制短棉为原料而合成的一种阴离子型高分子化合物。分子量为6400±1000，具有优良的水溶性与成膜性，广泛应用于石油、日化、轻工、食品、医药等工业中，被誉为“工业的味精”。CMC-Na的合成方法，一是水煤直接法(喷碱法)，两一种是采用有机溶煤的溶媒法，由于后者具有用碱量少，醚化时间短，醚化剂利用率高等特点，因此目前已被广泛采用。

衡量CMC-Na质量的主要指标是取代度（DS）和粘度，一般来说，DS不同，则CMC-Na的性质也不同；取代度增大，溶液的透明度及稳定性也越好。据报道，CMC-Na取代度在0.7-1.2时透明度较好，其水溶液粘度在pH为6-9时最大，为保证其质量，除选择醚化剂外，还必须考虑影响取代度和粘度的一些因素，例如碱与醚化剂之间的用量关系、醚化时间、体系含水量、温度、pH值、溶液浓度等。

纤维素是大分子多糖，分子量从50000到2500000不等，即葡萄糖基的含量从300到15000不等.以纤维素为原料的产品广泛的应用于食品，纺织，塑料，电工以及医药方面。纤维素因其分子之间存在氢键，在常温下很稳定，不溶于水且不溶于一般的有机溶剂，例如乙醇、丙酮、苯等。纤维素在加热条件下，到150℃时会逐渐脱水焦化。天然纤维素因其复杂的生物合成过程，使一部分分子链无法结晶在晶区中而成为非晶区，所以纤维素具有晶区和非晶区两大结构。

发明内容

    本发明提供一种成本低、产率高制备羧甲基纤维素钠的方法，其由以下技术方案加以实现：

第一次加碱：将粉状末纤维素加入至投入溶剂的反应容器内并搅拌10min加入NaOH，控制反应器内温度为10~70℃、反应0.2~0.5h；

第二次加碱：再加入一氯醋酸和NaOH、控制反应温度为20~50℃，并均匀搅拌反应1~2h；

第三次加碱：再次加入NaOH，搅拌并控制反应温度为20~50℃反应0.2~0.8h得粗品。

上述步骤中纤维素、NaOH与ClCH₂COOH的摩尔比为1:0.3~0.7：1.7~2.5。

进一步地上述溶剂为乙醇和水、异丙醇和水的溶液；加入溶剂的重量为纤维素重量的7~15倍。

进一步，上述NaOH碱液的浓度为10~30%。

进一步，上述反应中碱分三次分批加入，第一次加入碱含量为碱总量的40~60%，第二次加入碱量为碱总量的20~35%，第三次加入余量的碱。

上述反应中纤维素经的粒径为10~100um，纤维粉末分散于含有溶剂中，然后加入NaOH，在上述温度下反应为成碱纤维；在第二次加碱步骤中再与一氯醋酸反应生成CMC；最后经第三步反应制得CMC-Na，粗品加入20~90%(v/v)乙醇洗涤，活性炭脱色得精品。

进一步上述，粗品用40~60%(v/v)的乙醇洗涤，乙醇溶液的用量为粗品质量的4~7倍。