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羧甲基纤维素钠的制备及表征

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摘要
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”。1989年4月化工部曾将CMC-Na列为“新领域精细化工‘八五’规划产品”。
CMC-Na生产发展到今天，合成方法主要有两种，一种是水煤直接法（喷碱法），另一种是采用有机溶媒体的溶媒法，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。然而目前国内使用的CMC-Na普遍存在着合格率较低，成本大幅度上升，新产品开发缓慢等问题。
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。
本文目的旨在降低成本，提高质量，通过从几大因素——碱化温度、醚化温度、碱化时间、醚化时间、碱的浓度、醚化剂配比分别合成，并检验各种产品的性能，进而得出合成CMC-Na的最佳工艺条件。

关键词：溶媒法；粘度；醚化剂；最佳工艺条件


Abstract
Sodiumcarboxymethylcellulose（CMC）isananionicpolymercompoundcomposedbyrefineshortcotton,whosemolecularweightis6400（±1000）,highlywater-solubleandgoodfilm-formingproperty.Itiswidelyusedintheindustriesofpetroleum,dailychemicals,lightindustry,foodandpharmaceuticals,whichisrenownedasthe“AginomotoofIndustries”.TheMinistryofChemicalIndustryrankedCMC-Naastheprojectproductinfinechemicalindustryofthe“EighthFive-yearPlan”.
Sofar,twosyntheticmethodsofCMC-Nahavebeendeveloped,oneofwhichisdirectcompoundingofcoalandwater(AlkaliSprayingandtheotherisorganicsolvent.Theloweralkalicharge,shorteretherificationprocessandhigh-efficientutilizationofetherifyingagent,thelattermethodisadoptedwidely.Butlowerquality,increasingproductioncostandslowdevelopmentofnewproductarethecommonproblemsresidedinthedomesticCMC-Na.
ThemainindexestoassessthequalityofCMC-Naaredegreeofsubstitution(DSandviscosity.Generally,DSdeterminesthepropertyofCMC-Na;themorethedegreeofsubstitution,thebetterthetransparencyandstabilityofthesolution.ItissaidthetransparencyofCMC-NaishigherwhentheDSisin0.7-1.2,andtheviscosityisatthehighestwhenpHis6-9.Toensurethequality,apartfrometherifyingagent,thefactorsaffectingtheDSandviscosityshallalsobetakenintoaccount,suchastherelationshipbetweenalkaliandtheamountofetherifyingagent,howlongetherificationlasts,contentofwaterinthesystem,temperature,pHandconcentrationofsolution.ThisthesisaimstoseekwaystoreducetheproductioncostandimprovethequalityofCMC-Na.Thecommonfactors,suchastemperatureofalkalizationandetherification,timeforalkalizationandetherification,concentrationofalkalineandrationofetherifyingagentarerespectivelyusedtosynthesizeCMC-NainordertofindoutthebestprocessingconditionsforsynthesisofCMC-Na.
Keyword：organicsolvent；viscosity；etherifyingagent；thebestprocessingconditionsforsynthesis







第一章绪论
1.1纤维素醚类发展历史
纤维素是三大天然高分子种类之一,主要来源于自然界中的棉花、麻、麦秆、甘庶渣和树木等植物,是大自然中可以取之不尽的可再生资源。在高分子化学发展的初期,纤维素曾是主要的研究对象。纤维素的分子结构中存在着大量的羟基,羟基是纤维素发生化学反应的主要官能团。
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摄氏度时会逐渐脱水焦化。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。
当纤维素受到化学，物理，机械和微生物的作用时，分子链上的糖苷键和分子链上的碳-碳键断裂，引起纤维素的降解，造成纤维素的化学、物理及机械性质等的变化。工业上纤维素的降解十分重要，在纤维素醚工业上，碱纤维素的降解程度影响最后产品粘度和其他性能的主要参数。
纤维素衍生物是通过对纤维素进行物理或化学方法处理而制成的具有广泛用途的高分子产品。纤维素衍生物是通过对纤维素进行物理或化学方法处理而制成的具有广泛用途的高分子产品。纤维素衍生物主要分为三类：纤维素醚类，纤维素酯类以及纤维素醚酯混合衍生物，其中用途最广泛，种类最多，需求量最大的是纤维素醚类产品。纤维素醚类是纤维素与化合物发生醚化反应的产物，根据反应中取代基的结构，大致可以分为阴离子纤维素醚类，阳离子纤维素醚类以及非离子型醚类。根据化学反应所用的醚化剂的不同，具体有甲基纤维素，羟甲基纤维素，乙基纤维素，羟乙基纤维素等。
纤维素醚类一般是以天然纤维素为原料，经过碱化和醚化反应而制得的。从19世纪后期，随着硝化纤维素和醋酸纤维素的合成，陆续开发了很多纤维素醚类产品。Suida在1905年用硫酸二甲酯做醚化剂与表面处理的碱纤维素作用，开始了纤维素醚的新纪元。1912年Lilienfeld在实验室同样用硫酸二甲酯作为醚化剂，制的醚化度较低可以

溶于冷水的乙基纤维素，随后又制得了醚化度较高的可溶于乙醇的乙基纤维素。Hubert和Jansen分别在1920年和1921年在实验室研制出了羟乙基纤维素和羧甲基纤维素。随后Gomberg和Bucher在此基础上又制得苄基纤维素。纤维素醚的种类繁多，目前具有商品生产意义的品种有几十种，归纳起来主要分为“水溶性的”和“有机溶性的”两大类。按取代基团的化学属性分为“离子型的”和“非离子型的”两大类。常见的水溶性商品纤维素醚产品有：羧甲基纤维素，羧甲基羟乙基纤维素，甲基纤维素，羟丙基纤维素等。常见的有机溶性商品纤维素醚产品有：乙基纤维素，苄基纤维素，氰乙基纤维素等。
1.2羧甲基纤维素钠的合成和结构
羧甲基纤维素是在天然纤维素的基础上，经过碱化反应和醚化反应所制得的一种具有羧甲基结构的纤维素醚类衍生物，分子上的羧基和钠离子结合成钠盐，即羧甲基纤维素钠（Na-CMC），习惯上称为羧甲基纤维素钠CMC[2]，是一种阴离子型醚。
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[3，4]。
从1921年羧甲基纤维素钠首次在实验室制备出来，经过十几年后，直到1935年才首次发现在将CMC添加到合成洗涤剂中可以提高洗涤剂的洗涤效果，因此在1940年的时候，德国I.G.Farbenindustrie公司Kalle工厂首次通过水煤法生产出了羧甲基纤维素钠，并作为明胶，阿拉伯胶等代替品出售，同时广泛用于洗涤剂中，得到了很大的发展。1943年的时候美国Hercules公司开始了羧甲基纤维素钠的工业生产[5]，1944年的时候，日本也开始了CMC的工业生产。我国建国后1958年首次在上海赛璐璐厂开始工业生产。
羧甲基纤维素钠的分子结构单元如下图1-2：



图1-2CMC的分子结构单元图

羧甲基纤维素钠主要是以纤维素为原料，进行碱化和醚化反应生成的，其主要的化学反应有两步，第一步纤维素与一定浓度的氢氧化钠溶液发生反应，生成碱纤维素，目的在于制得的碱纤维素具有高度的反应性，为其后的醚化反应做准备；第二步，碱纤维素与一氯乙酸发生醚化反应，其目的在于一氯乙酸中的羧甲基取代纤维素上的羟基，其化学反应式如下[6，7，8，9]：
（1）碱化纤维素与一定浓度的氢氧化钠溶液反应生成碱纤维素：

（2）醚化碱纤维与一氯乙酸的醚化反应：

同时，因为碱液的存在，使得一氯乙酸发生如下水解副反应：


正是因为上述副反应的存在，一方面消耗了碱液和醚化剂，另一方面使得羧甲基纤维素钠中含有羟乙酸钠，氯化钠和乙醇酸等杂质，影响了产物的纯度，使得羧甲基纤维素钠的纯度难以得到大幅度的提高，其应用范围也受到了一定的影响。
1.3羧甲基纤维素钠的生产工艺发展
羧甲基纤维素钠的工艺生产经历了三个阶段，第一个阶段即最初投入工业生产的时候，都是选用水媒法进行生产的。水媒法主要是以水为反应介质生产和制备羧甲基纤

维素。水媒法因为其热分散慢，传质不均匀，生产中醚化剂使用效率过低，整个生产得到的产品取代不均匀，而逐渐被淘汰，目前水媒法主要用于生产低档级，粗制级和工业级的羧甲基纤维素。溶媒法的出现很好的解决了水煤法的弊端，以有机溶剂为反应介质，既提高了散热速度，又加快了醚化剂的分散速度和反应速度，提高了醚化剂的效率。溶媒法的发展经历了两个阶段，一是捏合法，二是淤浆法。捏合法主要是以捏合机为反应釜，其有机溶剂的用量较少，淤浆法则是将碱化和醚化分开反应且有机溶剂较多的一种生产方式。随着羧甲基纤维素生产工艺的发展，溶液法制备羧甲基纤维素的研究越来越多，但因为纤维素的溶剂较少，且成本较高，目前还没有形成产业化。1.3.1水媒法
水媒法（AqueousMediumProcess）是羧甲基纤维素钠工艺制备方式中较为早期的一种生产工艺，在此工艺中，碱纤维素和醚化剂在含有游离氢氧根离子的水溶液中进行反应，反应过程中以水作为反应介质，不含有机溶剂[4，11]。水媒法生产工艺简单，设备要求不高，投资较少，但同时因为其生产工艺的简单，制备的羧甲基纤维素钠纯度不高，只能用于工业用途，例如石油钻井，建筑等行业[4，11]。水媒法制备羧甲基纤维素钠其最大的缺点在于反应过程中的热量传输不迅速，而且系统中存在大量的水份，醚化反应的副反应，即醚化剂的水解程度会大大加剧，生产所得的羧甲基纤维素钠含有大量的杂质，达不到更高的品质要求[4，10]。
其工艺流程如下图1-3-1所示：

图1-3-1水媒法制备CMC工艺流程图



1.3.2溶媒法
溶媒法（SolventProcess）即有机溶剂法，在水媒法的基础之上发展起来的以有机溶剂代替水作为反应介质的一种生产工艺[1]。碱纤维素和一氯乙酸在有机溶剂中进行碱化反应和醚化反应的一种工艺[1].按照反应介质的用量，可以分为捏合法（DoughProcess）和淤浆法（SlurryProcess）[1]。淤浆法所用的有机溶剂的量要远远大于捏合法，捏合法使用的有机溶剂的量为纤维素量的2-3倍,而淤浆法所用的有机溶剂的量为纤维素的10-30倍。淤浆法制备羧甲基纤维素钠时，反应固体物在体系中淤浆状或悬浮状态，所以淤浆法也称为悬浮法。
溶媒法的优点主要体现在有机溶剂的使用上，有机溶剂的参与使得整个反应中传热速度增加，传质均匀，发生反应的时间大大减少，同时主反应的程度加大，副反应也逐渐渐渐少，一氯乙酸的醚化效率大大提高，与水媒法相比，可提高10%-20%
[10]
[1]
。同时溶
媒法使得反应的稳定性和均匀性大大增加了，产品的取代度和取代均匀性有了较大的提高，是目前羧甲基纤维素钠的主要制备工艺[10]。
溶媒法的缺点在于溶媒法使用大量的有机溶剂，有机溶剂的使用使得工艺成本增加，物料消耗增大，并需要增加有机溶剂的回收分离等装置。溶媒法制备CMC的生产工艺如下图1-3-2。


图1-3-2溶媒法制备CMC的工艺图

1.3.3淤浆法
淤浆法（SlurryProcess）是生产羧甲基纤维素钠的最新工艺。淤浆法不仅可以生产高纯度的羧甲基纤维素钠，还可以制备取代度较高，取代均匀的羧甲基纤维素钠。淤浆法的生产工艺过程大致如下：将已磨成粉末状的棉浆泊送到装有异丙醇的立式碱化机中，边搅拌边加入40%-50%的氢氧化钠溶液进行碱化，碱化温度为20摄氏度左右。碱化后，用泵输送物料到立式醚化机中，加入氯乙酸的异丙醇溶液，醚化温度在65摄氏度左右。根据具体产品的用途及质量要求，可以调整碱化浓度，碱化时间，醚化剂的用量和醚化时间等工艺参数
[10]
。
淤浆法因使用大量的有机溶剂作为碱化反应和醚化反应的介质，因此具有许多新特点和优点：粉末状纤维素在异丙醇中充分分散，形成悬浮状，经过碱化反应后生成均匀的碱纤维素，均匀的碱纤维素有利于在取代反应中取代基的均匀分布，同时醚化反应时的醚化剂也可以快速的，均匀的进入到碱纤维素分子间进行醚化反应，制得的羧甲基纤维素钠取代分布均匀，且溶于水后，溶液无混浊现象。反应时使用大量的沸点较高的异丙醇（沸点84.3摄氏度）作为反应介质，溶剂与纤维素的体积质量比较大，同时保持了碱化和醚化反应的溶剂比不变。原料消耗低，碱化剂和醚化剂的用量通过具体的调节，可以控制和减少副反应的发生，节约一氯乙酸的消耗因此在工业上的使用也比较多。1.3.4溶液法
目前，溶液法制备羧甲基纤维素钠仍处于实验室研究阶段，没有投入到工业生产上，主要因为能在保持纤维素分子链结构不变的前提下溶解纤维素的溶剂并不多。1977年就有报道指出在DMSO/PF溶剂体系中，用纤维素钠和乙酸甲酯反应可以制备低取代度羧甲基纤维素钠[4，12]，但由于成本问题以及废液回收等问题，溶液法制备羧甲基纤维素钠仍停留在研究阶段
[4，12，13]
[13]
。淤浆法因其工艺较为先进，
。
上个世纪八十年代，随着纤维素的溶剂体系不断涌现，德国Philipp[14]和美国McCormick[15]分别用N-甲基吗啉-N-氧化物和N，N-二甲基乙酰胺/氯化锂溶剂体系制备出了高取代度的羧甲基纤维素[10]。目前羧甲基纤维素钠的研究和开发主要是针对具有独特性能的CMC新产品的开发，以及对生产工艺的改造和革新。有专利报道指出，在纤维素的碱化期间，加入适量的硼酸盐或亚硫酸钠等可以提高醚化剂的使用效率，使制得的

CMC取代基分布更均匀，更加容易分散[16，17]。
1.4羧甲基纤维素钠的应用
CMC一方面具有很多优异的性能，例如增稠，悬浮，成膜等特性，另一方面，随着
醚化反应的取代度的不同，可以制备很多不同规格不同型号的CMC[19]，可以用于各个行业。目前世界上主要生产国有美国，日本，德国等，生产的不同型号的CMC已经达到300多余种了。目前已被广泛应用于石油行业，食品加工行业和日用化学品等行业[18]。1.4.1食品加工业
羧甲基纤维素钠经联合国粮农组织和世界卫生组织确认为安全，人一日允许摄取量在0-30mg/kg,因此CMC广泛用于食品工业[20]。日本和美国每年分别有800吨和2000吨用于食品加工业。主要用于作为增稠剂，成膜剂，稳定剂，固化剂及增量剂等[21，23]。
作为成膜剂时，CMC溶液和水溶性抗菌剂处理食品表面[22]，生成表面光泽同时具有柔软性和透明性的薄膜[4，23]。作为增稠剂和稳定剂时，既可增加黏度，又起到了稳定食品结构，延长食品的保质期的作用，常用于各种果酱，调味酱，雪糕及各种奶制品中。作为固形剂和增量剂时，用于冰淇淋，面点食品等。所以近些年来，食品级羧甲基纤维素钠的优异性能得到了广泛的应用[4]。1.4.2医药行业
在医疗行业中，羧甲基纤维素钠主要作为针剂的乳化稳定剂，成膜剂和片剂的粘结剂而使用[24]。有文献报道，经过基础实验和动物实验证明了羧甲基纤维素钠作为抗癌药物载体是安全可靠的[26]。在用于治疗肝癌的动脉灌注抗癌药中加入羧甲基纤维素钠，可以明显延长抗癌药物在病灶的滞留时间，增强抗肿瘤的能力，提高了治疗效果[4，26]。
在动物医学上也有广泛的用途，有报道指出，母羊腹腔内滴注1%CMC溶液来预防家畜难产，生殖道手术后发生腹部粘连有显著效果[4，27]。同时，羧甲基纤维素钠还可用于医用敷料水胶体及水凝胶的制备。既能保证创口干燥的同时，也能保护伤口环境的湿度适合，促进伤口的愈合[28]。因此，羧甲基纤维素钠在医药方面有着广泛的应用。

1.4.3石油工业
羧甲基纤维素钠在石油勘探开发过程中起着重要作用。从钻井使用的钻井液，到固井使用的固井液，完井阶段的完井液，以及增产所用的压裂液，都有羧甲基纤维素钠的使用[25]。
同时，羧甲基纤维素钠也可以作为冷却剂和润滑剂来防止钻头的磨损。我国用于石油钻井的CMC可以分为三个粘度品种，即高粘，中粘和低粘三个品种，主要根据油井所在地的地理性质，井深和泥浆的种类来选择CMC的粘度种类和牌号[4，29，30]。当泥浆密度较大时，应选用低粘度，高取代度的羧甲基纤维素钠；当泥浆的密度较小时，则该选用高粘度，高取代度的羧甲基纤维素钠[31]；而粘度中等的羧甲基纤维素钠同时具有提高粘度和降失水的作用，但效果分别比上述两个种类差很多[4]。1.4.4日用化学品工业
羧甲基纤维钠合成后最初的用途是加入到洗涤剂中提高洗涤效率[32]，代替天然明胶，阿拉伯胶等[40]。CMC除了提高洗涤效率，同时也可以保护衣物抗污垢二次沉积，还可以增加衣服的柔顺度，保持衣服色彩的鲜艳度。CMC除了用于洗涤剂中，也可以用于制皂工业中，加入CMC后压制出的肥皂更加的光泽和美观
[9，38]
。羧甲基纤维素钠还可以
用于牙膏，沐浴露以及农药，塑料工业等产品中，主要起乳化和稳定作用；用于蚊香，铅笔，制鞋生产中，主要起到粘结作用；用于泡沫灭火剂中，主要起到稳定泡沫作用[4]。
1.5本课题的内容及意义
1.5.1课题内容
本实验内容主要分为三部分：
(1绪论部分叙述了纤维素醚类发展历史，羧甲基纤维素钠的合成和结构，羧甲基纤维素钠的生产工艺发展，羧甲基纤维素钠的应用。
(2试验部分对羧甲基纤维素钠最佳工艺条件进行探讨，探讨最佳的反应试剂组合；最佳的PH值；最佳的反应试剂的摩尔配比；最佳的醚化时间，最佳的碱化时间，从而得到羧甲基纤维素钠的最佳反应条件。

(3对生成物进行性质分析，通过偏光显微镜进行形貌观察、红外光谱分析生成物所含官能团等。还对整个化学过程的处理做了简单的初步经济分析。1.5.2课题意义
我国对外出口大量的工业级别的CMC[33]，同时进口大量高纯级的CMC应用于食品，医药，化妆品等产业[37]。目前，我国高纯级的CMC很难做到自给自足，因此高纯度的CMC存在着较大的需求量[9]。
经过数十年的发展，虽然国内企业也开始生产制备高纯级CMC[39]，但由于在生产工艺，生产设备上落后于国外企业，国内生产的高纯度CMC与国外生产的高纯级CMC仍具有很大差别[34]。我国国家标准对于高纯级CMC与国外生产的纯度要求，国外纯度要求在99.5%以上，而国内的纯度最高标准为95%[4]。
国内企业为了提高CMC的纯度，对整个CMC的生产工艺做过一些改进措施，例如通过二次加碱法，提高纤维素碱化反应的均匀度；将碱化反应和醚化反应分步分开进行，提高了醚化剂的使用效率，降低了副反应的发生[10]。但从整体效果来看，CMC的纯度与国外产品仍有较大的差距[35]。
目前，我国CMC出口仍然以中低档的CMC为主，价格在5000-6000元/吨。我国进口以高档CMC为主，国外医药级的CMC价格高达50000-60000元/吨，国内生产的纯度最高级的CMC价格为20000元/吨左右[10]。由此我们可以看出，纯度越高的CMC在市场上的价格越高，因此生产制备高纯度的CMC具有广阔的市场经济价值[36]。



第二章实验部分
2.1实验试剂及设备
2.1.1实验试剂
实验所用主要试剂见表2-1
表2-1试验主要试剂
药品名称氢氧化钠一氯乙酸无水乙醇甲基红
纯度等级分析纯分析纯分析纯分析纯
生产厂家
国药集团化工试剂有限公
司
国药集团化工试剂有限公
司
国药集团化工试剂有限公
司
国药集团化工试剂有限公
司
分子量4094.5166269.3
分子式NaOHCH2ClCOOHC2H5OHC15H15N3O2
2.1.2实验设备
实验所用主要设备见表2-2
表2-2试验主要设备
仪器名称电热鼓风干燥箱予华牌循环水真空泵电子分析天平傅立叶变换红外光谱仪
偏光显微镜箱式电阻炉旋转粘度计数显恒温水浴锅磁力搅拌器
型号DHG-9240ASHZ-DⅢFA-2004ANicolet-380XPT-7SRJX-4-9
HH-1
生产厂家
巩义市予华仪器有限责任公司巩义市予华仪器有限责任公司上海精天电子仪器有限公司
美国Thermo公司上海蔡康光学仪器有限公司
江苏樊川电器厂

海浦东物理化学仪器厂


2.2实验内容
2.2.1实验棉花来源
实验棉花是由沈阳纤维素厂张经理友情赞助的，该棉花是精制脱脂棉，杂质含量少，可以制造高纯度的羧甲基纤维素钠。2.2.2实验步骤
实验在500mL的三口烧瓶中进行的，实验步骤如下：
1.用分析天平准确称取脱脂棉5g,然后准确配制14%的氢氧化钠醇溶液50ml,把称量好的脱脂棉浸泡在配好的氢氧化钠醇溶液里，室温下静置3h.
2.把预处理好的脱脂棉放入500ml的三口烧瓶中，按照棉花与氢氧化钠醇溶液1：1的质量比，将配制好的20%的氢氧化钠醇溶液5g放入三口烧瓶中，40℃恒温磁力搅拌2h进行碱化反应。
3.碱化结束后，按照棉花与醚化剂1：1，将50%的一氯乙酸钠溶液5g放入三口烧瓶中，70℃恒温磁力搅拌3h进行醚化反应。
4.将制好的CMC粗制品，先用乙酸中和，然后用乙醇洗涤数次，然后烘干，粉碎，包装初步得到CMC精制品。
14％NaOH醇溶液
CH2ClCOOH
脱脂棉

碱化醚化中和洗涤烘干粉碎包装

图1CMC制备工艺流程图
2.3脱脂棉的含水量测定
试样置于一定温度下干燥，根据其失去的重量与原重量之比计算样品中水分及挥发物的含量。

实验仪器：干燥箱称量瓶
称取一定质量试样，放于恒重的称量瓶中。将此称量瓶放入30℃干燥箱中干燥4h后拿出，称量。样品的水分含量以质量分数w0计，数值以%表示，按公式计算：W0=B/m0×100％式中：
B—试验份干燥后的失重，单位为克（g）；
m0—试验份的质量，单位为克（g）。

2.4生成物的表征
2.4.1形貌测定
采用上海蔡康光学仪器有限公司XPT-7的偏光显微镜观察沉淀物的外观形貌。2.4.2粘度测定
1.原理：用规定的旋转粘度计测定羧甲基纤维素钠溶液的粘度。溶液的粘度与旋转粘度计的转筒在溶液中旋转产生的剪切应力和施加的剪切速率成函数关系。
2.仪器：旋转粘度计：就有测定范围为5mPa.s-50mPa.s,剪切速率为850s-1的转筒。恒温水浴锅：能保持温度25℃±0.1℃。容量瓶：100mL。烧杯：100mL。
3.步骤：称取试样约1g于烧杯中，加水并强烈搅拌使成为可流动的溶液，转移至100mL容量瓶中，每次用少量水冲洗烧杯及玻璃棒数次，冲洗液并入容量瓶中，激烈摇动15min。将试液置于25℃±0.1℃的恒温水浴锅中，保持20min，取出用水稀释至刻度，激烈摇动1min,再置于恒温水浴锅中恒温10min，取出摇动均匀，选用测定范围为5mPa.s-50mPa.s的转筒，用少量试液润湿冲洗转筒和测定容器后，按粘度计实用说明书测定试液粘度，转筒旋转至指针稳定30s后开始读数，以后每隔10s读数一次，直至得到连续五次不变的读数。
4.粘度计算公式：粘度=读数×转筒因子


以两次平行测定结果的算术平均值修约至个位作为测定结果。2.4.3取代度测定
1.原理：经纯化后的羧甲基纤维素钠在700℃±25℃温度中灼烧灰化后得残渣氧化钠，然后用酸碱法滴定氧化钠的含量，并按氧化钠的含量计算其羧甲基的代替度（DS）。
2.仪器：扁形称量瓶（100mL）；箱式电阻炉（SRJX-4-9系列）；分析天平；烧杯（250mL）；干燥箱（能控制温度在120℃左右）；砂芯玻璃坩埚
3.步骤：用分析天平准确称取甲基红试剂0.1g,然后准确称取99.8g蒸馏水，搅拌后静置，甲基红指示剂溶液配好。用分析天平准确称取浓硫酸5g,然后准确量取500mL蒸馏水，搅拌静置，0.05mol/L的硫酸溶液配好。用分析天平准确称取2g氢氧化钠，然后准确量取500ml蒸馏水，搅拌静置，0.1mol/L的氢氧化钠溶液配好。称取1.5克试样于2号或3号砂芯玻璃坩埚内，加入预先预热90%浓度的酒精，连续加5次，以洗虑可溶性盐，最后再加一次无水乙醇洗滤，洗虑后移入温度为120℃的烘箱烘2小时，然后加盖移至干燥器冷却后，迅速准确地称取1克左右于20-25C.C坩埚内，此重量用G表示。再放入高温炉中，升温至700℃时即关闭电门，冷却至400℃以下，移入烧杯内，加100ml蒸馏水和50ml，0.05mol/L硫酸，用去硫酸的数量以V(H2SO4表示。再在电炉上加热缓和沸腾10min，加2-3滴甲基红指示剂液，稍冷，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液滴定至红色恰退，耗用氢氧化钠的数量用VNaOH表示。
4.样品的取代度测定计算公式：代替度(DS=0.162B/(1-0.080B
式中：B—每克样品所含羧基甲基钠毫克当量数。B=（NH2SO4VH2SO4-NNaOHVNaOH）/G2.4.4红外光谱的测定
本实验采用美国ThermoNicolet-380型红外光谱仪来研究生成物所具有的特性及官能团等。采用KBr压片法，将待测试生物与KBr按照1；100混合研磨至均匀，在600Kgf/cm2压力下保持lmin左右压制成透明薄片，供作测试用。

第三章结果与讨论
3.1脱脂棉的含水量分析
由于本实验要严格控制含水量，所以有必要对原材料脱脂棉的含水量进行测定。分别取不同质量的脱脂棉放在干燥皿中，将试样放在30℃的烘箱中，干燥4h，取出称重，计算含水百分量。如下表所示：
表3-1含水量的测定
试样质量(g干燥后质量(g含水量(％
54.68
109.28
1513.79
2017.612
综合以上实验数据可以看出脱脂棉的平均含水量可达10％左右，含水量很高。为了控制该体系的含水量，在配制NaOH醇溶液、醚化剂溶液时水的比例要减少。
3.2生成物的表征分析
3.2.1形貌分析
控制m(脱脂棉:m(NaOH:m(CH2ClCOOH=1:1:1，40%NaOH醇溶液，碱化温度40℃，醚化时间90min，醚化温度70℃，碱化时间90min，在此条件下用偏光显微镜观察脱脂棉、预处理脱脂棉、碱纤维素、生成物的形貌结构如下图：



图3-1不同形态的纤维素钠对比

从图中可以看出：未处理脱脂棉的纤维成束，纤维束表面光滑，结构致密；经过NaOH醇溶液体系预处理后得到的脱脂棉呈碎片分散状，与原脱脂棉纤维束相比，其结构明显变得较为松散，并且其表面更粗糙甚至出现明显的裂痕；经碱化处理得到的碱纤维素，其结构变得更加松散，可以明显看到纤维束表面的裂痕增加，比表面积增大，有利于醚化剂渗透到纤维束内进行醚化反应；本实验最终制得的羧甲基纤维素钠样品，呈卷曲的片状，其结构分散更疏松，质地更为脆硬，显示出盐的特征。3.2.2粘度分析
（1）NaOH浓度对粘度的影响
NaOH浓度和温度直接影响产品的性能。如温度太高，NaOH浓度太大，消耗的NaOH量多，碱纤维素带走的碱量就多，直接影响醚化反应的进行；NaOH浓度高，要求温度也高，一般在室温下(20-25℃即可碱化，如碱液浓度太低，则使碱化不完全，一般选择30%的氢氧化钠溶液即可。取脱脂棉2.5g，碱化2h，醚化4h，醚化温度70℃。不同浓度NaOH所得产品的水溶性及粘度见表2。
表3-2碱液的浓度对产品水溶性及粘度的影响
碱化温度(℃在水中溶解情况粘度(mPa.s
20不溶—
30速溶2.77
35速溶2.92
40速溶3.19
45速溶2.78


从表3-2可以看出：碱液浓度低于20%，不能使纤维碱化完全，导致下步醚化反应不能进行到底；碱液浓度太大，脱脂棉高分子链受到破坏，分子量降低，粘度会降低。（2）碱化时间对粘度的影响
碱化时间长，有利于碱化完全，但生产周期长。一般控制在碱化完全最短的时间为宜。在不同的碱化时间下，取2.5g脱脂棉，NaOH浓度40%，碱化温度在室温下即可，醚化温度70℃，醚化时间4h，结果见下表：
表3-3碱化时间对产品粘度的影响
碱化时间（℃）在水中溶解情况粘度（mPa.s）
1微溶4.72
1.5微溶5.42
2速溶18.3
3速溶7.83
4速溶6.94
由表格可以看出：碱化2h，产品在水中就可达到速溶的效果。
（3）醚化温度对产品粘度的影响
醚化反应是羧甲基中的正碳离子进攻碱纤维素中的氧负离子的亲电取代反应，正碳离子的进攻需要一定的能量。因此反应的温度不能太低，但是如果反应温度过高，则会使有机溶剂的挥发速度加快，加快了溶剂的损耗，同时也对醚化反应产生不利影响。取2.5g短棉，NaOH浓度40%，室温碱化2h，在不同温度下醚化4h，结果见下表：
表3-4醚化温度对产品粘度的影响
醚化温度（℃）在水中溶解度粘度（mPa.s）
15-20不溶—
25-30微溶3.33
30-40微溶5.00
50速溶20
60速溶7.64
由上表可以得出：温度在50℃左右反应最佳，温度太低，反应不完全，温度高乙醇挥发快，反应也不能进行完全，粘度下降。
（4）醚化时间对产品粘度的影响
醚化温度和醚化时间是相互联系的，若醚化温度低则要求时间长；温度高则时间可以缩短。现以50℃作醚化的温度，取短棉2.5g，氢氧化钠浓度40%，室温碱化2h，在不同醚化时间条件下，所得产品粘度见下表：

表3-5醚化时间对产品粘度的影响
醚化时间在水中溶解性粘度（mPa.s）
3不溶—
4速溶9.85
6速溶6.01
8速溶4.36
由表可知：醚化时间过长，粘度会下降，在50℃条件下大约醚化4h即可满足要求。3.2.3取代度分析
（1）NaOH浓度对产品取代度的影响
脱脂棉纤维的碱化程度直接影响醚化产物CMC的品质，纤维素的碱化是将脱脂棉纤维浸渍于一定浓度的NaOH醇溶液中，通过纤维的膨化、扩散、吸碱等过程生成碱纤维素，在这过程中所用NaOH浓度以及浸渍时间对醚化反应影响很大[12]。取短棉2.5g，室温碱化2h，醚化4h，在不同NaOH浓度条件下所得产品取代度度见下表：
表3-6NaOH浓度对产品取代度的影响
NaOH浓度（%）
取代度
100
200
300.01
400.015
500.01

由上表可以看出：当NaOH浓度为50%时,脱脂棉的取代度降低,当NaOH浓度提高到40%时,脱脂棉能够通过反应生成CMC,并且当浓度为40%时效果最好,取代度达到了0.015。另外当NaOH浓度较低时,棉纤维溶胀程度较低,反应均匀性差,不利于碱纤维素的形成,同时NaOH对氢键的破坏作用较弱,导致纤维素碱化不完全,使之在醚化过程中和一氯乙酸不反应,所以无法制得CMC。纤维素的碱化效果会随着NaOH浓度的增加而增大,但当NaOH溶液浓度过高时,则会破坏纤维素分子的纤维长链结构,使纤维素急速降解,制得的CMC品质较差,同时体系中游离碱含量升高,副反应加剧,不利于CMC的制备生产。
所以在用脱脂棉制备CMC的过程中,合适的NaOH浓度为40%左右,在此浓度下既可以保证纤维素能够完全碱化,又不会导致纤维素的急剧降解。
（2）碱化时间对产品取代度的影响
碱化的目的在于恢复并赋予大分子链中羟基的反应能力,使之能进行醚化反应,其中碱化时间对CMC有很大的影响。取短棉2.5g，氢氧化钠浓度40%，在室温下控制不同

的碱化时间，醚化温度50℃，醚化4h，所得产品取代度见下表：

表3-7碱化时间对产品取代度的影响
碱化时间（h）
取代度
10.02
1.50.01
20.002
2.50
30

由上表可以看出：碱化时间为1h时取代度最大,达0.02；这是由于达到一定的碱化时间,才能够使碱液完全渗透到原料内部,使棉纤维最大程度地转化成碱纤维素,有利于醚化的进行,但反应时间过长,取代度反而下降,猜测由于乙醇过度挥发导致。因此选择碱化1h为宜。
（3）碱化温度对产品取代度的影响
取短棉2.5g，氢氧化钠浓度40%，碱化1h，醚化温度50℃，醚化4h，在不同碱化温度下所得产品取代度见下表：
表3-8碱化温度对产品取代度的影响
碱化温度（℃）
取代度
250
300
350.01
400.02
450.013

由上表可以看出：当碱化温度低于30℃时，碱化反应不完全；当碱化温度为40℃时，脱脂棉制得的CMC取代度最大。因为在碱化反应过程中，纤维素与氢氧化钠作用生成碱纤维素的过程是一个可逆的放热过程，当反应系统中热量达到一定程度时，它就使反应朝着逆方向进行，CMC的取代度下降，所以降温有利于纤维素对碱的吸收，并且抑制碱纤维素的水解；但当温度过低时，不利于氢氧化钠在纤维素中的扩散，氢氧化钠无法渗透到纤维素内部，发生碱化反应的几率减少，纤维素碱化不完全，影响CMC的质量。
（4）醚化时间对产品取代度的影响
取短棉2.5g，氢氧化钠浓度40%，碱化时间1h，碱化温度40℃，醚化温度50℃，在不同醚化时间下所得产品取代度见下表：


表3-9醚化时间对产品取代度的影响

醚化时间(h取代度
10.004
1.50.02
20.017
2.50.015
30.011
由上表可以看出：在醚化过程中,醚化前期是氯乙酸在碱纤维素中的分散、渗透过程,延长时间有利于这个过程,但当达到一定程度后,时间的延长对整个醚化前期过程的影响将变的不是很大。而醚化后期则是醚化过程的主反应,醚化反应不完全;时间过长时则主反应受时间的影响开始变小,继续延长时间对整个醚化过程意义不大,而副反应会随时间的延长继续进行,使副反应产物增多,不利于CMC的精制过程,影响CMC成品的质量。在用脱脂棉制备CMC的过程中,醚化时间为1.5h左右,醚化过程效率较高。
（5）醚化温度对产品取代度的影响
取短棉2.5g，氢氧化钠浓度40%，碱化时间1h，碱化温度40℃，醚化时间1.5h，在不同醚化温度下所得产品取代度见下表：
表3-10醚化温度对产品取代度的影响
醚化温度（℃）
取代度
500
600.004
700.009
750.02
800.007

由上表可以看出，随着醚化温度的升高,CMC的取代度先增大后减小,醚化温度为75℃时的取代度最大。因为醚化前期主要是一氯乙酸与游离碱的中和反应及一氯乙酸在碱纤维中的分散、渗透过程,反应温度会升高,该阶段温度控制宜低，若此时反应的局部温度高，醚化反应速度过快，会引起表层效应，使纤维表面形成CMC凝胶层，会阻碍醚化剂向碱纤维素进一步扩散、渗透，不利于CMC的制备；醚化后期主要为一氯乙酸钠与碱纤维素发生亲核取代反应，该反应吸热，升高温度有利于反应的进行，但副反应也随温度的升高而加剧，同时温度过高导致乙醇挥发量大，反应介质减少，不利于反应的进行，故醚化温度选定为75℃。

综上所述：若想制得高粘度的CMC，碱液浓度40%左右，室温下碱化2h，，醚化温度为50℃，醚化时间为4h，在此条件下反应制得的CMC浓度较高；若想制得高取代度的CMC，碱液浓度40%左右，碱化温度40℃，碱化时间为1h，醚化温度为75℃，醚化时间为1.5h，在此条件下制得的CMC取代度较高。3.2.4红外光谱分析
控制m(脱脂棉：m(NaOH:m(CH3COOCl=1:1:1,40%NaOH醇溶液，碱化时间1.5h,碱化温度40℃，醚化温度75℃，醚化时间为1.5h的条件下，生成物的红外光谱分析图如下：
100
80
透射率/%
60
40
20
04000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
波数/cm-1

图3-2生成物的红外光谱图
从图中可看出：脱脂棉经预处理后，非纤维素成分的红外吸收减少，表明预处理后的碱纤维素含量提高，棉纤维素成分减少，预处理脱脂棉在3337cm-1处出现纤维素分子中羟基O-H的伸缩振动吸收峰，在1028cm-1处出现纤维素分子中C-O伸缩振动吸收峰，预处理后的脱脂棉纤维素经碱化和醚化后，红外吸收发生明显变化，醚化后在1590cm-1

和1436cm-1处分别出现明显的羧羰基的非对称和对称伸缩振动吸收峰，说明纤维素分子与氯乙酸钠发生了化学反应，分子中的部分羟基氢被羧甲基取代。
在碱化时间1h,碱化温度40℃，醚化温度75℃，醚化时间分为60，90,120,150,180min的条件下，生成物的红外光谱分析图如下：

180mins150mins
120mins90mins60mins
4000350030002500200015001000500
波数/cm-1

图3-3不同条件下生成物的红外光谱图对比
从图中可以看出：在不同醚化时间下生成物的红外光谱图。峰对应的波数相似。在醚化时间为60，90min时，波数1028cm-1处的峰形是单一的，推断在此处生成的纤维素分子较纯，而在60，90，120，150min时，1590cm-1和1436cm-1处呈多峰状，推断出有两种羧碳基存在；波数566cm-1处的峰在强碱性条件下比较小，比较窄，说明此时生成物中所含的盐较单一。



第四章结论
1.以脱脂棉为原料来制备羧甲基纤维素(CMC的最佳工艺条件为:实验室中适合脱脂棉制备CMC的实验条件:预处理后的棉织物在40℃的40%氢氧化钠溶液中碱化60mni后,进人醚化阶段,醚化温度75℃,80mni,该工艺条件下得到的羧甲基纤维素钠的取代度为0.02。在此条件下制得CMC经烘干，粉碎，包装初步得到纤维素精制品。
2.选择废弃棉织物作为CMC的生产原料,不仅避免了废弃棉织物对环境的污染,而且丰富了CMC的制备原料来源
3.本实验制备的羧甲基纤维素钠取代度不高，分析原因可能有以下几种情况：（1）因为实验室制备CMC是在三口烧瓶中磁力搅拌下进行的，混合不均匀，不充分造成羧甲基纤维素钠取代度不高。
（2）碱化时间过短，没有碱化充分造成羧甲基纤维素钠取代度低。（3）醚化时间过长且温度较高，导致羧甲基纤维素钠的分子链断裂。（4）实验操作中存在误差，造成羧甲基纤维素钠取代度低。（5）烘干时，烘干箱温度高，造成羧甲基纤维素钠的分子链断裂。（6）生成物中杂质太多，羧甲基纤维素钠少，造成取代度

致谢
在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师刘艳辉老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了她的悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神谦虚的个人品质和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。
在实验与撰写论文的过程中，感谢左继成、常军等老师们对我实验的关怀，正是由于各位老师的关怀、帮助和支持，我的实验工作才能顺利完成；实验室许多师兄师姐尤其是智业学姐和杨磊学长的不吝赐教，在实验过程中给予了我许多支持和帮助。我还得到了许多老师、同学的宝贵建议，在此一并致以诚挚的谢意。
感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。
最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢。



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附录A





























附录B
羧甲基纤维素和水之间的相互作用
C.A.Kumsah,G.PassandG.O.Phillips收到1976年1月23；1976年6月23日修订。差示扫描量热仪已被用来研究防止结冰水在一系列的羧甲基纤维素溶液。特别是，分子量的影响，取代度，和粒径进行了研究。结果表明，大量的水与羧甲基纤维素的所有样本相关联的，这表明多层排列的水分子的溶质。取代度的变化对水化有一定的效果，但似乎比分子量的变化不显著。
关键词：水溶液；羧甲基纤维素钠；差示扫描量热计。1.引言
水化的碳水化合物的原因是极性的羟基与溶剂分子的相互作用（1），允许的碳水化合物与水架构适合的构象（2）。随着分子量的这种相互作用的程度的增加，使中性多糖能够结合大量的水（3）。蛋白质的水合作用已被广泛研究，这具有LED的水的相对数量的绑定到聚合物链和极性侧基的思考（4）。它已经表明，结合水可由相邻站点协同作用促进了（6）。更少的信息是在离子化基团对多糖的水化的影响，虽然解离的羧酸酯基团的羧甲基纤维素钠的存在报道导致增加的羟基化（7）。
我们现在已经扩大了我们的研究涵盖了各种羧甲基纤维素钠样品的不同粒径，不同程度的替代，并企图聚合进一步阐明离子化的羧酸基团与溶剂分子的相互作用的贡献。1化学与应用化学系，索尔福德大学，索尔福德M54WT，兰开夏郡，英格兰。
2.实验部分
所有分数的羧甲基纤维素（CMC）被海格立斯公司提供的（美国）和被用于没有进一步的尝试。测量使用珀金埃尔默差示扫描量热仪。在室温下制备，在24小时前进行测量解决方案。样品被迅速冷却到-73摄氏度，然后加热到8编程率范围在-1-20。观察平均摩尔焓△Hf在0摄氏度时的过渡，计算该溶液的总水含量。如果假设所观察到的减少是由于在△Hf的一小部分的水不参与性在融合过程中，然后耐寒水量可以通过△Hf1-△Hf／△Hf1×实验中水的总质量
△Hf1是纯水的焓变热。实验过程中的一个更详细的解释已经给出（3）。


3.结果与讨论
纤维素分子是一种多糖的重复单元β-3-1,4-链脱水葡萄糖单元。每个葡萄糖单元包含三个羟基中的氢原子可以通过羧甲基取代。因此，最大取代度是3，但低取代度的给水溶性聚合物。在图1中的结果，是羧甲基纤维素钠具有0.7取代度和类似的分子量相同的选取的样本，约7×105，但具有不同的粒径，7HCF（约180-850um），7HC4F和7HF（约180-600um），7HXF(小于75um。在图1中的结果，所有的解决方案混合后静置24小时。1表明，在此周期后样品的水化是初始粒径的独立组分。类似的观察在淀粉/水体系C8被研究，其中糊化热被发现的不同粒度小麦淀粉样品是一样的。然而，更广泛水化的是，发现了7HC4F，但该粘度（2500-4500厘泊，1%溶液）比其他样品更高（1500-2500厘泊，1%溶液）。
在图2中的结果显示了较低分子量的影响，然而保持0.7的取代度不变。


图1水量和羧甲基纤维素对粒径大小的影响
这些样品的分子量约8×104的结合水比分子量高的样品明显少（图1），比较高分子量的样品的区别是，低粘性样品7L2P（18厘泊，2%溶液）明显比7LP（25-50厘泊，2%溶液）需要更多的水。对于中等分子量的样品，约2.5×105（图3），因为取代度由0.4增加至0.7水结合量也增加。在取代度是0.9时，结合水量显示增加，但是，该样品（400-800厘泊，2%溶液）比7MCF粘度高。

图2结合水量与低分子量羧甲基纤维素浓度的变化



图3结合水量对羧甲基纤维素取代度的影响
（300-600厘泊，2%溶液）
在图1中的结果视图，这可能是结合水的增加以及较高取代度替代的原因。这就意味着取代度的增加已经对水合反应影响较少，显然通过取代度1.2-0.9样品的比较被确认。在这里，相同粘度的样品在水结合度上无显著差异。
羧甲基纤维素钠的样品的结果与先前的结果一致，这表明分子量重要作用取决于结合水量（3，4，9）。然而活性水与溶质浓度的变化可以作为一个可能的解释，当比较单糖反应，这样的解释不适合大分子多糖。在这样的解决方案溶剂中的摩尔分数没有显着的变化，因此在溶液的活动性方面，溶质的数量和类型改变了。这是通过观察到羧甲基纤维素钠的凝固点的降低的缺乏被确认。一个可能的解释是，除了对羧甲基纤维素钠亲水基团的溶合，有一些溶剂分子内折叠和聚合物分子环的捕集。在这么薄的多层膜的水不会冻结（10），
该效应可能导致多糖分子量的增加。随着浓度的增加，聚阴离子呈不扩展的排列（11），降低程度与溶剂的相互作用，在溶质分子之间的中介分子协同，可能发生在较高浓度时，从而减少亲水性基团可溶质-溶剂相互作用的数量。
当羧甲基纤维素钠7MF和果阿胶被比较时，他们的分子量大约都是2.5×105，中性多糖明显更广泛的水合（图4）。这些观察结果与一些非均匀取代羧甲基纤维素是一致的（12，13）。原来纤维素不水合的结构的留出区域。


羧甲基纤维素与水的相互作用

图4各种多糖结合水的比较

羧甲基纤维素存在提供了允许水化的开放结构，但在目前的工作中没有证据表明增加阴离子的电荷导致束缚水逐渐增加。卡拉胶，另一方面，与瓜尔豆胶更类似，但增加稀释效果有较大的影响，意味着阴离子对稀释有更大的扩展，虽然k卡拉胶比高取代度的λ卡拉胶少水合（图5），区别主要因为分子量的不同而不是电荷的影响。以羧甲基纤维素钠与水相互作用的结果拟合方程式

Ψ是受束缚的每克水溶质的克数，C是每100g水的溶质浓度。因此，logΨ对logC做出了一条直线（图6-8）。k和n值在表1中给定。


图5两组卡拉胶水结合的比较



图6高分子量纤维素钠的结合水的logΨ-1+logC图


图7中分子量纤维素钠的结合水的logΨ-1+logC图


图8低分子量纤维素钠的结合水的logΨ-1+logC图

表1一些羧甲基纤维素钠样品的k值和n值

取代度分子量粒径（um）粘度（cp）k0.77×105180-6002500-4500a50
CMC种类
7HC4Fn0.8

7HF7HXF7HCF7L2P7LF12M8P9M8F7MCF4M6F0.70.70.70.70.71.20.90.70.47×1057×1057×1058×1048×1042.5×1052.5×1052.5×1052.5×105180-600小于75180-8501500-2500a1500-2500a1500-2500a
18b25-50b
400-800b300-600b44.544.544.521.516.528232421.50.650.650.650.650.25c0.650.15c0.550.550.450.4
a1%解决方案b2%解决方案
c两条直线对应的两个n值
在单位浓度里，C=1且Ψ=k,所以表中的k值在这个浓度下不同纤维素样品的结合水量的测量值，并且表明分子量增加结合水程度降低。样品的分子量减少n值减小，是结合水量如何随浓度变化的表明。n的较大值，较大的结合水浓度变化敏感性。这可能产生的聚合物配置的变化，随着浓度的变化，产生分子间的关联程度的变化。低分子量样品的轻微变异行为可能是一个超过极限中介分子协同发展的典型。在产生像高分子材料的聚集行为的情况下。4.确认
感谢达瑞科技有限公司，奥特兰大，乔治亚州经济上的支持。

5.参考文献
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本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/9768d711b307e87101f6969b.html

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