羟甲基纤维素的研究进展

背景及概述^[1][2]

羧甲基纤维素（Carboxymethyl Cellulose，CMC）是由天然纤维素经过化学改性得到的一种水溶性纤维素醚。由于羧甲基纤维素酸式结构的水溶性不好， 为了能够更好地对其进行应用，其产品普遍制成钠盐。CMC具有许多特殊性质，如增稠、粘结、成膜、持水、乳化，且本身无毒、无嗅、不易发酵、热稳定性好等特点而被广泛应用于食品、医药、石油、纺织等工业中，誉有“工业味精”的美称。

研究进展^[1]

1. CMC 制备研究面临的问题

提高产品质量和降低生产成本是 CMC 产业永远不变的主体。当前，市场上对 CMC 产品的理化和应用指标提出了越来越高的要求，对取代度、粘度、纯度、酸黏比提出了更高的要求，尤其对产品的结构均匀性有了越来越高的要求。

要满足这些要求，则需对设备、工艺、原料选择不断创新和完善。

1.1 生产原料

近年来，国内外研究者相继开发以非棉、非木材纤维素为原料的 CMC 产品。 王万森， 冯美娟， 李莉， Dapia 和Abdel-Mohdy F A 等，均以秸秆为原料合成了 CMC。杨海燕等以甜菜膳食纤维粉为原料，制备了高粘度的甜菜CMC。除此之外，甘蔗渣、竹子、烟草、造纸污泥、西米等也均被开发作为合成 CMC 的廉价原料。

1.2 加碱的影响

吕少一等人研究了不同碱金属氢氧化物对纤维素羧甲基化的影响。分别以 NaOH、KOH 为碱化剂，利用淤浆法合成 CMC，对纤维素的碱化及羧甲基化进行研究。结果表明，纤维素在 NaOH 溶液中的润胀率、吸附碱量、CMC 的取代度都较在 KOH 溶液中的纤维素都较高， 羧甲基纤维素钾的耐酸性和耐盐性也比羧甲基纤维素钠差。涂志雄改进传统的一次加碱，采用二次加碱法制备 CMC。通过多次试验证实，二次加碱法可提高产品的质量及一氯乙酸的利用率， 明显优于一次加碱法。

1.3 反应介质的影响

不同的有机溶剂反应介质对 CMC 的结构和性能有巨大的影响。王飞俊、邵自强等研究证实了介质对聚阴离子纤维素合成过程中碱纤维素及其醚化物的结构与性能具有很大影响。随着溶剂体系中异丙醇含量的增加，纤维素碱吸附量提高，润胀率增大，醇解程度降低，产品取代度增加，水溶性变好，取代基团一 CHCOONa 在葡萄糖单元环内 C2，C3及 C6 位的分布也更均匀。Heinze 等探讨了以离子液体为混合溶剂制备 CMC 的可行性，产品取代度为 0.49，在制备

较低取代度的羧甲基纤维素钠产品方面具有明显的优势。

2 交联羧甲基纤维素钠的研制

交联羧甲基纤维素钠（Croscamellose sodium）是羧甲基纤维素钠（CMC）在一定条件下进行交联反应而成的一种不溶于水而在水中溶胀至原体积 4~8 倍的交联聚合物， 常用作片剂、胶囊剂的崩解剂。

安徽山河药用辅料股份有限公司是国内交联羧甲基纤维素钠首家生产公司，周卫东，柴翠元等人比较了该公司自制品与进口品的表面形态、沉降体积、保湿性和崩解性。结果显示该公司的自制品与进口品具有相似的性质， 在崩解性指标上更优于进口品， 填补了国内生产交联纤维素钠的空白。张军等人以交联羧甲基纤维素技术开发了适合番茄酱特性的增稠剂， 以环氧丙烷为交联剂建立了羧甲基纤维素交联反应试验。研究证实本试验开发的交联 CMC 适合番茄酱增稠，效果较好。

3 羧甲基纤维素钠接枝共聚高吸水性树脂

高吸水性树脂( super absorbent resin,简称 SAR)是上世纪 60 年代开始发展起来的一种具有强亲水性基团和一定交联度的新型功能高分子材料。高吸水树脂的种类很多，所用原料和合成工艺方法也多种多样。CMC 是重要的改性产品，不仅具有良好的水溶性，也是重要的反应中间体。李建成、李仲谨等以草浆纤维素为原料通过二次碱醚化制备 CMC，在引发剂、交联剂的作用下，与丙烯酸、丙烯酰胺接枝共聚制得具有良好吸水速率和保湿性能的 SAR。这对充分利用农作物秸杆，提高产品的价值提供了新的途径。

梁美玲，彭进平等以水葫芦为原料制备 CMC，通过反相悬浮法合成了水葫芦 CMC/AA/AMPS 高吸水性树脂， 该树脂的吸水率达 1239.7g/g，在 0.9%NaCl 溶液中吸液率为105.5g/g，对含磷酸根和硝酸根离子的溶液吸附率良好。南鹏林,张维磊等以羧甲基纤维素 （CMC）、丙烯酸 （AA）和聚琥珀酰亚胺（KPSI）为原料,通过水溶液聚法制备复合高吸水性树脂（KPAsp/PAA/CMC），产品在人工血和人工尿中的吸液倍率达 211 g/g 和 142 g/g， 在体积分数为 50%的乙醇水溶液中的吸液倍率达 295 g/g，具有重要的应用价值。随着社会经济的发展，人们消费水平的提高，高吸水性树脂的应用领域越来越广阔。以天然纤维素改性得到的羧甲基纤维素钠制备高吸水性树脂必将成为降低高吸水性树脂生产成本，优化工艺条件的研究热点。

主要参考资料

[1] 吴淑茗,柯萍萍,黄俊祥,陈梦霞,许心怡,王玮靖.羧甲基纤维素钠的研究进展[J].化学工程与装备,2018(10):246-247.