桑枝皮羧甲基纤维素钠的制备及其表征

【摘要】:桑枝皮是一种极具开发潜力的天然再生资源。本研究以桑枝皮为原料,采用100°C高温常压二次碱煮脱胶以及漂白工序,制得了桑枝皮纤维,其中α-纤维素含量为96.14%。化学脱胶后的桑皮纤维中,半纤维素、果胶和木质素等杂质的含量已经非常低了,FT-IR和XRD的结果也证明了脱胶过程中这些杂质的去除。随后对桑枝皮纤维素进行碱化、醚化,通过正交试验,得到了制备羧甲基纤维素钠(CMC)的最佳制备工艺。本实验通过调节醚化温度等工艺条件制备了取代度在0.5~1.0之间的桑枝皮羧甲基纤维素钠,并根据行业标准QB/T 2318-2007《牙膏用羧甲基纤维素钠》检测了CMC的理化指标。FT-IR谱图表明纤维素分子的羟基与氯乙酸发生了化学反应,分子中的部分羟基氢被羧甲基所取代。因此,CMC的晶体结构与纤维素也有所差别,热分解温度为320°C,低于纤维素的380°C,但是仍然高于300°C,具有较好的热稳定性能。由此看来,桑枝皮纤维可以作为一种富含纤维素的原料。 黏度是CMC最重要的技术指标之一,其数值与产品取代度、浓度及时间、剪切速率等因素有关。而这些参数的改变也将会对其应用过程中的稳定性产生影响。本文研究分析了取代度、浓度、时间、pH值、盐浓度等对CMC黏度的影响。结果表明,利用桑枝皮制得的CMC水溶液呈假塑性流体特性,其黏度随产品取代度、浓度的增加而增加,且黏度较高,长时间内可保持黏度稳定。pH=8时,黏度达到最大值,盐黏比随NaCl含量的增加而降低,浓度大于6%时有所回升。由于高取代CMC分子链上取代基分布更均匀,在盐溶液中黏度下降程度小,其抗盐性较好。高取代度CMC(DS=0.97)的酸黏比随着NaCl含量的增加先增大后减小,AVR值在NaCl的浓度为4%左右时达到最大值。各项检测结果显示,用桑枝皮制备的CMC能够达到日用化工中的洗涤剂、牙膏以及纺织品生产应用的标准,可以作为替代棉短绒制备CMC的原料。 在造纸工业中,CMC可加入纸浆内有效提高纸页的物理强度。因为纤维带负电荷,于是CMC应用时需要通过其它阳离子助剂才能吸附到纤维的表面,本实验选用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)与取代度为0.97和0.52的桑枝皮CMC共同使用。结果表明,DS=0.97的桑枝皮CMC样品增强效果比DS=0.52的要好,加入量为0.8 (w/w)%时抗张指数最大,为51 N·m/g;加入量为绝干浆的0.4 (w/w)%的纸页伸长率从纯纸浆的2.35 %增加到2.74 %。高取代度CMC与CPAM共同使用,加入量为绝干浆的0.8(w/w)%时,耐破度提高最多;加入0.4 (w/w)% CMC时,撕裂度和耐折度增加最大。低取代度CMC样品增强效果较差一些。

【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ261.1