反應溫度和時間的影響之醚化階段
一氯醋酸與堿纖維素間的醚化反應是復雜的化學反應,包括一氯醋酸與堿的中和反應、一氯醋酸鈉與堿纖維素的親核取代反應,前者是放熱反應,后者需給予能量使一氯醋酸鈉離解出高能正離子與堿纖維素反應生成醚。所以,總的要求是高溫醚化。溫度的控制必須從化學平衡、化學動力學和纖維素纖維的特殊結構加以考慮,可分為醚化初期、中期和后期加以考慮。
醚化初期,主要是醚化劑(一氯醋酸)與游離堿的中和反應和在羧甲基纖維素鈉中的分散、滲透,反應系統溫度升高,這一階段溫度宜低,時間宜較長以利于滲透和分散均勻,因為堿對纖維素的親和力大于一氯乙酸(鈉)對纖維素的親和力,醚化劑對堿纖的擴散不快,如果此時反應溫度高,醚化反應速度過快,一方面引起局部反應,一方面在纖維表面生成的CMC膠粒將阻礙醚化劑對堿纖的進一步有效的擴散、滲透和反應,產品將不可能是均勻取代的。溫度過低,羥丙基甲基纖維素初期反應生成的一氯乙酸鈉晶體,處于堿纖維素外部,醚化反應開始后才能溶解,這時已難于很好滲透進堿纖中進行反應,醚效和反應均勻性都受影響。這個階段的溫度可控制在40—55攝氏度間。
醚化中期,是醚化反應的主要階段,一般加熱升溫至60攝氏度以上。
醚化后期,由于醚化反應中期主副反應的迅速進行,此時醚化劑濃度已大大下降,聚合度及其分布對羧甲基纖維素鈉的影響生成的CMC不斷擴散出來,體系粘度增太,可將溫度升至75攝氏度左右以便充分利用醚化劑,提高醚效和取代均勻性。整個醚化反應時間可在1—2小時內調節。
堿化和醚化反應過程影響因素復雜,堿纖維素的形成具體的配比、反應溫度、時間都必須結合原材料,設備和反應操作環境進行小心調控,優化工藝提高產品質量。