纤维素百科讲解：纤维素衍生物粘合剂的应用概况

     纤维素是自然界广泛存在的可再生的天然资源,据专家统计,全球每年利用天然生物可生产数千亿吨的纤维素。然而纤维素的利用尚未充分开发,造成资源及能源的巨大浪费。纤维素是由D2吡喃葡萄糖酐以β21, 4苷键相互连接而成的线形高分子,或看成是n个D2葡萄糖酐的聚合物(即失水葡萄糖) ,分子通式为(C6H10O5 ) n  ,含有3个活泼的羟基,经酯化和醚化可生成纤维素酯和纤维素醚2大类纤维素衍生物。纤维素衍生物因其本身的优良性能,作为粘合剂在工业中有着广泛的应用。

     1 　纤维素衍生物

     1. 1　纤维素的醚类衍生物

     可作粘合剂的纤维素醚类衍生物主要有甲基纤维素(Methylcellulose,MC)   、乙基纤维素(Ethylcellulose, EC) 、羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,   CMC)和羧乙基纤维素(Car2boxyethylcellulose,  CEC)等。MC是由氯甲烷或硫酸二甲酯与纤维素在碱存在下反应而得,亦可由纤维素与甲醇在脱水剂存在下反应而成,产物为灰白色纤维状粉末,不溶于乙醇、乙醚,但溶于冰醋酸,在水中溶胀成半透明胶状黏性液。EC主要用氯乙烷醚化纤维素而成,产物为白色粒状热塑性固体,性质随乙氧基含量而变化。醚化度在0. 7～1. 3的EC具有水溶性。CMC是由一氯醋酸与纤维素在碱作用下反应生成,当醚化度为1. 0～1. 3时,可溶于碱液,醚化度在0. 4以上时可溶于水。CMC为白色纤维状粉末或颗粒,无臭、无味、易溶于水,呈透明胶体溶液,水溶液呈中性或微碱性,不溶于酸、甲醇等有机溶剂,具有良好的粘接力、分散性、乳化性、扩散性及黏性,成膜性能良好。CEC是由氧化乙烯与纤维素在碱作用下生成,当每个葡萄糖基上的氧化乙烯反应度在0. 64以上时,产品为水溶性;反应度在0. 05～0. 4时,产品为碱溶性。

    1. 2　纤维素的酯类衍生物
               
    用作粘合剂的纤维素的酯类衍生物主要有硝酸纤维素(Nitrocellulose,NC)和醋酸纤维素(Acetylcellulose,  AC)  。硝酸纤维素又称纤维素硝酸酯,由纤维素经不同配比的硝酸2硫酸混合液处理而得,该品呈微黄色,外观如纤维,含氮量约为10%左右。NC配制粘合剂时,需适当配合树脂、增塑剂、溶剂和助剂等。其缺点是易燃,长期光照会变色发脆。AC亦可用作粘合剂,与NC相比,其耐燃性和耐久性极好,但耐湿性和耐候性较差。

    2　纤维素衍生物粘合剂的应用
 
    2. 1　在牙膏工业中的应用
               
    牙膏是由膏基、容器和外包装组成。

膏基是一个复杂的混合物,它是由润湿赋形剂、粘合剂、摩擦剂、洗涤发泡剂、香味剂、甜味剂、功能性添加剂与其他助剂及纯水组成。牙膏中的固体粉末在液体中沉降分离的速度与液体的黏度成反比,也与液体的流变性和稳定性有关。为使粉末稳定地分散在液体中,要靠粘合剂来改变液体的流变性。牙膏中常用的粘合剂是羧甲基纤维素钠盐(Carboxymethylcellulose sodium,SCMC)
 、CEC或其复配物。SCMC在牙膏中既是润湿赋形剂又是粘合剂,既能保护膏基水分,保持膏基的流变性和触变性,还能保持膏基稳定性,使其成为稳定的悬浮液]。

    在制膏灌装过程中要求较低的膏体稠度(减小灌装摩擦力,提高生产效率)   ,而灌装后又要有较高的稠度,即希望CMC溶液具备一定的假塑性和触变性。适量的CMC能满足这一要求。