纤维素是天然存在的天然可再生自然资源。据专家统计,全世界每年使用天然生物生产数千亿吨纤维素。但是,纤维素的利用还没有得到充分的开发,造成了巨大的资源和能源浪费。纤维素是由D-吡喃葡糖苷与β21,4糖苷键或作为n个D2-脱水葡萄糖酸酐(脱水葡萄糖)的聚合物连接形成的线性聚合物。分子式为(C6H10O5)n,含有三个活泼的羟基,酯化和醚化可生成纤维素酯和纤维素醚两类纤维素衍生物。纤维素衍生物由于其优异的性能而在工业上具有广泛的应用。
1纤维素衍生物
1.1纤维素醚衍生物
可以用作粘合剂的纤维素醚衍生物主要是甲基纤维素(MC),乙基纤维素(EC),羧甲基纤维素(CMC)和羧乙基纤维素(Car2bo乙基纤维素,CEC)等。 MC是通过甲基氯或硫酸二甲酯与纤维素在碱存在下的反应而获得的,也是通过纤维素和甲醇在脱水剂存在下的反应而得到的,产物是灰白色的纤维状粉末,不溶于乙醇,乙醚,但溶于冰醋酸,在水中溶胀成半透明的胶体溶液。 EC主要由醚化纤维素氯化物制成,本品为白色颗粒状热塑性固体,具有乙氧基含量变化的性质。在0. 7?1.3 EC醚化度有水溶性。 CMC是由一氯乙酸与纤维素在碱作用下反应生成的,当醚化度为1.0?1.3时,溶于碱溶液,醚化度在0.4以上时溶于水。 CMC为白色纤维状粉末或颗粒,无臭,无味,易溶于水,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,具有良好的附着力,分散性,乳化性,扩散性粘性好,成膜性能好。 CEC是由环氧乙烷与纤维素在碱作用下反应生成的,当每种葡萄糖基环氧乙烷的反应活性在0.64以上时,产物为水溶性的;反应性在0.05?0.4,生产碱溶性物品。
1.2纤维素的酯衍生物
用作粘合剂的纤维素酯衍生物主要是硝化纤维素(NC)和乙酰纤维素(AC)。也称为硝酸纤维素的硝化纤维素是通过用不同比例的硝酸和硫酸的混合物处理纤维素而获得的。该产品呈淡黄色,具有约10%的氮气外观。 NC配制胶粘剂时,需要适当地配合树脂,增塑剂,溶剂和添加剂。缺点是易燃,长期的光线会变成明快的颜色。 AC也可用作粘合剂,与NC相比,其优异的阻燃性和耐久性,但耐湿性和耐候性差。
2纤维素衍生物粘结剂应用
2.1在牙膏行业的应用
牙膏由奶油基,容器和包装组成。
乳膏基料是润湿赋形剂,粘合剂,研磨剂,洗涤发泡剂,香料,甜味剂,功能性添加剂和其它助剂和纯水的复杂混合物。牙膏中的固体粉末沉淀在液体中的速度与液体的粘度成反比,也与液体的流变学和稳定性成反比。做粉末在液体中的稳定分散取决于粘合剂以改变液体的流变性。牙膏中常见的粘合剂是羧甲基纤维素钠(SCMC)
,CEC或其复杂。 SCMC既是牙膏中的润湿赋形剂,又是一种粘结剂,不仅保护了乳膏基质,保持了基质的流变性和触变性,而且保持了基质的稳定性,使其成为稳定的悬浮剂。
在膏体的填充过程中要求膏体稠度较低(减少填充摩擦,提高生产效率),而且填充后也要有较高的一致性,即CMC溶液即要具有一定的假塑性和触变性。适量的CMC满足这个要求[。
2.2在造纸工业中的应用
涂布纸加工是造纸工业的一个重要分支,纸张涂布加工是造纸整理的重要组成部分,主要是为了提高造纸的表面性能,提高纸张的适应性;提高纸张强度和耐水性,耐油性,赋予纸张摄影发展,记录拷贝,防锈防腐,防静电导电和装饰性能。涂布纸是一种涂料,粘合剂,涂料后得到的助剂,涂布装置被应用于纸处理表面的纸。 SCMC具有良好的保水性,粘附性,分散性和悬浮性,是降低涂料粘度,改善涂料流动性的理想涂料。 SCMC也有防止霉菌的作用[5]。 用SCMC和聚乙烯亚胺的质量比为3:1的混合物和聚乙烯醇处理纸显着提高了纸的耐折性。
除了具有粘合剂涂层粘合剂的作用外,还应具有控制涂料的流动性,保水性,纸张光泽,油墨吸收等重要功能,所以用油漆配方除以合成胶乳作为粘合剂除了主体,还必须添加其他辅助粘合剂以满足不同的功能要求。目前国内外常用的辅助粘合剂有:CMC,淀粉,酪蛋白,大豆蛋白,丙烯酸共聚物,聚乙烯醇(PVA)等,特别是淀粉,CMC较多,有的使用PVA或丙烯酸共聚物作为增稠涂料,保水剂。周锐等[6]对四种辅助粘结剂对涂料流变性能和涂布纸进行分析比较,结果表明,四种辅助粘结剂中,CMC具有最佳的保水性能,其次为淀粉,PVA保水性为较差的;使用CMC和丙烯酸共聚物作为辅助粘结剂涂料具有良好的流变性能,涂料为假塑性流体,非常适合高速涂布机涂布,PVA的流动性差,一般不宜用于刮刀涂布; CMC较易溶解,甚至可以在高速搅拌分散液中直接加入到粉体分散体中;含有CMC的涂料在纸张上具有较高的印刷光泽度,较少的油墨消耗,但具有低孔隙率的致密涂层。
2.3在制药行业的应用
更常用于制药工业的纤维素衍生物粘合剂是羟丙基甲基纤维素(HPMC)和乙基纤维素(EC)。
HPMC是纤维素分子和羟丙基和甲氧基醚化的产物,分子内置换基团是醚。无臭,无味,无毒,可溶于冷水,在热水中糊化。 HPMC的粘度较低(5?50 Pa·s)可用作粘合剂,增粘剂和悬浮剂;高粘度(4000?1 000000 Pa·s)的HPMC可用于制备混合基质缓释片,缓释胶囊,亲水性凝胶基质缓释片阻断剂[7]。 HPMC本身没有治疗作用,但对改善药物的溶出有很大的作用。以HPMC为粘合剂,溶液浓度一般控制在3%?4%,可以解决一些品种溶解速度慢的问题。山东鲁南制药[8]在开发新产品复方氯唑沙宗薄膜时,用3%HPMC代替10%淀粉糊作粘合剂,优化生产工艺,缩短分解时间,解决溶出度低的问题。李延华等[9]在实验中考察了不同浓度的HPMC胶粘剂对溶出度的影响,结果表明,虽然用5%HPMC胶粘剂溶解度低于表面活性剂,但片面好于后者,并溶出至药典标准可以应用于实际生产。沉慧峰等[10]测定HPMC粘结剂和胰淀素(0.5G)的溶出度。结果表明,在5%HPMC水溶液中,30分钟后阿司匹林的累积溶出率为89.71%,阿司匹林在糊精中的累积溶出率仅为40%?50%。
EC是最广泛使用的不溶于水的纤维素衍生物之一[11]。它被广泛用作缓释制剂的载体和微胶囊,涂膜形成材料等,并且可以广泛用作制备固体分散体的载体材料,药物 - 树脂缓释制剂和缓释药物电影[12]。在医学上C也常用作成膜和保护涂料,以及粘合剂和填料[13]。 黄景林等[14]选用乙基纤维素作为缓释材料,制备了粘附微球,具有良好的粘附性和缓释效果,甲硝唑生物黏附微球。 吴芳等[15]采用高效液相色谱法测定川芎嗪川芎嗪药物渗透介质的浓度,考察药物通过胶囊体内影响因素的影响。 结果表明,用11%EC 45mPa·s溶液制备的胶囊体在24 h内仍能保持不渗透性。 随着制备的胶囊体的EC粘度的增加和EC溶液浓度的增加,EC胶囊的抗渗性逐渐增加。
2.4在烟草行业中的应用
在烟草行业中,国产卷烟滤嘴粘接剂聚醋酸乙烯酯乳液,硅酸钠和羧甲基纤维素钠等品种,效果最好的是羧甲基纤维素钠盐水溶液]。一般将100?110份水加热至50℃以上,然后将9?10份羧甲基纤维素钠盐分批加入热水中,不断搅拌至总溶解。中国在制造烟草再制造烟草中广泛使用CMC作为粘结剂和成膜物,并在烟梗末端混合后,制成薄片。 CMC的使用有干法和湿法两种。目前国内大部分生产干法加。
(1)烟叶和烟梗粉,(2)羧甲基纤维素,(3)保湿材料(甘油,糖),(4)层状胶,等等)。根据CMC的性质,通常在中性和碱性条件下使用。在酸性较强的环境中,由于钠离子的下落,CMC会逐渐降低粘度和使用功能,所以普通CMC制片不好,抗拉抗撕性好。为了改善片材的物理性能抗拉强度,韧性性,减少破碎率,应使用烟草专用的CMC。 烟草特异性CMC是在普通CMC的生产反应过程中添加的交联剂,以桥接无水葡萄糖基纤维素上的三个羟基的桥联反应。 “醚键”,“氢键”与内酯相连接,形成耐酸网络结构,是一种复合型CMC。
2.5在印刷行业的应用
在平版印刷和制版过程中,版面保护是保证印刷质量的关键。 长期以来,平版印刷业多采用进口阿拉伯胶。 阿拉伯胶有夏天酸坏版的缺点,还没有适应现代印版的技术要求。 在印刷行业AD21型胶印应该是。
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