羟乙基纤维素的合成及应用.doc

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1、羟乙基纤维素的合成及应用羟乙基纤维素（HEC）是一种非离子型的水溶性纤维素醚。外观为白色至淡黄色的无毒、无味纤维状或粉末状固体。被广泛应用于石油开采、日用化工、建筑、涂料、高分子聚合等领域，近年来在医药方面的应用也越来越得到重视。1生产工艺1.1气相法和液相法气相法和液相法这2种生产工艺都需预先制备碱纤维素，将纤维素于20℃左右浸渍于18%（质量）左右的NaOH中脱脂、醚化反应后经过中和、洗涤、干燥、粉碎，获得最终产品。合成HEC的主要反应方程式如下：a．碱活化反应[C6H7O2(OH)3]n+nNaOH[C6H7O2(OH)2ONa]n+nH2O该反应先在纤维素分子中葡

2、萄糖单元的伯羟基然后在仲羟基上发生碱化，使纤维素分子间的氢键力减弱或被破坏，碱化后的纤维素溶解于高浓度的碱液中。b.醚化反应在上述碱纤维素溶液中加入环氧乙烷，随即发生醚化反应：OC6H7O2(OH)2OH·NaOH+CH2CH2C6H7(OH)2OCH2CH2OH醚化的产物可以和环氧乙烷进一步反应，或使侧链增长，或使侧链数目增加。（1）气相法气相法又分为直接气固法和真空气固法。①直接气固法制HEC的生产过程：棉纤维脱脂、挤干，与环氧乙烷在44～46℃下直接反应1～2小时制取。该法过程简单，但产品粘度太低。②真空充氮气固法制取HEC的生产过程：把反应器抽成真空，充氮两次，加

3、入环氧乙烷，在真空度9.064×104Pa、27-32℃下反应3～3.5小时得到产品HEC。此法虽然生产过程简单，但环氧乙烷消耗量大，反应时间较长，最终产品成本高。工艺框图见图1。NaOHN2EO醚化粉碎压榨浸渍棉纤维素醇洗离心分离干燥粉碎成品图1真空充氮气固法生产HEC工艺流程图（2）液相法碱化与活化：将棉絮剪碎后，用2%的NaOH蒸煮60min，再加80℃水洗涤3～4次，然后烘干；碱化后的棉絮用18%NaOH浸渍，活化温度25-40℃，30min后压榨出碱液；醚化：将活化的羟乙基纤维素加入稀释剂中（常用的稀释剂有丙酮、异丙醇、叔丁醇或它们的混合物，产物在稀释剂中保持不

4、溶），而后加入环氧乙烷。反应一定时间后，用乙酸中和反应物至PH值6～7；然后加入乙醇进行洗涤3～4次脱盐；m(棉纤维):m(乙醇)=1:10；最后挤出产品的液体，然后将产品在70℃干燥5～8h，即得产品羟乙基纤维素。其工艺框图见图2EO醚化压榨碱化棉纤维成品粉碎干燥洗涤中和洗涤溶剂溶剂醋酸图2液相法生产HEC工艺流程图液相法生产HEC的成本低，产品质量高，生产过程易于控制，目前大多数生产厂都采用此工艺。1.2超声波法气相法原料环氧乙烷消耗大，成本高。目前已趋向淘汰；两步液相法相对于气相法原料单耗有所降低，但是碱化时耗碱过多，废碱液的处理排放仍然是一大难题。因此开发HEC生

5、产的新工艺，简化工艺流程，降低环氧乙烷消耗量，缩短反应时间，提高产品质量，具有重要的现实意义。而近几年来，超声波作为一种新的能量形式用于有机化学反应，不仅使很多以往不能进行或难以进行的反应得以顺利进行，而且它作为一种方便、迅速、有效、安全的合成技术大大优越于传统的搅拌、外加热方法。实验结果表明，在羟乙基纤维素的合成过程中使用超声波，反应时间缩短了近1/2，所得产品完全能达到美国实验与材料协会的HRC分析方法，即ASTMD2364-89所规定的指标要求。而且反应条件简单，易于工业化生产。实验结果表明：（1）超声波用于羟乙基纤维素的合成的最适宜工艺条件为：超声波辐射时间在40

6、～50min，辐射强度30KHz,原料配比m(Cell):m(EO)为1:1.2，醚化温度50±5℃。在此工艺条件下，醚化率可达81%；（2）将超声波用于羟乙基纤维素的合成，反应时间仅为45min，而传统的液相法为90～120min，反应时间缩短了一半，反应温度降低了30～40℃，而醚化率提高20%。且工艺简单，易于工业化生产。2应用2.1医药方面潜力可挖羟乙基纤维素(HEC)在国内的规模化生产是一个“迟到”的项目。HEC是一种高弹性的非离子聚合物，对氧气传输有较好的屏障阻隔作用，它能够与许多原辅料配伍。在国外，HEC在制剂中的应用已非常广泛，但是国内生产的HEC系列产品

7、主要被用于化妆品等的工业生产，还没有药用级别的HEC辅料在药剂中的应用。随着制剂技术的发展，药用级别的HEC辅料的潜力应该被很好地挖掘出来。（1）眼部给药系统的赋形剂眼部给药系统（ODS）有溶液或混悬液滴眼剂、眼膏剂、眼膜剂3个主要剂型。它们存在药物易损失，生物利用度低等问题。设计理想的眼部给药制剂是一项颇具挑战性的工作。用可附着于眼组织的生物黏合性聚合物传送药物是一个有发展前景的新技术。此类材料以凝胶形式被置于眼内，可使药物的滞留时间延长到24小时以上。可选择的材料有聚乙烯醇（PVA）、纤维素类衍生物、葡聚糖类衍生物等。利用