天然纤维素具有很多缺点，如相容性差、黏度 低等。为了弥补天然纤维素的不足之处，提高纤维 素的实际应用价值，单改性纤维素虽然改进了天然 纤维素的某些缺陷％其本身仍存在着不足之处，双 改性纤维素兼有两种单一改性纤维素的优良性质， 以双改性后的交联羧甲基纤维素为原料通过交联共 聚反应增强其可塑性，采用溶液共混流延工艺研制 了一种综合性能较好的CCMC/PVA可降解环保型包 装薄膜|21。

 

生产交联羧甲基纤维素的主要原料纤维素是地 球上存在的最丰富的天然再生资源之一，每年生产 数千亿吨。我国是一个农业大国，是秸秆资源最为 丰富的国家之一，秸杆一直是农村居民主要的生活 燃料之一。这些资源长期未得到合理的开发，世界 每年被利用的秸杆等农林废弃物不足2%1\我国是 世界第一位水稻生产大国，每年有大量的稻草作为 副产品生产出来，这些稻草大多用作燃料或直接在 田间焚烧，即是资源浪费，又污染环境。因此，实现秸秆资源化利用是农业可持续发展战略的需要[M。

 

1试验材料与方法 1.1试验材料与设备羧甲基纤维素，扫描电子显微镜实验室自制t5|; PHS-3C型pH 计，梅特勒-托利多有限公司提供；JJ-1型电动搅 拌机，金坛市国旺实验仪器厂产品；HITACHI-S- 3400N型扫描电子显微镜，日立仪器公司提供； DGG-9070A型电热恒温干燥箱，北京北方利辉试验 仪器设备有限公司提供；SHZW2C型RS-A型真空 泵，上海鹏富机电有限公司提供；乙醇、氢氧化钠、 环氧氯丙烷、醋酸、异丙醇等，均为分析纯。

 

1.2试验方法1.2.1羧甲基纤维素的制备方法取10.00 g干燥后的CMC倒入500 mL三口瓶 中，然后加入80 mL 95%的乙醇-水溶液，搅拌 10 min;用NaOH溶液调所需溶液的pH值，室温碱 化60 min;逐滴加人需要量的环氧氯丙烷，温度控制在一定温度，搅拌下反应规定时间；反应完毕后 用36%醋酸中和至中性，抽滤，然后用80%的异丙 醇_7尺溶液洗涤3次，最后烘干，称量\1.2.2羧甲基纤维素的制备工艺流程 95%乙醇1NaOH —i环氧氯丙烧一i 36%醋酸一i羧甲基纤维素—混合-碱化-改性—中和—冷却—抽 滤洗漆—抽滤—洗涤—抽滤—烘干—冷却—粉碎—过筛— 称质量—溶解—黏度测定。^ 80%的异丙醇-7JC溶液 1.2.3样品黏度测定方法准备称取2 gCCMC样品，加人蒸馏水，配制质 量分数2%的CCMC溶液，充分混合均匀，得到黏稠 溶液，常温条件下固定转速10 r/min，采用Brookfield 黏度仪测定溶液黏度。

 

1.2.4单因素试验方法⑴交联温黏度的影响。10.00 g CMC, 80 mL 体积分数95%乙醇水溶液，用NaOH调节溶液的 pH值至9,环氧氯丙烷的用量是CMC质量的5%， 反应时间2 h，反应温度分别为55, 60, 65, 70, 75 L 测定羧甲基纤维素交联改性后的黏度，确定最佳温 度范围。

 

(2)环氧氯丙烷的用量对黏度的影响。称取 10.00 g CMC, 80 mL体积分数95%乙醇水溶液，用 NaOH调节溶液的pH值至9,反应温度根据上组试 验选择最佳温度，反应时间2 h,环氧氯丙烷用量分 别为CMC质量的3%, 4%, 5%, 6%，7%。测定羧 甲基纤维素交联改性后的黏度，确定最佳环氧氯丙 烷量的范围。

 

(3)pH值对黏度的影响。称取10.00 g CMC, 80 mL体积分数95%乙醇水溶液，环氧氯丙烷用量和 反应温度为根据上2组选择最佳值，反应时间2 h， pH值分别为7, 8, 9, 10, 11条件下反应，测定羧 甲基纤维素交联改性后的黏度，确定最佳pH值范围⑷时间对黏度的影响。称取_名CMC，80 mL 体积分数95%乙醇水溶液，pH值、环氧氯丙烷用 量、反应温度为根据上3组选择最佳条件，反应时 间分别为1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 h,测定羧甲基纤 维素交联改性后的黏度，确定最佳时间范围。

 

1.2.5交联羧甲基纤维素的的制备试验方案及优化在单因素试验的基础上，设计了4因素5水平 二次回归正交旋转组合试验。4因素分别为交联温 度、环氧氯丙烷用量、pH值和交联时间，数据处理 采用SAS 8.2统计软件进行数据处理回归方程的推导 及等高线和响应面的生成，从中揭示出各影响因素 与交联羧甲基纤维素黏度之间的内在规律。

 

正交试验因素与水平设计见表1。

 

1.2.6担描电镜分析方法将干燥后粉末样品用导电胶固定在样品台上， 经真空喷金后，放人HITACHI-S-3400N型日立扫描表1正交试验因素与水平设计编码值石温度 0/V;环氧氯丙 烷用量/%厶时间"rain厶pH值275.07.02.5010.0172.56.52.259.5070.06.02.009.0-167.55.51.758.5-265.05.01.508.0^,=(^-70)/2.5X2=(Z2-6)/0.5X3=(Z^2)/0.25X4=(ZA-9)/0.5电镜下观察并拍照。

 

2结果与分析2.1单因素对交联羧甲基纤维素黏度的影响2.1.1交联温度对黏度的影响交联温度对黏度的影响见图1。

 

由图1可知，当反应温度为65 1时，产品交联 改性后的黏度最高，这是因为反应温度升高一方面 加快反应速度，另一方面环氧氯丙烷分解速度也加 快。当反应温度高于65 T时，加快了反应介质乙醇 溶液的挥发和环氧氯丙烷分解速度，也有可能羧甲 基纤维素开始糊化。

 

2.1.2环氧氣丙烷的用量对黏度的影响 环氧氯丙焼用量黏度的影响见图2。

 

由图2可见，随着环氧氯丙烷用量增加，产品 交联度增加，当环氧氯丙烷用量高于6%时，随着用量增加，产品黏度降低。可能是环氧氯丙烷发生水 解等副反应而下降〇 2.1.3 pH值对黏度的影响 pH值对黏度的影响见图3。

 

9pH值图3 pH值对黏度的影响由图3可见，羧甲基纤维素交联改性后的黏度 随着pH值的上升有所提高，当PH值高于9时黏度 反而下降。因NaOH过多会产生副反应，环氧氯丙 烷在碱性条件下和OH-水解，存在副反应，消耗环 氧氯丙烷，交联效果不好而黏度下降。

 

2.1.4时间对黏度的影响时间对黏度的影响见图4。

 

由图4可见，在一定的时间范围内，竣甲基纤 维素交联改性后的黏度随时间的延长而迅速提高; 但当反应时间达到2.5 h时，随着时间的增加反而黏 度下降。可能由于2.5 h内主要是羧甲基纤维素和环 氧氯丙烷的交联反应，而后可能产生副反应，破坏 了改性产物的结构。

 

2.2羧甲基的正交试验结果与分析根据单因素试验结果设计了 4因素5水平二次 回归正交旋转组合设计试验。

 

正交旋转设计试验方案及结果见表2。

 

以羧甲基纤维素的黏度为F值，得出交联改性温表2正交旋转设计试验方案及结果编号Ziz,z4表观黏度y编号Zxhz,ZA表观黏度K172.56.52.259.51.236197072.091.200272.56.52.258.51.206207052.090.924372.56.51.759.51.108217062.591.097472.56.51.758.51.116227061.591.003572.55.52.259.51.068237062.0100.956672.55.52.258.51,137247062.081.205772.55.51.759.50.911257062.091.223872.55.51.758.51.108267062.091.168967.56.52.259.51.089277062.091.2471067.56.52.258.51.210287062.091.2211167.56.51.759.51.042297062.091.1891267.56.51.758.51.079307062.091.1971367.55.52.259.50.872317062.091.2471467.55.52.258.51.131327062.091.2521567.55.51.759.50.683337062.091.2601667.55.51.758.51.076347062.091.1891775.06.02.009.01.226357062.091.1551865.06.02.009.00.958367062.091.234度、环氧氯丙烷的用量、反应时间以及溶液的pH值 的编码值为自变量的四元二次回归方程为：F=1.215 2+0.051 8X,+0.068 8Z2+0.042 3X3- 0.064 7^4-0.031 5Z,J,-0.031 5J,Z2- 0.040 0X^2-0.001 1X^3-0.002 IX^- 0.042 0^^3+0.035 4J,Z4+〇.〇48 9Z^4+0.013 5^4-0-034 4^4-t检验方差分析见表3。

 

对回归方程失拟性检验：f,=26_61>FM, (1421)= 3.03,差异极显著0相关系数/?2=S@/S.& =0.946 6。 ^=1.49W截距11.215 1670.011 194108.56