反應體系為堿性，水的存在的使一氯醋酸（鈉）發生如下的水解副反應：

由于上述這些副反應，一方面堿和醚化劑，降低醚效；另一方面導致產物中含有羥乙酸鈉、乙醇酸和更多的鹽類雜質，影響純度，造成產物純化的困難。

CMC的制造可分為兩大類，即以水為反應介質的水媒法和以有機溶劑為反應介質的溶媒法。水媒法與溶媒法又分幾種方法（見表2-2）。按上述分類的反應模型見圖4-1。

表2CMC的制造主法及分類

圖2-1CMC各種制造方法相圖

在水媒法中，堿纖維素的外圍，在水溶液包圍中，苛性鈉、氯乙酸鈉呈溶解狀態，與內部的堿纖維素進行反應。在a型溶媒法中或在b型溶媒法中，以水媒法的形式又在某外圍苛性鈉溶液與非相溶性的溶媒呈包圍狀態，而溶媒中的氯乙酸與苛性鈉接觸時，生成氯乙酸鈉，如同水媒法一樣進行醚化反應。而c型溶媒法則介于水媒法和a、b型溶媒法之間，但有根本區別的不同形態。主要是在沒有水相的狀態下，苛性鈉與醚化劑接觸，形成氯乙酸鈉，再與堿纖維素反應。由于反應類型不同，反應特征也不同，生成物也就有差異。

（1）水媒法（aqueous medium process）水媒法是早期生產CMC的一種工藝方法，它是將堿纖維素與醚化劑在存在的游離堿和水的進行反應，堿化和醚化過程中，體系不存在醇等有機溶劑作反應介質的方法。水媒法設備比較簡單、投資少、成本低，可制取中、低檔產品用于洗滌劑、紡織上漿、膠粘劑和石油工業等，經精心的工藝設計，還可制出適用于牙膏的高檔CMC產品，該種工藝至今仍被一些工廠使用，具代表性的間歇式和連續式水媒法生產工藝如下：

①間歇式（batch process）水媒法制造CMC的基本過程如圖2-2。

纖維素堿液ClCH2COONa

圖2-2水媒法制造CMC基本過程

經典的間歇式水媒法于1940在德國I.G..Farbenindustrie公司的Kalle工廠使用，推出了稱為Tylose HBR的產品，其工藝流程示意圖如圖2-3。

圖2-3水媒法（間歇式）CMC流程示意

1—浸漬壓榨機；2—齒形軋輥；3—粗粉碎機；4—水平盤式粉碎機；5—堿纖；6—捏和機；7—轉鼓；8—艾里希粉碎機；9—CMC；10—木儲倉；11—包裝

后來為解決產品質量、使用性能和運輸等問題，增加了甲醇洗滌和干燥工序，并改用酸中和過量的堿，與目前使用的工藝相近。

②連續式（continuous process）美國的Wyandotte化學公司于1947年完成了用一氯醋酸生產CMC的連續式工藝研究和中試，生產出商品名為Carbose的CMC產品投入市場，該工藝的生產流程圖如圖2-4。

圖2-4Wyandotte化學公司連續法Na-CMC生產流程圖

1—粉碎的纖維素；2—纖維素料箱；3—斗式提升機；4—螺旋葉片式混合器械；5—攪拌混合箱；6—螺旋輸送器；7—除塵旋風分離器；9—堿液儲槽；10—堿稀液釋槽；11—堿液計量桶；12—分配泵；13—轉子流量計；14—氯醋酸儲槽；15—一氯乙酸溶解罐；16—過濾器；17—酸溶液儲槽；18—酸溶液計量桶；19—霧化噴嘴用空氣；20—出料螺旋輸送器；21—出料螺旋輸送器；22—濕CMC稱量桶（去儲放熟成）；23—熟成后濕CMC；24—撕碎機；25—螺旋輸送器；26—氣體燃燒室；27—閃蒸干燥器；28—冷卻分道；29—冷卻風道；30—末級旋風分離器；31—包裝料倉；32—干CMC（去包裝工序）；33—塵罩；34—通大氣安全排風管；35—風機；36—二級旋風分離器；37—風機；38—集塵器；39—細粉塵；40—氣體燃燒室；41—流出分塵旋風分離器；42—風機（兼用于冷卻反應器）；43—粉塵

③水媒法CMC粗制品的精制為了提高水媒法制造CMC產品的純度和質量，在上述基本工藝方法的基礎上，可增加精制工序，以大大提高產品的質量。CMC粗制品的精制主要有硫酸酸洗精制法和甲醇水溶液洗滌精制法。甲醇水溶液精制法是將CMC粗品用百分之70~80甲醇水溶液，在液比10~15的室溫條件下洗滌，洗滌次數視產品檔級要求而定，操作方法與溶媒法生產CMC的精制相同。硫酸酸洗精制法是用一定濃度的硫酸水溶液浸漬CMC粗品，將水可溶性的Na-CMC轉變為水不溶的酸性H-CMC，除去多余廢酸液后用凈水充分洗滌以除去其中的鹽類雜質，然后用碳酸鈉中和，將H-CMC重新還原為Na-CMC。主要生產工序是酸化，水洗和中和。

（2）溶媒法溶媒法也稱有機溶劑法（solvent process），是在存在有機溶劑作反應介質（稀釋法）條件下進行堿化和醚化反應的工藝方法。按反應稀釋劑用量的多少又分為捏和法（又稱面團法 dough process）和淤漿法（slurry process）。捏和法所用有機稀釋劑量為纖維素量的2.0~3.0倍（體積對質量之比），淤漿法所用有機稀釋劑量為纖維素量的10~30倍，反應固體物在體系中成漿粥或懸浮狀態，故又稱懸浮法。

溶媒法以有機溶劑為反應介質，反應過程傳熱、傳質迅速、均勻，主反應加快，副反應減少，醚化劑利用率（醚效）可較水媒法提高百分之10~20，反應穩定性、均勻性提高，使產品取代度、取代均勻性和使用性能大大提高。

溶媒法與傳統水媒法比較可省去纖維素堿浸漬、壓榨、粉碎、老化等工序，生產周期縮短，但溶媒法使用大量有機溶劑，物耗提高，并需增加有機溶劑的分離、回收裝置、成本較高。由于CMC的品級多，質量要求不同，應用范圍廣，所以至今國內外CMC的制造仍處于水媒法和溶媒法并存的局面。

溶媒法CMC制造過程示意圖如圖2-5。

圖2-5溶媒法CMC制造過程示意圖

典型的以乙醇作為反應介質的溶媒法工藝流程如下圖2-6。

圖2-6以乙醇為反應介質的溶媒法工藝流程圖

1—捏和機；2—中和洗滌器；3—配醇槽；4—漿粥泵；5—離心機；6—提升機；7—貯料斗；8—拉碎機；9—螺旋加料器；10—耙式真空干燥器；11—吸料機；12—旋風分離器；13—雙鏈帶加料器；14—錘式粉碎機；15—旋風分離器；16—星形加料器；17—混和筒；18—包裝機；19—輸送帶；20—乙醇蒸餾塔；21—乙醇冷凝器；22—乙醇回收槽；23—離心泵

2.3 用途

（1）用于合成洗滌劑及制皂工業合成洗滌劑是最早使用CMC的領域。因CMC具有乳化及保護膠體的性質，所以它是合成洗滌劑最好的活性助劑之一。CMC在洗滌過程中所起的作用是防止污垢的再附著。

在制造肥皂時，加入適量的CMC，可大大提高肥皂的質量，其機理和優點除與應用于合成洗滌劑相同處，還可使肥皂柔韌，便于加工壓制。

（2）用于石油、天然氣的鉆探、掘井等工程在石油、天然氣的鉆探和掘井等工程中，深井井壁易于失水，引起縮徑、崩塌等現象，使鉆機常受阻礙，影響工程的順利進行，甚至半途而廢。因此，必須配制具有適宜密度、粘度、觸變性、失水量等數值的泥漿，以保證鉆機的正常運轉。而鉆井泥漿的上述參數又隨著地區、井深、泥漿類型等條件而變化。而泥漿中使用CMC能調節這些物理參數，使之更適合于各工程的需要。其主要作用是：

①含CMC的泥漿能使井壁形成薄而堅、滲透性低的濾餅，使失水量降低。

②在泥漿中加入CMC后，能使鉆機得到低的初切力，使泥漿易于放出裹在里面的氣體，同時把切碎物很快充于泥坑中。

③鉆井泥漿和其它懸浮分散體一樣，具有一定的存在期，加入CMC后能穩定而延長存在期。

④含有CMC的泥漿，很少受霉菌影響，因此，毋須維持很高的PH值，也不必使用防腐劑。

⑤含CMC的泥漿，穩定性良好，即使溫度在150℃以上仍能降低失水。

⑥用CMC作鉆井泥漿洗井液處理劑，可抗各種可溶性鹽類的污染。

高粘度、高取代主工的CMC適用于密度較小的泥漿，低粘度高取代度的CMC適用于密度大的泥漿。先用CMC應根據泥漿種類及地區、井深等不同條件來決定。

（3）用于紡織、印染工業紡織行業將CMC作為上漿劑，用于棉、絲毛、化學纖維、混紡等織物的經紗上漿；在人造纖維織物的印花色漿中，一般含有高沸點清溶劑、染料、水及足夠的增稠劑，CMC既是增稠劑又是乳化劑，它可使染料和高沸點溶劑及水均勻混和，還可穩定染料懸浮體，防止貯存時發生沉降和形成泡沫；CMC還可應用作為織物的整理劑。

（4）用于造紙工業CMC在造紙工業中可作紙面平滑劑、施膠劑。在紙漿中加入百分之0.1~0.3的CMC能使紙張增強抗張力百分之40~50，抗壓破裂度增加百分之50，柔性增在4~5倍�？纱�替乳酪素，使紙質均勻，印刷時油墨容易滲入，使邊緣清晰。在使用CMC水溶液處理過的紙上，涂上鐵、鉛等金屬鹽的溶液，可制成防水防油紙、離子交換樹脂紙等，供特殊用途。

（5）用于硅酸鹽工業CMC在陶瓷工業中，可做毛坯有膠粘劑、可塑劑，釉藥的懸浮劑、固色劑等；將CMC應用于建筑工程上，如在混凝土施工時，加入CMC后可減少失水，起緩凝作用，既便于大規模施工，又能提高建筑物強度。

（6）用于食品工業CMC無嗅、無味、無毒，易于溶解，能長期保存不腐敗，粘度高，保形力強，所以在食品工業中得到廣泛應用。如在加工果醬、糖法、果子露及辣醬油時作為粘性劑的增量劑；用于點心食品可使組織均勻、細致、外觀美觀；用于制造冰淇淋時作為穩定劑；用于制造檸檬、葡萄等飲料及半流體狀態的易酸敗的食用油脂時作為固形劑；還可作為薄膜形成劑用于蔬菜、水果、蛋及茶葉的表面處理，使之長期保持原色澤及風味。

（7）用于醫藥工業CMC在醫藥工業中可作為各種針藥如青霉素、鏈霉素的乳化穩定劑；各種乳膏的基料，片劑的膠粘劑，X光透視用硫酸鋇、氧化鈦的分散劑，還可用于修補牙齒、制作輕瀉劑、止血劑、貼粘劑及避孕藥等。

（8）用于日用化學品工業及其它工業在牙膏、護膚膏、洗發香波中CMC可作為穩定劑、乳化劑，起調節粘度、穩定泡沫、增強去污能力的作用，并使品質細膩。CMC又是蚊香、鞋幫、紙盒、鉛筆、煙草薄片制作的理想膠粘劑。

另外，CMC還可用作皮革的上光劑、著色劑；電影膠片及照相底片的表面處理劑；橡膠漿穩定劑；泡沫滅火劑的泡沫穩定劑；濃藥及塑料工業的分散劑、穩定劑、乳化劑；在涂料工業中可作上膠劑或用于粘度調節；在甲醛生產與貯存中可用作阻聚劑；此外，在船舶、電子管、浮游選礦、電焊條、水產冷藏及金屬加工等部門都可使用CMC。民用中CMC可作糊料。

總之，CMC用途廣、適應性強，是許多工業部門不可缺少的原料和輔助材料，同時，又是工業用糧的代用品，因此，在國民經濟中占相當地位。

2.4 帶羧甲基基團的混合醚類

羧甲基羥乙基纖維素（CMHEC）綜合了HEC作為表面保護的優異鹽相容性和CMC懸浮穩定性，尤其是高粘度類型，與CMC相比較，CMHEC在酸性或強堿性介質中的穩定性有很大的改善。

羧甲基羥乙基纖維素可用HEC或CMC淤漿法工藝的一段或二段反應模擬裝置來生產。二取代基的DS值可按任意需要的比例調節，甚至在低羧甲基DS值（0.3）和低羥乙基MS值（0.4）時，產品也能完全溶于水。CMHEC相對于CMC而言，對酸和電解液的穩定性提高了是因為其羥乙基基團作為隔離基團作用和含有一種可溶性氫氧化物結構。因此，不會被鋁鹽所凝結，但由于鋁離子的強交聯作用在中性溶液中產生強凝膠；凝膠可通過加酸或堿消除。所有這些性質使CMHEC在石油生產中非常有用，例如，在鉆井泥漿或完全井液中使用。CMHEC在工業中的重要性將日益提高。