(1)一步法

一步法是在借鉴纤维素醚化反应的一些经典反应(如Williamson醚化反应、碱催化烷氧基化反应、碱催化加成反应等)的基础上发展起来的。CMC大分子结构与纤维素类似，大分子葡萄糖环上一般都含有未羧甲基化的羟基，且CMC为水溶性，能够克服纤维素的非均相反应的缺点与阳离子单体可在水溶液中实现均相大分子侧基反应，从而可能制得性能较好的CMC阳离子化衍生物。能与CMC发生侧基反应的特定官能团有很多，以下举几例：

但实际上常用的有以下两类。

①环氧型侧基反应环氧型阳离子单体以水(可含也可不含有机溶剂如乙醇、丙醇等)为分散介质，在碱的催化作用下，与CMC中未羧甲基化的羟基进行均相反应，发生类似碱催化烷氧基化的反应，使阳离子单体成功接枝到CMC大分子链上，从而得到水溶性的阳离子化衍生物。

②SN2取代反应季铵型阳离子单体以水(可含也可不含有机溶剂如乙醇、异丙醇等)为分散介质，在碱的催化作用下，与CMC中未羧甲基化的羟基进行均相反应，发生类似Williamson醚化的反应。

(2)分步法

西南石油学院冯琳曾经通过分步法制备CMC阳离子化衍生物：利用羧甲基纤维素的羧酸根基团先与甲醇发生酯化反应，然后再与N-羧甲基胺发生Mannich反应，最后烷基化得到阳离子化的羧甲基纤维素。此方法步骤繁多，需合成较多中间体，成本高，所以有关的研究报道并不多见。

①实例1：羧甲基纤维素季铵盐的制备

蒋刚彪等以十四胺、环氧氯丙烷为原料，合成长碳链季铵盐环氧丙基二甲基十四烷基氯化铵(MEQ)与羧甲基纤维素(CMC)接枝，合成两性高分子表面活性剂(MEQCMC)。其具体合成步骤如下。

a.二甲基十四胺的制备置25mL乙醇于四口瓶中，加入十四胺15g，加热搅拌使其溶解，移入恒温水浴，55℃左右滴入18～20mL甲酸，恒温搅拌数分钟，升温至63℃，缓慢滴加15～20mL甲醛，80～83℃恒温回流2h，用40% NaOH中和至pH值为10～12，静置分层，取上层液体减压蒸馏除去乙醇得淡黄色液体二甲基十四胺15.6g。

b.环氧丙基二甲基十四烷基氯化铵(MEQ)的制备取二甲基十四胺12g(0.05mol)置四口瓶中，加入60mL溶剂，剧烈搅拌升温55℃，缓慢滴加5.5g(0.06mol)环氧氯丙烷，保温回流数小时，减压蒸馏除去残余环氧氯丙烷及溶剂，得浅黄色膏状物MEQ。

c.CMC季铵化反应3.0g CMC置四口瓶中，加入50mL溶剂、0.75g KOH，60℃下搅拌0.5h，分批加入MEQ 5.5g，在一定温度下保温数小时，冷却，以丙酮沉淀，乙酸中和至中性，90%乙醇洗涤，60℃真空干燥得羧甲基纤维素季铵盐MEQCMC。

②实例2：两性高分子TOPCMC的制备

a.EPTO的制备在装有搅拌器和温度计的四口瓶中加入9.6g(0.03mol)三辛胺，10mL介质，搅匀，移入水浴加热。当达到一定温度时，搅拌下缓慢滴加2.8g(0.03mol)环氧氯丙烷，恒温搅拌数小时，冷却后减压蒸馏除去残留的环氧氯丙烷，即得季铵化剂EP-TO。

b.TOPCMC的制备称取6.0g CMC置于带有搅拌器、温度计的四口瓶中，加入一定体积的反应介质，搅匀，加入所需碱溶液，恒温搅拌1h后，再加入一定量的EPTO，65℃下恒温搅拌5h。结束反应，用乙醇洗涤，乙腈纯化，60℃真空干燥，即得产物TOPCMC以三辛胺、环氧氯丙烷制备季铵盐，再接枝到羧甲基纤维素上，可获得有很高黏度稳定性和表面活性的新型两性高分子。

③实例3：阴离子羧甲基纤维素的季铵化

张黎明等通过在碱性条件下用阴离子型羧甲基纤维素(CMC)与3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMAC)结合进行季铵阳离子化从而合成两性纤维素。其合成步骤如下。

a.CHPTMAC季铵化剂在装有搅拌和温度计的四口瓶中，加入44.9%的盐酸三甲胺水溶液，当水浴加热到35℃时，搅拌下缓慢滴加等摩尔含量为98%的环氧氯丙烷，滴完在该温度搅拌1h，将所得混合物进行减压蒸馏(除去残留环氧氯丙烷)，即得CHPTMAC季铵化剂。

b.CMC季铵化将称量的CMC分散于100mL反应介质中，搅拌均匀后加入所需的碱溶液通氮搅拌30min，然后加入一定量的CHPTMAC溶液，于60℃再通氮搅拌120min。用丙酮沉淀、洗涤，乙腈纯化、40℃真空干燥、粉碎，即得CMC季铵化产物。并研究了CMC原料的取代度、碱的种类和用量、CHPTMAC的用量对季铵取代度和季铵化反应效率的影响。研究发现：季铵取代度和季铵反应效率随着CMC取代度增大而减小；产物的季铵取代度随着CHPTMAC用量的增加而增大，而季铵化效率却随着CHPTMAC用量的增加而减小；在其他反应条件相同时，用KOH代替NaOH对二者都无明显影响，但产物的季铵取代度和季铵反应效率随着KOH的用量呈先增大后减小的变化趋势。

文章来源：《水处理化学品手册》

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