羧甲基纤维素钠(Sodium Carboxymethyl Cellulose,简称CMC)是一种重要的纤维素衍生物,可作为增稠剂、乳化剂、悬浮剂、稳定剂等,广泛应用于食品、医药、石油钻井、洗涤剂、造纸、涂料和纺织等社会工业中。CMC的性能受其取代度影响较大。取代度(Degree of Substitution,简称DS)是指纤维素大分子链中葡萄糖单元上羟基被羧甲基钠基团取代的数目。取代度越高,CMC水溶液的抗霉性、耐盐性、耐酸碱等性能更好,在活性染料印花、电池、高盐溶液体系等方面则具有更高的应用价值。中国是产竹大国,竹笋产量位居世界第一。竹笋壳作为竹笋的外衣,有望成为纤维素制备的一种重要来源。本文选择以福建毛竹笋壳为原料,首先对毛竹笋壳的化学成分进行定量分析,确定了纤维素的相对含量。通过分析得到毛竹笋壳中纤维素的相对含量为35.02%,占总含量的1/3以上,并且木质素的相对含量较低,有利于脱胶的进行,使得毛竹笋壳具有很高的开发应用价值。然后采用化学脱胶的方法制取α-纤维素含量大于90%的毛竹笋壳纤维素。通过SEM和XRD等测试结果证明,经过化学脱胶处理后,毛竹笋壳中大部分的杂质被去除,纤维素和纤维素束变得明显柔软和弯曲,有利于后续的羧甲基化改性。然后以提取得到的毛竹笋壳纤维素为原料,进行羧甲基化改性。在直接以氯乙酸为醚化剂的未掺碱醚化工艺的基础上,首次提出掺碱醚化工艺,即在氯乙酸中掺入部分碱以形成氯乙酸钠／氯乙酸的混合物再进行醚化反应,考察对比了两种工艺的醚化效率和CMC取代度。通过实验研究和理论推测、以及FTIR、 SEM、XRD等测试表征结果证明,采用掺碱醚化工艺,醚化剂的有效利用率提高,使得更多的醚化试剂渗透和扩散进入到纤维素了内部,更多的纤维素结晶结构被破坏,转变成无定形区,制备得到取代度为1.432的CMC产品,属于高取代度的CMC。选取竹子纤维为改性原料进一步验证了掺碱醚化工艺的优越性和可推广性。最后考察了掺碱醚化工艺中碱化剂用量、混合醚化剂中氯乙酸用量、混合醚化剂中掺碱量、醚化反应温度以及醚化时间等因素对毛竹笋壳CMC取代度的影响。并结合响应面试验设计对工艺条件进行优化,最佳工艺条件下CMC的取代度达到1.457。