3MC的制造
MC的制造是将纤维素与碱液作用生成碱纤维素，在一定的压力下与氯甲烷反应得到粗MC，经分离、洗涤、干燥、粉碎、包装即得成品。MC的制造方法有气相法、液相法和均相法3种。
（1）气相法（gaseous methyl chloride process）经粉碎、老化的碱纤维素与循环的氯甲烷气反应，反应压力较低（4.9×105Pa左右），由于是气—固相反应，反应不均匀，取代度和醚效低。
（2）液相法（liquid methyl chloride process）将碱纤维素悬浮于液态氯甲烷中反应，由于氯甲烷沸点低（常压下23.6℃），为使其在反应中保持液态，反应压力高（如70℃下反应压力为1.7×106Pa），使醚化过程处于液—固相反应状态，反应较均匀，取代度和醚效都较高。
（3）均相法先将纤维素在DMSO/PF非水溶剂系统中溶解，生成羟甲基纤维素，然后以NaOH和碘仿（CH3l）作醚化剂，使羟甲基侧链上的羟基甲基化，该种方法处在实验室试验阶段，如能实现均相法醚化，产品均一性和其它性能将会大大提高。
工业上较典型的工艺是德国Kalle公司的液相二步法和美国Dow化学公司的制备方法。
3.1甲基化反应
纤维素的醚化反应是先由纤维素与碱和溶剂化剂（水）相互反应制成碱纤维素后，再由碱纤维素与醚化剂反应而制成纤维素醚。生产甲基纤维素所用的醚化剂有氯代甲烷或硫酸二甲酯。目前工业化生产一般都采用氯代甲烷而不用硫酸二甲酯。反应过程是温和的放热反应，反应所生成的热量由壳体夹套中冷却液除去。在反应过程中伴随着生成副反应。其主反应如下，其平衡常数为5×10-10（以二甲基纤维素为例）。
碱纤维素氯代甲烷二甲基纤维素
同时过量的氯代甲烷与碱反应产生副反应如下：
平衡常数为4×10-4，当甲醇浓度在反应釜中较多时，即产生副产物甲醚。按下列反应式进行，平衡常数为2×10-3。
这3种反应（甲基化，生成甲醇和生成二甲醚）是少量的吸热反应，但由于稀释和碱的中和而发生热量，因此总的反应是放热的。
3.2碱纤维素的制备方法和设备
纤维素不能直接与醚化剂起反应，必须与溶胀剂和溶剂化剂为碱纤维素后才能顺利地起醚化反应。常用的溶剂化剂为水，溶胀剂为NaOH。
一般30%浓度的氢氧化钠水溶液用于制备碱溶性醚类和低取代度的水溶性醚类，35%~76%浓度的水溶液用于制备较高取代度的水溶性醚类，每个吡喃葡糖残基至少有2分子的氢氧化钠用于制备碱溶性醚类的碱纤维素；3或3个以上分子的氢氧化钠对每个吡喃糖残基，用于制备较高的水溶性或有机溶剂可溶的醚类。在纤维素醚化过程中，重要的是氢氧化钠或其它溶胀剂必须均匀渗透于纤维素中。
所用的纤维素应当为精制的棉短绒或木浆。α纤维素含量需要高，无硬皮、不结块，无金属和能均匀地吸收水和氢氧化钠溶液。要求它在铜乙二胺溶液中0.5%浓度的粘度为40~60 mpa•s。
碱纤维素最典型的制备美国道化学公司制备取代度1.6~1.8甲基纤维素的碱纤维素是将木浆粕（1.25份）和50%NaOH水溶液（2.5）份在Sigma型浆的撕碎机中于60℃捏和20min来制备。然后压榨至2.8：1的压比。
德国习惯上以浸渍和压榨的方法来制备甲基纤维素用的碱纤维素。浸压机具有分离板，并有可动的前部，对它可施加水压，先将纤维置放置于叶片之间，然后将42%NaOH慢慢加入，经浸渍后，将纤维素浆粕压至（2.6~2.7）：1的压比（即2.6~2.7倍于原纤维素的质量），其中NaOH的含量为0.7：1和水：纤维素比为0.9：1.在浆粕中的NaOH含量略高于排出的液体，然后将碱纤维素扯碎。
另据报道美国杜邦公司有将碱纤维素从浆液中经滚筒连续排出水。亦有用齿轮箱的蜗杆沿螺旋轴往复挤送；碱纤维素可在分批设备中甲基化或由蜗杆送入连续反应哭。
3.3甲基纤维素的生产工艺及设备
甲基纤维素的制备工艺，根据所需的产品在性能上的要求不同而有所不同。
甲基化反应一般都在具有夹套、搅拌浆和衬镍的高压釜中进行，釜中的工作压力可达表压1.2~1.5Mpa，而大多数制备工艺的压力在0.4~0.5 Mpa。
甲基化反应的终点所达到的NaOH浓度，决定甲基纤维素所需得到的取代度。一部分反应剂与NaOH起反应，最后的碱浓度取决于开始时的浓度，生成的水，加入的NaOH量和消耗的NaOH，在大多数有效的反应中，为NaOH浓度跌至30%和取代度增至DS=2.0以上时反应就停止。
水作为NaOH的一种溶剂和载体，作为醚化剂的稀释剂以利于渗透、促进醚化反应，是不可缺少的。换句话说即在无水的情况几乎不进行醚化。但在水的存在下，搅拌的形成和搅拌程度以及反应温度对取代度均有影响。另外，醚化效率是随着水的浓度增加而降低。这是因为一部分反应剂水解为副产物；也由于作为溶胀剂的碱浓度是作为动力推动整个纤维素的醚化反应的，所以水的增加致使碱浓度降低，这就减弱了醚化反应的推动力，促使醚化效率降低。
甲基化反应的效率是指醚化剂氯代甲烷的利用率而言的；对碱溶性甲基纤维素约为70%~80%，而对水溶性甲基纤维素则为40%~50%。
（1）碱溶性甲基纤维素的生产工艺低取代度MC（DS=0.1~0.9，即甲氧基含量2%~16%）可溶于2%~10%NaOH水溶液中，这类纤维素醚可由碱纤维素与氯代甲烷反应来制备，先将6s（指聚合度，它是用落球粘度计测定不同聚合度的精制棉短绒时测得的相应落球时间）、15s、600s的棉短绒于15~35℃与27.5%~45%NaOH水溶液处理来制备含有NaOH对纤维素的质量比为0.35~0.60的碱纤维素，然后将该碱纤维素于35~75℃与氯代甲烷（对纤维素的质量毕业0.15~0.5）进行反应4~10h，直至反应压力降至0。这产物以含有足量酸的热水洗涤和中和残余的NaOH，干燥得成品。该产品含有甲氧基0.9%~13.5%，在4%碱溶液中能完全溶解。可用于织物上浆和印染浆料中，也可用于服装永久性上胶可形成相似于赛璐珞的薄膜。
（2）水溶性甲基纤维素生产工艺在常用的设备中制备MC，而所用的氯代甲烷可少于常用的数量（质量不大于1.5~3倍于空气中干燥的纤维素）。例如将8份精制棉纤维素于22~24℃浸渍于210份33%NaOH水溶液中，压榨至约20份后，投入高压釜，抽真空后，加入248份液体氯代甲烷，在4h内升温至50℃，在此温度下保持1h，然后于4h内升温至70℃，蒸馏除去过量的氯代甲烷，以热水洗涤除去NaCl或生成的甲醇，干燥后得7.7份白色纤维状产品，甲氧基含量33%。
中取代度水溶性二甲基纤维素也可采用二段法来生产高粘度产品，主要的优点是反应周期短。先将碱纤维素以常法与过量氯代甲烷处理而得甲含量为14%~21%的产品，然后添加碱液和加入一定量的氯代甲烷，最终得到含有甲氧基29%~34%的甲基纤维素。
（3）有机溶剂溶解的甲基纤维互的生产工艺有机溶剂溶解的取代度DS=2.1以上的MC制备方法，采用二段醚化步骤，所采用的碱纤维素中，含有NaOH的质量为纤维素的0.8~1.1倍，含有水为纤维素的0.28~0.38倍，在醚化过程中含有氯代甲烷1~4倍，第一段反应得甲取代度为1.5~1.9的甲基纤维素，在第二段醚化反应过程中加入足量的固体NaOH，使其含量（包括原来的含量）增加至纤维素质量的1.1~3倍，继续醚化至NaOH浓度至少降约55%（但不要低于30%），反应结束，分离所形成的均匀取代的甲基纤维素，并进行后处理即得产品。
3.4甲基纤维素的分析方法
甲基纤维素的常规分析项目有甲氧基含量、粘度、水份、灰份（以硫酸盐计）、氯化物（以NaClyf ）、碱度（以NaOH计）、铁分、重金属（以铅计）酸值和相对密度等，在“美国材料检验学会标准”（ASTM）中有“甲基纤维素测定的标准方法”可作参考。
甲氧基含量的测定方法是改进的Zeisel法，于1956年采纳于ASTM。
碱溶性甲基纤维素（DS=0.1~0.9）的甲氧基含量在2%~16%范围内；水溶性甲基纤维素（DS=1.5~2.0）的甲氧基含量26%~32%；有机溶剂溶解的甲基纤维素（DS=2.1以上）的甲氧基含量在36%以上。以此可根据应用上的要求来决定成品的甲氧基含量的范围。
粘度用包氏（Ubbelodhe）粘度计，以2%甲基纤维素溶液于20℃时来测定。碱溶液甲基纤维素以4%NaOH溶液配制2%甲基纤维素碱溶液，而水溶性甲基纤维素则配制2%的水溶液。以下列公式求得以mpa•s计的粘度。
毛细管内径根据所测定的甲基纤维素粘度高低来决定。例如低粘度15mpa•s、25mpa•s、100mpa•s、400mpa•s的品种，所用毛细管内径分别为1.5mm、1.8mm、2.4mm、3.2mm。高粘度1500mpa•s和4000mpa•s的品种分别为5mm和6mm。
特性粘度的计算可由它的2%水溶液于20℃以经验公式计算。
粒状甲基纤维素=0.34；
纤维状甲基纤维素=0.71；
粘度单位为mpa•s。
关于甲基纤维素中甲氧基取代的分布，可经水解后，以定量的纸上色层分析法来测定。也可以气液分配色层分析法进行测定。
甲基纤维素可由红外光谱来鉴别。主要谱带为：
2.92μm羟基；34μm弱C—H变形；
6.86μm对称甲基变形；7.3μmC—H变形；
8.8~9.4μmCO强；10.62μm特性甲基变形；
11.7~12μm为其它谱带。
4纯化
甲基化反应后的粗MC，由于制备过程发生的副反应，含有多余的碱、氯化钠、甲醇、甲醚等副产物，可利用MC的溶解性能，采用絮凝纯化的方法来提纯。也可使用多价无机酸、多元羧酸、硫酸钠水溶液等除去MC中的副产物。
5用途
甲基纤维素根据它具有的各种特性，很早已用于各工业部门，例如它可配制高粘度的溶液，而它的表面张力小于水，以及它的优良润湿性和分散性，因而可作增稠剂、悬浮剂、分散剂等；它有良好的成膜性，所成的膜具有优良的韧性、柔曲性和透明度以及强的粘结力，因此可作为成膜剂和胶粘剂，它并具有对动物、植物和矿物油腊的不透性，可作为理想的耐油脂的表面成形。
羟丙基甲基纤维素
羟丙基甲基纤维素（HPMC）是一种重要的混和醚，属非离子型、水溶性聚合物，无嗅、无味、无毒，可用在食品、医药、日用化工、涂料、聚合反应和建筑等方面，作为分散悬浮、增稠、乳化、稳定和胶粘作用等。
羟丙基甲基纤维素在有机溶剂中的溶解性较甲基纤维素、羟乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素等优越，且在水溶液中的絮凝温度也较甲基纤维素高得多，因而在60年代后在某些工业方面逐步采用羟丙基甲基纤维素替代原来使用的纤维素醚来改进各种工业产品的质量，特别合成树脂方面，如氯乙烯、苯乙烯和丙烯腈的聚合，以及氯乙烯—偏氯乙烯、氯乙烯—丙烯腈、氯乙烯—聚醋酸乙烯和聚丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS）的共聚中作为分散剂来得到更疏松、粒形均匀和加工性能更好的产品；在医药工业方面用于各种剂型中作为成膜剂、增稠剂、阻滞剂、缓释剂、乳化剂和悬浮剂等。使各种剂型的药剂能更良好地分散均匀或坚韧不碎或有缓释作用，或乳化稳定不分层等。在涂料、建筑、食品、纺织、印刷和采油工业等方面业已开始应用，并且其范围还在不断扩大。国际市场上以美国以道化学公司以Methocell HG为牌号的商品，销售面为最广，其它还有Methofas PM和TC-5等牌号的商品，各种牌号都有不同粘度的产品品种，如：Methofas PM450，Methofas PM1500和Methofas 4500等（其中数字代表产品的粘度范围）来满足应用上不同的要求。
1羟丙基甲基纤维素的性能
羟丙基甲基纤维素是属非离子型纤维素混合醚中的一种品种与离子型甲基羧甲基纤维素混合醚不同，它与重金属不起反应。由于羟丙基甲基纤维素中甲氧基含量和羟丙基含量的比例不同和粘度不同，就成为在性能上有差别的多个品种，例如，高甲氧基含量和低羟丙基含量的品种，它的性能就接近于甲基纤维素，而低甲氧基含量和高羟丙基含量的品种，则它的性能就接近于羟丙基甲基纤维素产。但在各品种中，虽仅含有少量的羟丙基或少量的甲氧基，则在有机溶剂中的溶解性能或在水溶液中的絮凝温度，就出现很大的差别。
（1）羟丙基甲基纤维素的溶解性能
①羟丙基甲基纤维素在水中的溶解性能羟丙基甲基纤维素实际是一种经环氧丙烷（甲基氧丙环）改性的甲基纤维素，所以它仍具有与甲基纤维素相仿的冷水溶性和热水不溶性的特性。但由于改性后含有羟丙基，使它在热水中的凝胶化温度较甲基纤维素大大提高。例如，2%甲氧基含量取代度DS=0.73、羟丙基含量MS=0.46的羟丙基甲基纤维素水溶液粘度，于20℃时为为500 mpa•s的产品，它的凝胶温度可达到接近于100℃，而同样温度的甲基纤维素，则仅为55℃左右。
至于它在水中的溶解情况，也大有改善，例如，经粉碎后的羟丙基甲基纤维素（粒形0.2~0.5mm在20℃时4%水溶液粘度达2pa•s的产品，可在室温下，不经冷却而易溶于水中。
②羟丙基甲基纤维素在有机溶剂中的溶解性羟丙基甲基纤维素在有机溶剂中的溶解情况，也较甲基纤维素良好，甲基纤维素需要在甲氧基取代度在2.1以上的产品，而含有羟丙基MS=1.5~1.8和甲氧基DS=0.2~1.0，总取代度在1.8以上的高粘度羟丙基甲基纤维素就溶于无水甲醇和乙醇溶液中，且具有热塑性和水溶性。它也能溶于氯化烃类如二氯甲烷和三氯甲烷，以及丙酮、异丙醇和双丙酮醇等有机溶剂中。它在有机溶剂中的溶解性优于水溶性。
（2）羟丙基甲基纤维素粘度的影响因素羟丙基甲基纤维素的标准粘度测定，和其它纤维素醚相同，都是于20℃以 2%的水溶液作测定的标准。
同一产品的粘度，随着浓度增加而提高，同样浓度的不同分子量产品，分子量大的产品则粘度高。它与温度的关系则与甲基纤维素相仿，当温度升高时，则粘度开始下降，但至一定温度时则粘度突然上升而发生凝胶化，低粘度产品的凝胶温度则较高粘度的为高。它的凝胶点的高低，除与醚的粘度高低有关系外，还与醚中甲氧基与羟丙基的组成比例和总取代度的大小都有关系。必须注意到羟丙基甲基纤维素也具有假塑性，它的溶液贮存于室温下是稳定的，除了酶降解可能性外，粘度无任何降解现象。
（3）羟丙基甲基纤维素的容盐性由于羟丙基甲基纤维素是一种非离子型醚，它在水的介质中不离子化，它不像其它离子型纤维素醚，如羧甲基纤维素，在溶液中要与重金属离子反应而析出。一般盐类如氯化物、溴化物、磷酸盐、硝酸盐等加入于它的水溶液中不会析出。但盐类的加入，对它水溶液的絮凝温度有些影响，当盐浓度增高时，则凝胶温度降低，当盐浓度在絮凝点以下时，有提高溶液粘度的倾向，因此加入一定量的盐类，在应用上，可较为经济地达到增稠作用。所以在某些应用上，宁可用纤维素醚和盐的混合液，而不用较高浓度的醚溶液来达到增稠效果。
（4）羟丙基甲基纤维素耐酸碱性羟丙基甲基纤维素对酸和碱，一般来说还是稳定的，在酸碱度PH2~12范围内不受影响，它可耐一定量的淡酸，如甲酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、磷酸、硼酸等。但浓酸有使粘度降低的影响。碱类如苛性钠、苛性钾和石灰水等，对它也无影响，但能使溶液的粘度稍有提高的影响，以后有再缓慢下降的现象。
（5）羟丙基甲基纤维素的可混用性羟丙基甲基纤维素溶液可与水溶性高分子化合物相混用，而成为均匀透明的粘度更高的溶液。这些高分子化合物有聚乙二醇、聚醋酸乙烯、聚硅酮、聚甲基乙烯基硅氧烷和羟乙基纤维素以及甲基纤维素等。天然高分子化合物如阿拉伯树胶、刺槐豆胶、刺梧桐胶等也都同它的溶液有良好的混用性。
羟丙基甲基纤维素也能与硬脂酸或棕榈酸的甘露醇酯或山梨醇酯等混用，也能与甘油、山梨糖醇和甘露糖醇等混用，这些化合物都可作为羟丙基甲基纤维素的增塑剂。
（6）羟丙基甲基纤维素的不溶解化水溶性纤维素醚类，都能与醛类进行表面交联，而使这些水溶性醚在溶液中析出，成为水中不溶解物。而使羟丙基甲基纤维素不溶解化的醛类，有甲醛、乙二醛、琥珀醛、已二醛等，使用甲醛时特别要注意溶液的PH值，其中以乙二醛反应较快，因此在工业化生产中常用乙二醛为交联剂。这类交联剂在溶液中的用量为醚质量的0.2%~
10%，最好为7%~10%，如用乙二醛以3.3%~6%为最适宜。一般处理温度在0~30℃，时间为1~120min。交联反应需要在酸性条件下进行，一般先将溶液加入无机强酸或有机羧酸来调整溶液的PH至约为2~6，最好在4~6之间，然后加入醛类进行交联反应。所用的酸有盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、羟基醋酸、琥珀酸或柠檬酸等，其中以甲酸或乙酸为宜，而甲酸为最优。也可将酸和醛同时加入，使溶液在所需的PH范围内进行交联反应。这反应常用于纤维素醚类制备工艺中的最后处理工序，使纤维素醚不溶解化后，便于用20~25℃的水来洗涤净化。当产品使用时，可在产品的溶液中加入碱性物质来调整溶液的PH偏碱性，产品就快溶于溶液中。
这方法也适用于纤维素醚溶液制成薄膜后来处理薄膜，使成为不溶性膜。
（7）羟丙基甲基纤维素抗酶性在理论上纤维素衍生物，如每个脱水葡萄糖基团上如有一个牢固结合的取代基团，对微生物的侵蚀是不易受到感染的，但事实上成品取代值超过1时，还会受到酶的降解，这就是说明纤维素链上每个基团的取代度是不够均匀的，微生物能在接近未经取代的脱水葡萄糖基团上侵蚀而形成糖类，作为微生物的养料来吸收。所以，如纤维素的醚化取代度增加，则纤维素醚的抗酶侵蚀能力也就增强。据报道，在控制条件下，所作酶的水解结果，羟丙基甲基纤维素（DS=1.9）的残余粘度为13.2%，甲基纤维素（DS=1.83）为7.3%，甲基纤维素（DS=1.66）为3.8%，羟乙基纤维素为1.7%，由此可见，羟丙基甲基纤维素的抗酶能力是较强的。因而羟丙基甲基纤维素优良的抗酶性，结合它良好的分散性、增稠性和成膜性，应用于水乳涂料等方面，一般不需要加入防腐剂。但为了溶液的长期贮存或外界的可能的污染，为预防起见可加入防腐剂，其选择可按溶液最终的要求来决定，醋酸苯汞和氟硅酸锰为有效的防腐剂，但它们都有毒性，必须注意操作，其用量一般每升溶液中可加入醋酸苯汞1~5mg。
（8）羟丙基甲基纤维素膜的性能羟丙基甲基纤维素有优良的成膜性，将它的水溶液或有机溶剂的溶液，涂布于玻璃板上，经干燥后即成为无色、透明而坚韧的薄膜。它具有良好的耐湿性，在高温度下，仍保持固体。如加入吸湿性增塑剂后，可增强它的伸长率和柔韧性，对改善柔曲性方面，以甘油和山梨醇等增塑剂最为适宜。一般溶液浓度为2%~3%，增塑剂用量为纤维素醚的10%~20%。如增塑剂的含量过高，在高湿度时会发生胶质脱水的收缩现象。加入增塑剂的膜的抗张强度较未加入的大得多，且随着加入量的增加而增大，至于膜的吸湿性也是随着增塑剂量的增加而增大。
