ما هي خصائص كربوكسي ميثيل السليلوز، وإيثر ألكيل السليلوز، وإيثر هيدروكسي ألكيل السليلوز؟

كربوكسي ميثيل السليلوز:

أيونيإيثر السليلوزيُصنع هذا المنتج من ألياف طبيعية (كالقطن وغيره) بعد معالجتها بالقلويات، باستخدام أحادي كلورو أسيتات الصوديوم كعامل إيثيري، ويخضع لسلسلة من عمليات التفاعل. تتراوح درجة الاستبدال عادةً بين 0.4 و1.4، ويتأثر أداؤه بشكل كبير بدرجة الاستبدال.

(1) إن الكربوكسي ميثيل السليلوز أكثر استرطابية، وسوف يحتوي على المزيد من الماء عند تخزينه في ظل الظروف العامة.

(2) لا يُنتج المحلول المائي لكربوكسي ميثيل السليلوز هلامًا، وتقل لزوجته مع ارتفاع درجة الحرارة. وعندما تتجاوز درجة الحرارة 50 درجة مئوية، تصبح اللزوجة غير قابلة للانعكاس.

(3) تتأثر استقراريته بشكل كبير بدرجة الحموضة. عموماً، يمكن استخدامه في الملاط الجبسي، ولكن ليس في الملاط الأسمنتي. وعندما يكون شديد القلوية، يفقد لزوجته.

(4) يتميز كربوكسي ميثيل السليلوز بقدرة أقل بكثير على الاحتفاظ بالماء مقارنةً بميثيل السليلوز، مما يؤدي إلى إبطاء عملية التصلب في الملاط الجصي وتقليل قوته. ومع ذلك، فإن سعر كربوكسي ميثيل السليلوز أقل بكثير من سعر ميثيل السليلوز.

إيثر ألكيل السليلوز:

ومن الأمثلة على ذلك ميثيل السليلوز وإيثيل السليلوز. في الإنتاج الصناعي، يُستخدم كلوريد الميثيل أو كلوريد الإيثيل عادةً كعامل إيثيري، ويكون التفاعل كما يلي:

في الصيغة، يرمز R إلى CH3 أو C2H5. لا يؤثر تركيز القلوي على درجة الأثيرية فحسب، بل يؤثر أيضًا على استهلاك هاليدات الألكيل. فكلما انخفض تركيز القلوي، زادت قوة تحلل هاليد الألكيل. ولتقليل استهلاك عامل الأثيرية، يجب زيادة تركيز القلوي. مع ذلك، عندما يكون تركيز القلوي مرتفعًا جدًا، يقل تأثير انتفاخ السليلوز، مما لا يُساعد على تفاعل الأثيرية، وبالتالي تنخفض درجة الأثيرية. لهذا الغرض، يمكن إضافة محلول قلوي مركز أو صلب أثناء التفاعل. يجب أن يحتوي المفاعل على جهاز تقليب وتفكيك جيد لضمان توزيع القلوي بالتساوي.

يُستخدم ميثيل السليلوز على نطاق واسع كمُكثِّف، ومادة لاصقة، وغرواني واقٍ، وما إلى ذلك. كما يُمكن استخدامه كمُشتِّت في بلمرة المستحلبات، ومُشتِّت رابط للبذور، ومعجون نسيجي، ومادة مضافة للأغذية ومستحضرات التجميل، ومادة لاصقة طبية، ومادة تغليف للأدوية، وفي طلاء اللاتكس، وحبر الطباعة، وإنتاج السيراميك، ويُخلط مع الأسمنت للتحكم في وقت التصلب وزيادة القوة الأولية، وما إلى ذلك.

تتميز منتجات إيثيل السليلوز بقوة ميكانيكية عالية، ومرونة، ومقاومة للحرارة والبرودة. يذوب إيثيل السليلوز منخفض الاستبدال في الماء والمحاليل القلوية المخففة، بينما تذوب المنتجات عالية الاستبدال في معظم المذيبات العضوية. يتميز بتوافقه الجيد مع مختلف أنواع الراتنجات والملدنات. ويمكن استخدامه في صناعة البلاستيك، والأغشية، والورنيش، والمواد اللاصقة، واللاتكس، ومواد طلاء الأدوية، وغيرها.

إن إدخال مجموعات الهيدروكسي ألكيل في إيثرات ألكيل السليلوز يمكن أن يحسن من ذوبانها، ويقلل من حساسيتها للترسيب الملحي، ويزيد من درجة حرارة التجلط، ويحسن خصائص الذوبان الساخن، وما إلى ذلك. وتختلف درجة التغير في الخصائص المذكورة أعلاه باختلاف طبيعة البدائل ونسبة مجموعات الألكيل إلى مجموعات الهيدروكسي ألكيل.

إيثر هيدروكسي ألكيل السليلوز:

من الأمثلة على ذلك هيدروكسي إيثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل السليلوز. أما عوامل الإيثرة فهي الإيبوكسيدات مثل أكسيد الإيثيلين وأكسيد البروبيلين. يُستخدم حمض أو قاعدة كمحفز. يتم الإنتاج الصناعي عن طريق تفاعل السليلوز القلوي مع عامل الإيثرة: هيدروكسي إيثيل السليلوز ذو قيمة الاستبدال العالية قابل للذوبان في الماء البارد والساخن. أما هيدروكسي بروبيل السليلوز ذو قيمة الاستبدال العالية فهو قابل للذوبان في الماء البارد فقط وليس في الماء الساخن. يمكن استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز كمُكثِّف لطلاءات اللاتكس، ومعاجين طباعة وصباغة المنسوجات، ومواد تحجيم الورق، والمواد اللاصقة، والغرويات الواقية. استخدام هيدروكسي بروبيل السليلوز مشابه لاستخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز. يمكن استخدام هيدروكسي بروبيل السليلوز ذو قيمة الاستبدال المنخفضة كمادة سواغ صيدلانية، حيث يتميز بخصائص الربط والتفكيك.

كاربوكسي ميثيل السليلوز، ويختصر إلىسي إم سييوجد عادةً على شكل ملح الصوديوم. عامل الإيثرة هو حمض أحادي كلورو أسيتيك، والتفاعل كما يلي:

يُعدّ كربوكسي ميثيل السليلوز أكثر أنواع إيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء استخدامًا. في الماضي، كان يُستخدم بشكل أساسي في طين الحفر، أما الآن فقد توسّع استخدامه ليشمل إضافته إلى المنظفات، ومعجون الغسيل، وطلاء اللاتكس، وطلاء الورق المقوى والورق، وغيرها. يُمكن استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز النقي في الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل، وكذلك كمادة لاصقة للسيراميك والقوالب.

السليلوز متعدد الأنيونات (PAC) هو أيونيإيثر السليلوزوهو منتج بديل عالي الجودة لكربوكسي ميثيل السليلوز (CMC). يتوفر على شكل مسحوق أو حبيبات بيضاء أو مائلة للبياض أو صفراء باهتة، غير سام، عديم الطعم، سهل الذوبان في الماء، مكونًا محلولًا شفافًا ذو لزوجة معينة، يتميز بثبات حراري ومقاومته للأملاح، وخصائصه القوية المضادة للبكتيريا. لا يتعرض للعفن أو التلف. يتميز بنقائه العالي، ودرجة استبداله العالية، وتوزيعه المتجانس للمجموعات البديلة. يمكن استخدامه كمادة رابطة، ومكثف، ومعدل للخواص الانسيابية، ومخفض لفقدان السوائل، ومثبت للمعلقات، وغيرها. يُستخدم السليلوز متعدد الأنيونات (PAC) على نطاق واسع في جميع الصناعات التي يُستخدم فيها CMC، مما يقلل الجرعة بشكل كبير، ويسهل الاستخدام، ويوفر ثباتًا أفضل، ويلبي متطلبات العمليات الأكثر دقة.

سيانوإيثيل السليلوز هو ناتج تفاعل السليلوز والأكريلونيتريل تحت تأثير التحفيز القلوي:

تتميز سيانوإيثيل السليلوز بثابت عزل كهربائي عالٍ ومعامل فقد منخفض، ويمكن استخدامها كمادة أساسية راتنجية لمصابيح الفوسفور والمصابيح الكهروضوئية. كما يمكن استخدام سيانوإيثيل السليلوز منخفض الاستبدال كورق عازل للمحولات الكهربائية.

تم تحضير إيثرات الكحول الدهنية العليا، وإيثرات الألكينيل، وإيثرات الكحول العطرية للسليلوز، ولكن لم يتم استخدامها عمليًا.

يمكن تقسيم طرق تحضير إيثر السليلوز إلى طريقة الوسط المائي، وطريقة المذيب، وطريقة العجن، وطريقة المعلق، وطريقة الغاز الصلب، وطريقة الطور السائل، ومزيج من الطرق المذكورة أعلاه.