Sellüloza efirisellülozadan ibarət efir quruluşuna malik polimer birləşməsidir. Sellüloza makromolekulundakı hər bir qlükozil halqası üç hidroksil qrupundan ibarətdir: altıncı karbon atomundakı birincili hidroksil qrupu, ikinci və üçüncü karbon atomlarındakı ikincili hidroksil qrupu və hidroksil qrupundakı hidrogen karbohidrogen qrupu ilə əvəz olunaraq sellüloza efir törəmələri əmələ gətirir. Bu, sellüloza polimerindəki hidroksil qrupunun hidrogeninin karbohidrogen qrupu ilə əvəz olunduğu bir məhsuldur. Sellüloza nə həll olur, nə də əriyir. Efirləşmədən sonra sellüloza suda, durulaşdırılmış qələvi məhlulunda və üzvi həlledicidə həll olur və termoplastikliyə malikdir.
Sellüloza nə həll olan, nə də əriyən polihidroksi polimer birləşməsidir. Eterifikasiyadan sonra sellüloza suda, durulaşdırılmış qələvi məhlulunda və üzvi həlledicidə həll olur və termoplastikliyə malikdir.
1. Təbiət:
Efirləşmədən sonra sellülozanın həllolma qabiliyyəti əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Suda, durulaşdırılmış turşuda, durulaşdırılmış qələvidə və ya üzvi həlledicidə həll oluna bilər. Həllolma qabiliyyəti əsasən üç amildən asılıdır: (1) Efirləşmə prosesində daxil edilən qrupların xüsusiyyətləri, daxil edilən qruplar Qrup nə qədər böyükdürsə, həllolma qabiliyyəti bir o qədər aşağıdır və daxil edilən qrupun polyarlığı nə qədər güclüdürsə, sellüloza efirinin suda həll olması bir o qədər asan olur; (2) Əvəzetmə dərəcəsi və makromolekulda efirləşdirilmiş qrupların paylanması. Əksər sellüloza efirləri yalnız müəyyən bir əvəzetmə dərəcəsi altında suda həll oluna bilər və əvəzetmə dərəcəsi 0 ilə 3 arasındadır; (3) Sellüloza efirinin polimerləşmə dərəcəsi nə qədər yüksəkdirsə, polimerləşmə dərəcəsi bir o qədər az həll olur; Suda həll oluna bilən əvəzetmə dərəcəsi nə qədər aşağıdırsa, diapazon bir o qədər genişdir. Əla performansa malik bir çox növ sellüloza efirləri mövcuddur və onlar tikinti, sement, neft, qida, tekstil, yuyucu vasitə, boya, tibb, kağız istehsalı və elektron komponentlər və digər sənaye sahələrində geniş istifadə olunur.
2. İnkişaf etdirin:
Çin dünyanın ən böyük sellüloza efiri istehsalçısı və istehlakçısıdır və orta illik artım tempi 20%-dən çoxdur. İlkin statistikaya görə, Çində təxminən 50 sellüloza efiri istehsal müəssisəsi var, sellüloza efiri sənayesinin layihələndirilmiş istehsal gücü 400.000 tonu keçib və əsasən Şandun, Hebey, Çunçin və Ciangsu, Çjetszyan, Şanxay və digər yerlərdə paylanan 10.000 tondan çox istehsal gücünə malik təxminən 20 müəssisə mövcuddur.
3. Ehtiyac:
2011-ci ildə Çinin CMC istehsal gücü təxminən 300.000 ton idi. Tibb, qida və gündəlik kimyəvi maddələr kimi sənaye sahələrində yüksək keyfiyyətli sellüloza efirlərinə artan tələbatla, CMC-dən başqa digər sellüloza efir məhsullarına daxili tələbat da artır. MC/HPMC-nin istehsal gücü təxminən 120.000 ton, HEC-nin istehsal gücü isə təxminən 20.000 tondur. PAC hələ də Çində təşviq və tətbiq mərhələsindədir. Böyük dəniz neft yataqlarının inkişafı və tikinti materialları, qida, kimya və digər sənaye sahələrinin inkişafı ilə PAC-ın miqdarı və sahəsi ildən-ilə artır və genişlənir, istehsal gücü 10.000 tondan çoxdur.
4. Təsnifat:
Əvəzedicilərin kimyəvi quruluş təsnifatına görə, onlar anion, kation və qeyri-ion efirlərə bölünə bilər. İstifadə olunan eterifikasiya agentindən asılı olaraq metil sellüloza, hidroksietil metil sellüloza, karboksimetil sellüloza, etil sellüloza, benzil sellüloza, hidroksietil sellüloza, hidroksipropil metil sellüloza, siyanoetil sellüloza, benzil siyanoetil sellüloza, karboksimetil hidroksietil sellüloza və fenil sellüloza və s. mövcuddur. Metil sellüloza və etil sellüloza daha praktikdir.
Metilsellüloza：
Təmizlənmiş pambıq qələvi ilə işləndikdən sonra metan xloridlə eterifikasiya agenti kimi bir sıra reaksiyalar yolu ilə sellüloza efiri istehsal olunur. Ümumiyyətlə, əvəzetmə dərəcəsi 1,6 ~ 2,0-dir və həllolma qabiliyyəti də müxtəlif əvəzetmə dərəcələri ilə fərqlidir. Qeyri-ion sellüloza efirinə aiddir.
(1) Metilsellüloza soyuq suda həll olur və isti suda həll olması çətin olacaq. Onun sulu məhlulu pH=3~12 aralığında çox sabitdir. Nişasta, quar saqqızı və s. və bir çox səthi aktiv maddələrlə yaxşı uyğunluğa malikdir. Temperatur jelləşmə temperaturuna çatdıqda jelləşmə baş verir.
(2) Metilsellülozanın su saxlama qabiliyyəti onun əlavə miqdarından, özlülüyündən, hissəcik ölçüsündən və həll olma sürətindən asılıdır. Ümumiyyətlə, əlavə miqdarı böyük, incəliyi kiçik və özlülük böyükdürsə, suyun saxlama sürəti yüksəkdir. Bunlar arasında əlavə miqdarı suyun saxlama sürətinə ən böyük təsir göstərir və özlülük səviyyəsi suyun saxlama sürəti səviyyəsi ilə birbaşa mütənasib deyil. Həll olma sürəti əsasən sellüloza hissəciklərinin səth modifikasiya dərəcəsindən və hissəcik incəliyindən asılıdır. Yuxarıda göstərilən sellüloza efirləri arasında metilsellüloza və hidroksipropil metilsellüloza daha yüksək su saxlama sürətinə malikdir.
(3) Temperaturun dəyişməsi metilsellülozanın su saxlanmasına ciddi təsir göstərə bilər. Ümumiyyətlə, temperatur nə qədər yüksəkdirsə, su saxlanması bir o qədər pisləşir. Əgər havan temperaturu 40°C-dən çox olarsa, metilsellülozanın su saxlanması əhəmiyyətli dərəcədə azalacaq və bu da havan konstruksiyasına ciddi təsir göstərəcək.
(4)Metil sellülozaməhlulun işləmə qabiliyyətinə və yapışmasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Buradakı "yapışqanlıq" işçinin aplikator aləti ilə divar substratı arasında hiss olunan yapışma qüvvəsini, yəni məhlulun kəsmə müqavimətini ifadə edir. Yapışqanlıq yüksəkdir, məhlulun kəsmə müqaviməti böyükdür və işçilərin istifadə prosesində tələb etdiyi möhkəmlik də böyükdür və məhlulun tikinti performansı zəifdir. Sellüloza efir məhsullarında metilsellülozanın yapışması orta səviyyədədir.
Hidroksipropilmetilselüloz:
Hidroksipropil metilsellüloza, istehsalı və istehlakı sürətlə artan bir sellüloza növüdür. Bu, bir sıra reaksiyalar vasitəsilə eterifikasiya agenti kimi propilen oksidi və metil xloriddən istifadə edərək qələviləşdirildikdən sonra təmizlənmiş pambıqdan hazırlanmış qeyri-ion sellüloza qarışıq efiridir. Əvəzetmə dərəcəsi ümumiyyətlə 1,2 ~ 2,0-dir. Onun xüsusiyyətləri metoksil tərkibinin hidroksipropil tərkibinə nisbətindən asılı olaraq dəyişir.
(1) Hidroksipropil metilsellüloza soyuq suda asanlıqla həll olur və isti suda həll olmaqda çətinliklərlə qarşılaşacaq. Lakin onun isti suda jeleləşmə temperaturu metilsellülozadan xeyli yüksəkdir. Soyuq suda həllolma qabiliyyəti də metilsellüloza ilə müqayisədə xeyli yaxşılaşmışdır.
(2) Hidroksipropil metilsellülozanın özlülüyü onun molekulyar çəkisi ilə əlaqədardır və molekulyar çəki nə qədər böyükdürsə, özlülük bir o qədər yüksəkdir. Temperatur da onun özlülüyünə təsir göstərir, temperatur artdıqca özlülük azalır. Lakin, onun yüksək özlülüyünün və temperaturunun təsiri metilsellülozadan daha aşağıdır. Məhlulu otaq temperaturunda saxlanıldıqda sabitdir.
(3) Hidroksipropil metilsellülozanın su saxlama qabiliyyəti onun əlavə miqdarından, özlülüyündən və s. asılıdır və eyni əlavə miqdarı altında su saxlama sürəti metilsellülozadan daha yüksəkdir.
(4)Hidroksipropil metilsellülozaTurşu və qələviyə qarşı sabitdir və sulu məhlulu pH=2~12 aralığında çox sabitdir. Kaustik soda və əhəng suyu onun işinə az təsir göstərir, lakin qələvi onun həllini sürətləndirə və özlülüyünü bir qədər artıra bilər. Hidroksipropil metilsellüloza adi duzlara qarşı sabitdir, lakin duz məhlulunun konsentrasiyası yüksək olduqda, hidroksipropil metilsellüloza məhlulunun özlülüyü artmağa meyllidir.
(5) Hidroksipropil metilsellüloza suda həll olan polimer birləşmələri ilə qarışdırılaraq vahid və daha yüksək özlülüklü məhlul əmələ gətirmək olar. Məsələn, polivinil spirti, nişasta efiri, bitki saqqızı və s.
(6) Hidroksipropil metilsellüloza metilsellülozadan daha yaxşı ferment müqavimətinə malikdir və onun məhlulunun fermentlər tərəfindən parçalanma ehtimalı metilsellülozadan daha azdır.
(7) Hidroksipropil metilsellülozanın məhlul konstruksiyasına yapışması metilsellülozaya nisbətən daha yüksəkdir.
Hidroksietil sellüloza：
Qələvi ilə işlənmiş təmizlənmiş pambıqdan hazırlanır və izopropanolun iştirakı ilə etilen oksidi ilə eterifikasiya agenti kimi reaksiyaya girir. Əvəzetmə dərəcəsi ümumiyyətlə 1,5 ~ 2,0-dir. Güclü hidrofilliyə malikdir və nəmi asanlıqla udur.
(1) Hidroksietil sellüloza soyuq suda həll olur, lakin isti suda həll olması çətindir. Məhlulu yüksək temperaturda jelləşmədən sabitdir. Yüksək temperaturda uzun müddət məhlulda istifadə edilə bilər, lakin su saxlama qabiliyyəti metil sellülozadan daha aşağıdır.
(2) Hidroksietil sellüloza ümumi turşu və qələvi təsirlərinə qarşı davamlıdır və qələvi onun həll olunmasını sürətləndirə və özlülüyünü bir qədər artıra bilər. Suda dispersiyası metil sellüloza və hidroksipropil metil sellülozadan bir qədər pisdir.
(3) Hidroksietil sellüloza məhlul üçün yaxşı sallanma əleyhinə xüsusiyyətlərə malikdir, lakin sement üçün daha uzun müddət gecikdirici təsir göstərir.
(4) Bəzi yerli müəssisələr tərəfindən istehsal olunan hidroksietil sellülozanın məhsuldarlığı, yüksək su tərkibi və yüksək kül tərkibinə görə metil sellülozadan açıq-aydın daha aşağıdır.
(5) Hidroksietil sellülozanın sulu məhlulunun kiflənməsi nisbətən ciddidir. Təxminən 40°C temperaturda 3-5 gün ərzində kiflənmə baş verə bilər ki, bu da onun işinə təsir edəcək.
Karboksimetil sellüloza：
Lonik sellüloza efiri qələvi emaldan sonra təbii liflərdən (pambıq və s.) hazırlanır, eterifikasiya agenti kimi natrium monoxloroasetat istifadə olunur və bir sıra reaksiya müalicələrindən keçir. Əvəzetmə dərəcəsi ümumiyyətlə 0,4 ~ 1,4-dür və onun performansı əvəzetmə dərəcəsindən çox təsirlənir.
(1) Karboksimetilsellüloza daha higroskopikdir və ümumi şəraitdə saxlanıldıqda daha çox su ehtiva edir.
(2) Karboksimetilsellüloza sulu məhlulu gel əmələ gətirmir və temperatur artdıqca özlülük azalır. Temperatur 50°C-dən yuxarı olduqda, özlülük geri dönməzdir.
(3) Onun stabilliyinə pH çox təsir edir. Ümumiyyətlə, gips əsaslı məhlulda istifadə edilə bilər, lakin sement əsaslı məhlulda istifadə edilə bilməz. Yüksək qələvi olduqda, özlülüyünü itirəcək.
(4) Su saxlama qabiliyyəti metilsellülozadan xeyli aşağıdır. Gips əsaslı məhlula gecikdirici təsir göstərir və möhkəmliyini azaldır. Lakin karboksimetilsellülozanın qiyməti metilsellülozadan xeyli aşağıdır.
Sellüloza Alkil Efiri:
Nümunəvi olanlar metil sellüloza və etil sellülozadır. Sənaye istehsalında metil xlorid və ya etil xlorid ümumiyyətlə eterifikasiya agenti kimi istifadə olunur və reaksiya aşağıdakı kimidir:
Düsturda R CH3 və ya C2H5-i təmsil edir. Qələvi konsentrasiyası yalnız eterifikasiya dərəcəsinə deyil, həm də alkil halidlərinin istehlakına təsir göstərir. Qələvi konsentrasiyası nə qədər aşağı olarsa, alkil halidinin hidrolizi bir o qədər güclü olar. Efirləşdirici maddənin istehlakını azaltmaq üçün qələvi konsentrasiyası artırılmalıdır. Lakin, qələvi konsentrasiyası çox yüksək olduqda, sellülozanın şişkinlik təsiri azalır ki, bu da eterifikasiya reaksiyasına əlverişli deyil və buna görə də eterifikasiya dərəcəsi azalır. Bu məqsədlə reaksiya zamanı konsentrat qələvi və ya bərk qələvi əlavə edilə bilər. Reaktorda qələvi bərabər paylana bilməsi üçün yaxşı qarışdırma və qoparma cihazı olmalıdır. Metilsellüloza qatılaşdırıcı, yapışdırıcı və qoruyucu kolloid və s. kimi geniş istifadə olunur. Həmçinin emulsiya polimerləşməsi üçün dispersant, toxumlar üçün bağlayıcı dispersant, tekstil məhlulu, qida və kosmetika üçün əlavə, tibbi yapışdırıcı, dərman örtük materialı kimi istifadə edilə bilər, lateks boya, çap mürəkkəbi, keramika istehsalında istifadə olunur və sementə qarışdırılır. Bərkimə müddətini idarə etmək və ilkin möhkəmliyi artırmaq üçün istifadə olunur və s. Etilsellüloza məhsulları yüksək mexaniki möhkəmliyə, elastikliyə, istiliyə və soyuğa davamlılığa malikdir. Az əvəzli etilsellüloza suda və durulaşdırılmış qələvi məhlullarda həll olur, yüksək əvəzli məhsullar isə əksər üzvi həlledicilərdə həll olur. Müxtəlif qatranlar və plastifikatorlarla yaxşı uyğunluğa malikdir. Ondan plastiklər, plyonkalar, laklar, yapışdırıcılar, lateks və dərmanlar üçün örtük materialları və s. hazırlamaq üçün istifadə etmək olar. Hidroksialkil qruplarının sellüloza alkil efirlərinə daxil edilməsi onun həllolma qabiliyyətini artıra, duzlaşmaya həssaslığını azalda, jelləşmə temperaturunu artıra və isti ərimə xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra və s. Yuxarıda göstərilən xüsusiyyətlərdəki dəyişiklik dərəcəsi əvəzedicilərin təbiətindən və alkilin hidroksialkil qruplarına nisbətindən asılı olaraq dəyişir.
Sellüloza Hidroksialkil Efiri：
Nümunəvi olanlar hidroksietil sellüloza və hidroksipropil sellülozadır. Efirləşdirici maddələr etilen oksidi və propilen oksidi kimi epoksidlərdir. Katalizator kimi turşu və ya qələvi istifadə edin. Sənaye istehsalı qələvi sellülozanı eterifikasiya agenti ilə reaksiyaya salmaqdır:hidroksietil sellülozaYüksək əvəzetmə dəyərinə malik hidroksipropil sellüloza həm soyuq, həm də isti suda həll olur. Yüksək əvəzetmə dəyərinə malik hidroksipropil sellüloza yalnız soyuq suda həll olur, isti suda isə həll olmur. Hidroksietil sellüloza lateks örtüklər, tekstil çap və boyama pastaları, kağız ölçüləndirici materiallar, yapışdırıcılar və qoruyucu kolloidlər üçün qatılaşdırıcı kimi istifadə edilə bilər. Hidroksipropil sellülozanın istifadəsi hidroksietil sellülozaya bənzəyir. Aşağı əvəzetmə dəyərinə malik hidroksipropil sellüloza həm bağlayıcı, həm də parçalayıcı xüsusiyyətlərə malik ola bilən əczaçılıq köməkçi maddəsi kimi istifadə edilə bilər.
İngiliscə CMC qısaltması olan karboksimetilsellüloza ümumiyyətlə natrium duzu şəklində mövcuddur. Efirləşdirici maddə monoxlorosirkə turşusudur və reaksiya aşağıdakı kimidir:
Karboksimetilsellüloza ən çox istifadə edilən suda həll olan sellüloza efiridir. Əvvəllər əsasən qazma məhlulu kimi istifadə olunurdu, lakin indi yuyucu vasitə, geyim məhlulu, lateks boya, karton və kağız örtüyü və s. üçün əlavə kimi istifadə olunmaqdadır. Saf karboksimetilsellüloza qida, dərman, kosmetika, həmçinin keramika və qəliblər üçün yapışdırıcı kimi istifadə edilə bilər.
Polianion sellüloza (PAC) ion sellüloza efiridir və karboksimetil sellüloza (CMC) üçün yüksək səviyyəli əvəzedici məhsuldur. Ağ, ağ-qara və ya bir qədər sarımtıl toz və ya qranuldur, toksik deyil, dadsızdır, müəyyən bir özlülüyə malik şəffaf bir məhlul əmələ gətirmək üçün suda asanlıqla həll olunur, daha yaxşı istilik müqavimətinə və duz müqavimətinə, güclü antibakterial xüsusiyyətlərə malikdir. Küf və xarab olma yoxdur. Yüksək təmizlik, yüksək əvəzetmə dərəcəsi və əvəzedicilərin vahid paylanması xüsusiyyətlərinə malikdir. Bağlayıcı, qatılaşdırıcı, reoloji modifikator, maye itkisini azaldan, asqı stabilizatoru və s. kimi istifadə edilə bilər. Polianion sellüloza (PAC) CMC-nin tətbiq oluna biləcəyi bütün sənaye sahələrində geniş istifadə olunur ki, bu da dozanı xeyli azalda, istifadəni asanlaşdıra, daha yaxşı stabillik təmin edə və daha yüksək proses tələblərinə cavab verə bilər.
Sianoetil sellüloza, qələvi katalizi altında sellüloza və akrilonitril reaksiya məhsuludur.
Sianoetil sellüloza yüksək dielektrik sabitinə və aşağı itki əmsalına malikdir və fosfor və elektrolüminesans lampalar üçün qətran matrisi kimi istifadə edilə bilər. Aşağı əvəzli sianoetil sellüloza transformatorlar üçün izolyasiya kağızı kimi istifadə edilə bilər.
Sellülozanın yüksək yağlı spirt efirləri, alkenil efirləri və aromatik spirt efirləri hazırlanmış, lakin praktikada istifadə edilməmişdir.
Sellüloza efirinin hazırlanma üsulları su mühiti üsulu, həlledici üsulu, yoğurma üsulu, suspenziya üsulu, qaz-bərk üsulu, maye fazalı üsul və yuxarıda göstərilən üsulların kombinasiyasına bölünə bilər.
5. Hazırlıq prinsipi:
Yüksək α-sellüloza pulpası daha çox hidrogen rabitəsini məhv etmək, reagentlərin diffuziyasını asanlaşdırmaq və qələvi sellüloza yaratmaq üçün şişirilmək məqsədilə qələvi məhlulu ilə isladılır və sonra sellüloza efiri əldə etmək üçün eterifikasiya agenti ilə reaksiyaya girir. Efirləşdirici maddələrə karbohidrogen halogenidləri (və ya sulfatlar), epoksidlər və elektron qəbulediciləri olan α və β doymamış birləşmələr daxildir.
6. Əsas performans:
Əlavələr quru qarışıq məhlulun tikinti işlərinin yaxşılaşdırılmasında əsas rol oynayır və quru qarışıq məhlulun material dəyərinin 40%-dən çoxunu təşkil edir. Daxili bazarda əlavənin əhəmiyyətli bir hissəsi xarici istehsalçılar tərəfindən təmin edilir və məhsulun referans dozası da təchizatçı tərəfindən təmin edilir. Nəticədə, quru qarışıq məhlul məhsullarının dəyəri yüksək olaraq qalır və geniş çeşiddə və böyük miqdarda adi hörgü və suvaq məhlullarını populyarlaşdırmaq çətindir. Yüksək səviyyəli bazar məhsulları xarici şirkətlər tərəfindən idarə olunur və quru qarışıq məhlul istehsalçılarının mənfəəti aşağı və qiymət baxımından əlverişliliyi aşağıdır; əlavələrin tətbiqi sistemli və hədəflənmiş tədqiqatlardan məhrumdur və xarici düsturları kor-koranə izləyir.
Su saxlayan maddə quru qarışıq məhlulun su saxlama performansını yaxşılaşdırmaq üçün əsas əlavədir və eyni zamanda quru qarışıq məhlul materiallarının qiymətini müəyyən edən əsas əlavələrdən biridir. Sellüloza efirinin əsas funksiyası su saxlamasıdır.
Sellüloza efiri, müəyyən şərtlər altında qələvi sellüloza və eterləşdirici maddənin reaksiyası ilə istehsal olunan bir sıra məhsullar üçün ümumi bir termindir. Qələvi sellüloza fərqli sellüloza efirləri əldə etmək üçün fərqli eterləşdirici maddələrlə əvəz olunur. Əvəzedicilərin ionlaşma xüsusiyyətlərinə görə, sellüloza efirləri iki kateqoriyaya bölünə bilər: ion (məsələn, karboksimetil sellüloza) və qeyri-ion (məsələn, metil sellüloza). Əvəzedicinin növünə görə, sellüloza efiri monoefir (məsələn, metil sellüloza) və qarışıq efirə (məsələn, hidroksipropil metil sellüloza) bölünə bilər. Müxtəlif həllolma qabiliyyətinə görə, suda həllolma qabiliyyətinə (məsələn, hidroksietil sellüloza) və üzvi həlledicidə həllolma qabiliyyətinə (məsələn, etil sellüloza) bölünə bilər. Quru qarışıq məhlul əsasən suda həll olan sellüloza, suda həll olan sellüloza isə ani tipə və səthi işlənmiş gecikmiş həllolma tipinə bölünür.
Sellüloza efirinin məhlulda təsir mexanizmi aşağıdakı kimidir:
(1) Sonrasellüloza efiriMəhlul suda həll edildikdə, səth aktivliyi sayəsində sistemdə sement materialının effektiv və vahid paylanması təmin edilir və qoruyucu kolloid kimi sellüloza efiri bərk hissəcikləri "bürüyür" və xarici səthində sürtkü təbəqəsi əmələ gəlir ki, bu da məhlul sistemini daha sabit edir, həmçinin qarışdırma prosesi zamanı məhlulun axıcılığını və konstruksiyanın hamarlığını artırır.
(2) Öz molekulyar quruluşuna görə, sellüloza efir məhlulu məhluldakı nəmin itirilməsini asanlaşdırır və uzun müddət ərzində tədricən onu buraxır, məhlula yaxşı su saxlama və işləmə qabiliyyəti verir.
Yazı vaxtı: 28 aprel 2024