Какво е целулозен етер?

Целулозен етере полимерно съединение с етерна структура, направено от целулоза. Всеки глюкозилов пръстен в целулозната макромолекула съдържа три хидроксилни групи, първичната хидроксилна група на шестия въглероден атом, вторичната хидроксилна група на втория и третия въглероден атом, а водородът в хидроксилната група е заменен с въглеводородна група, за да се генерират целулозни етерни производни. Това е продукт, в който водородът на хидроксилната група в целулозния полимер е заменен с въглеводородна група. Целулозата е полихидрокси полимерно съединение, което нито се разтваря, нито се топи. След етерификация, целулозата е разтворима във вода, разреден алкален разтвор и органичен разтворител и има термопластичност.

Целулозата е полихидрокси полимерно съединение, което нито се разтваря, нито се топи. След етерификация, целулозата е разтворима във вода, разреден алкален разтвор и органичен разтворител и има термопластичност.

1. Природа:

Разтворимостта на целулозата след етерификация се променя значително. Може да се разтвори във вода, разредена киселина, разреден алкален или органичен разтворител. Разтворимостта зависи главно от три фактора: (1) Характеристиките на групите, въведени в процеса на етерификация, въведената. Колкото по-голяма е групата, толкова по-ниска е разтворимостта и колкото по-силна е полярността на въведената група, толкова по-лесно е целулозният етер да се разтвори във вода; (2) Степента на заместване и разпределението на етерифицираните групи в макромолекулата. Повечето целулозни етери могат да бъдат разтворени във вода само при определена степен на заместване, а степента на заместване е между 0 и 3; (3) Степента на полимеризация на целулозния етер, колкото по-висока е степента на полимеризация, толкова по-малко разтворим; Колкото по-ниска е степента на заместване, която може да се разтвори във вода, толкова по-широк е диапазонът. Има много видове целулозни етери с отлична производителност и те се използват широко в строителството, цимента, петрола, храните, текстила, детергентите, боите, медицината, производството на хартия и електронни компоненти и други индустрии.

2. Разработване:

Китай е най-големият производител и потребител на целулозен етер в света със среден годишен темп на растеж над 20%. Според предварителната статистика има около 50 предприятия за производство на целулозен етер в Китай, проектираният производствен капацитет на индустрията за целулозен етер е надхвърлил 400 000 тона и има около 20 предприятия с повече от 10 000 тона, разпределени главно в Шандонг, Хъбей, Чунцин и Дзянсу. , Zhejiang, Шанхай и други места.

3. Необходимост:

През 2011 г. производственият капацитет на CMC в Китай беше около 300 000 тона. С нарастващото търсене на висококачествени целулозни етери в индустрии като медицина, храни и ежедневни химикали, вътрешното търсене на други целулозни етерни продукти, различни от CMC, се увеличава. , производственият капацитет на MC/HPMC е около 120 000 тона, а този на HEC е около 20 000 тона. PAC все още е в етап на промоция и прилагане в Китай. С развитието на големи офшорни петролни полета и развитието на строителни материали, хранително-вкусовата, химическата и други индустрии, количеството и полето на PAC се увеличават и разширяват всяка година, с производствен капацитет от повече от 10 000 тона.

4. Класификация:

Според класификацията на химическата структура на заместителите те могат да бъдат разделени на анионни, катионни и нейонни етери. В зависимост от използвания етерифициращ агент има метил целулоза, хидроксиетил метил целулоза, карбоксиметил целулоза, етил целулоза, бензил целулоза, хидроксиетил целулоза, хидроксипропил метил целулоза целулоза, цианоетил целулоза, бензил цианоетил целулоза, карбоксиметил хидроксиетил целулоза и фенил целулоза и др. целулозата и етилцелулозата са по-практични.

Метилцелулоза:

След като рафинираният памук се третира с алкали, се получава целулозен етер чрез поредица от реакции с метанов хлорид като етерифициращ агент. Обикновено степента на заместване е 1,6~2,0 и разтворимостта също е различна при различни степени на заместване. Принадлежи към нейонния целулозен етер.

(1) Метилцелулозата е разтворима в студена вода и ще бъде трудно да се разтвори в гореща вода. Неговият воден разтвор е много стабилен в диапазона pH=3~12. Има добра съвместимост с нишесте, гума гуар и др. и много повърхностноактивни вещества. Когато температурата достигне температурата на желиране, настъпва желиране.

(2) Задържането на вода в метилцелулозата зависи от нейното добавено количество, вискозитет, размер на частиците и скорост на разтваряне. Обикновено, ако добавеното количество е голямо, фиността е малка и вискозитетът е голям, степента на задържане на вода е висока. Сред тях количеството на добавяне има най-голямо влияние върху степента на задържане на вода, а нивото на вискозитет не е правопропорционално на нивото на степента на задържане на вода. Скоростта на разтваряне зависи главно от степента на повърхностна модификация на целулозните частици и фиността на частиците. Сред горните целулозни етери, метил целулозата и хидроксипропил метил целулозата имат по-високи нива на задържане на вода.

(3) Промените в температурата могат сериозно да повлияят на задържането на вода в метилцелулозата. Като цяло, колкото по-висока е температурата, толкова по-лошо е задържането на вода. Ако температурата на разтвора надвиши 40°C, задържането на вода от метилцелулозата ще бъде значително намалено, което сериозно ще повлияе на конструкцията на разтвора.

(4)Метил целулозаима значителен ефект върху обработваемостта и кохезията на хоросана. „Сцеплението“ тук се отнася до силата на свързване, усетена между инструмента за нанасяне на работника и субстрата на стената, тоест устойчивостта на срязване на хоросана. Адхезията е висока, съпротивлението на срязване на хоросана е голямо и якостта, изисквана от работниците в процеса на използване, също е голяма, а конструктивните характеристики на хоросана са лоши. Кохезията на метилцелулозата е на средно ниво в продуктите от целулозен етер.

Хидроксипропилметилцелулоза:

Хидроксипропил метилцелулозата е разновидност на целулозата, чието производство и потребление се увеличават бързо. Това е нейонен целулозен смесен етер, произведен от рафиниран памук след алкализиране, като се използват пропилей оксид и метил хлорид като етерифициращ агент, чрез серия от реакции. Степента на заместване обикновено е 1,2~2,0. Свойствата му варират в зависимост от съотношението на съдържанието на метоксил към съдържанието на хидроксипропил.

(1) Хидроксипропил метилцелулозата е лесно разтворима в студена вода и ще срещне трудности при разтваряне в гореща вода. Но неговата температура на желиране в гореща вода е значително по-висока от тази на метилцелулозата. Разтворимостта в студена вода също е значително подобрена в сравнение с метилцелулозата.

(2) Вискозитетът на хидроксипропил метилцелулозата е свързан с нейното молекулно тегло и колкото по-голямо е молекулното тегло, толкова по-висок е вискозитетът. Температурата също влияе върху неговия вискозитет, тъй като температурата се повишава, вискозитетът намалява. Въпреки това влиянието на неговия висок вискозитет и температура е по-слабо от това на метилцелулозата. Разтворът му е стабилен при съхранение при стайна температура.

(3) Задържането на вода на хидроксипропил метилцелулозата зависи от нейното добавено количество, вискозитет и т.н., и степента на задържане на вода при същото добавено количество е по-висока от тази на метилцелулозата.

(4)Хидроксипропил метилцелулозае стабилен на киселини и алкали, а неговият воден разтвор е много стабилен в диапазона от pH=2~12. Содата каустик и варовата вода имат малък ефект върху работата му, но алкалът може да ускори разтварянето му и леко да увеличи вискозитета му. Хидроксипропил метилцелулозата е стабилна спрямо обикновените соли, но когато концентрацията на солевия разтвор е висока, вискозитетът на хидроксипропил метилцелулозния разтвор има тенденция да се увеличава.

(5) Хидроксипропил метилцелулозата може да се смеси с водоразтворими полимерни съединения, за да се образува еднороден разтвор с по-висок вискозитет. Като поливинил алкохол, нишестен етер, растителна гума и др.

(6) Хидроксипропил метилцелулозата има по-добра ензимна устойчивост от метилцелулозата и е по-малко вероятно нейният разтвор да се разгради от ензими, отколкото метилцелулозата.

(7) Адхезията на хидроксипропил метилцелулозата към строителния разтвор е по-висока от тази на метилцелулозата.

Хидроксиетил целулоза:

Изработен е от рафиниран памук, обработен с алкали, и реагира с етиленов оксид като етерифициращ агент в присъствието на изопропанол. Неговата степен на заместване обикновено е 1,5~2,0. Има силна хидрофилност и лесно абсорбира влагата.

(1) Хидроксиетилцелулозата е разтворима в студена вода, но трудно се разтваря в гореща вода. Разтворът му е стабилен при висока температура без желиране. Може да се използва дълго време при висока температура в хоросан, но задържането на вода е по-ниско от това на метилцелулозата.

(2) Хидроксиетилцелулозата е стабилна на обща киселина и алкали, а алкалите могат да ускорят нейното разтваряне и леко да увеличат нейния вискозитет. Неговата диспергируемост във вода е малко по-лоша от тази на метилцелулозата и хидроксипропилметилцелулозата.

(3) Хидроксиетилцелулозата има добри показатели против увисване за хоросан, но има по-дълго време на забавяне за цимент.

(4) Ефективността на хидроксиетилцелулозата, произведена от някои местни предприятия, очевидно е по-ниска от тази на метилцелулозата поради високото съдържание на вода и високо съдържание на пепел.

(5) Маната на водния разтвор на хидроксиетил целулоза е относително сериозна. При температура от около 40°C може да се появи плесен в рамките на 3 до 5 дни, което ще повлияе на ефективността му.

Карбоксиметил целулоза:

Целулозният етер на Lonic се произвежда от естествени влакна (памук и др.) след алкална обработка, като се използва натриев монохлороацетат като етерифициращ агент и се подлага на серия от реакционни обработки. Степента на заместване обикновено е 0,4~1,4 и неговата ефективност е силно повлияна от степента на заместване.

(1) Карбоксиметилцелулозата е по-хигроскопична и ще съдържа повече вода, когато се съхранява при общи условия.

(2) Водният разтвор на карбоксиметил целулоза не произвежда гел и вискозитетът намалява с повишаване на температурата. Когато температурата надвиши 50°C, вискозитетът е необратим.

(3) Неговата стабилност е силно повлияна от pH. Като цяло може да се използва в хоросан на гипсова основа, но не и в хоросан на циментова основа. Когато е силно алкален, той ще загуби вискозитет.

(4) Неговото задържане на вода е много по-ниско от метилцелулозата. Действа забавящо върху разтвора на гипсова основа и намалява здравината му. Цената на карбоксиметилцелулозата обаче е значително по-ниска от тази на метилцелулозата.

Целулозен алкилов етер:

Представителни са метилцелулозата и етилцелулозата. В промишленото производство, метил хлорид или етил хлорид обикновено се използва като етерифициращ агент и реакцията е както следва:

Във формулата R представлява СН3 или С2Н5. Алкалната концентрация не само влияе върху степента на етерификация, но също така влияе върху консумацията на алкилхалогениди. Колкото по-ниска е алкалната концентрация, толкова по-силна е хидролизата на алкилхалида. За да се намали консумацията на етерифициращ агент, трябва да се увеличи концентрацията на основа. Въпреки това, когато алкалната концентрация е твърде висока, ефектът на набъбване на целулозата се намалява, което не е благоприятно за реакцията на етерификация и следователно степента на етерификация се намалява. За тази цел по време на реакцията може да се добави концентрирана луга или твърда луга. Реакторът трябва да има добро устройство за разбъркване и разкъсване, така че основата да може да бъде равномерно разпределена. Метилцелулозата се използва широко като сгъстител, лепило и защитен колоид и т.н. Може да се използва и като диспергатор за емулсионна полимеризация, диспергатор за свързване на семена, текстилна суспензия, добавка за храни и козметика, медицинско лепило, материал за покритие на лекарства и се използва в латексова боя, печатарско мастило, производство на керамика и се смесва в цимент Използва се за контролиране на настройката време и увеличаване на първоначалната якост и т.н. Етилцелулозните продукти имат висока механична якост, гъвкавост, топлоустойчивост и устойчивост на студ. Ниско заместената етил целулоза е разтворима във вода и разредени алкални разтвори, а високо заместените продукти са разтворими в повечето органични разтворители. Има добра съвместимост с различни смоли и пластификатори. Може да се използва за направата на пластмаси, филми, лакове, лепила, латекс и покриващи материали за лекарства и др. Въвеждането на хидроксиалкилови групи в целулозни алкилови етери може да подобри нейната разтворимост, да намали нейната чувствителност към изсолване, да повиши температурата на желиране и да подобри свойствата на горещо стопяване и др. Степента на промяна в горните свойства варира в зависимост от естеството на заместителите и съотношението на алкил към хидроксиалкилови групи.

Целулозен хидроксиалкил етер:

Представителни са хидроксиетилцелулозата и хидроксипропилцелулозата. Етерифициращи агенти са епоксиди като етилен оксид и пропилен оксид. Използвайте киселина или основа като катализатор. Промишленото производство е да реагира алкална целулоза с етерифициращ агент:хидроксиетил целулозас висока стойност на заместване е разтворим както в студена, така и в гореща вода. Хидроксипропилцелулозата с висока стойност на заместване е разтворима само в студена вода, но не и в гореща вода. Хидроксиетилцелулозата може да се използва като сгъстител за латексови покрития, пасти за печат и боядисване на текстил, материали за оразмеряване на хартия, лепила и защитни колоиди. Използването на хидроксипропил целулоза е подобно на това на хидроксиетил целулозата. Хидроксипропил целулоза с ниска стойност на заместване може да се използва като фармацевтичен ексципиент, който може да има както свързващи, така и дезинтегриращи свойства.

Карбоксиметилцелулозата, английското съкращение CMC, обикновено съществува под формата на натриева сол. Етерифициращият агент е монохлороцетна киселина и реакцията е както следва:

Карбоксиметилцелулозата е най-широко използваният водоразтворим целулозен етер. В миналото се е използвала главно като сондажна кал, но сега е разширена, за да се използва като добавка към детергент, суспензия за дрехи, латексова боя, покритие на картон и хартия и др. Чистата карбоксиметил целулоза може да се използва в храните, лекарствата, козметиката, а също и като лепило за керамика и форми.

Полианионната целулоза (PAC) е йонен целулозен етер и е продукт от висок клас заместител на карбоксиметилцелулозата (CMC). Това е бял, почти бял или леко жълт прах или гранула, нетоксичен, безвкусен, лесен за разтваряне във вода, за да се образува прозрачен разтвор с определен вискозитет, има по-добра устойчивост на топлина, устойчивост на сол и силни антибактериални свойства. Без мухъл и влошаване. Той има характеристиките на висока чистота, висока степен на заместване и равномерно разпределение на заместителите. Може да се използва като свързващо вещество, сгъстител, модификатор на реологията, редуктор на загубата на течност, стабилизатор на суспензията и др. Полианионната целулоза (PAC) се използва широко във всички индустрии, където може да се прилага CMC, което може значително да намали дозировката, да улесни употребата, да осигури по-добра стабилност и да отговори на по-високи изисквания на процеса.

Цианоетил целулозата е реакционен продукт на целулоза и акрилонитрил при катализа на алкали.

Цианоетилцелулозата има висока диелектрична константа и нисък коефициент на загуба и може да се използва като смола за матрица за фосфорни и електролуминесцентни лампи. Ниско заместената цианоетилцелулоза може да се използва като изолационна хартия за трансформатори.

Приготвени са етери на висши мастни алкохоли, алкенилови етери и ароматни алкохолни етери на целулоза, но не са използвани в практиката.

Методите за получаване на целулозен етер могат да бъдат разделени на метод на водна среда, метод на разтворител, метод на месене, метод на суспензия, метод газ-твърдо вещество, метод на течна фаза и комбинация от горните методи.

5. Принцип на приготвяне:

Пулпата с високо α-целулоза се накисва с алкален разтвор, за да набъбне, за да се разрушат повече водородни връзки, да се улесни дифузията на реагентите и да се генерира алкална целулоза и след това да реагира с етерифициращ агент, за да се получи целулозен етер. Етерифициращите агенти включват въглеводородни халиди (или сулфати), епоксиди и α и β ненаситени съединения с акцептори на електрони.

6. Основно изпълнение:

Добавките играят ключова роля в подобряването на експлоатационните характеристики на строителния разтвор със суха смес и представляват повече от 40% от разходите за материали в разтвора със суха смес. Значителна част от добавката на вътрешния пазар се доставя от чуждестранни производители, а референтната дозировка на продукта също се предоставя от доставчика. В резултат на това цената на продуктите от сухи смеси остава висока и е трудно да се популяризират обикновените разтвори за зидария и мазилки с голямо количество и широка гама. Пазарните продукти от висок клас се контролират от чуждестранни компании, а производителите на сухи хоросани имат ниски печалби и ниска достъпна цена; при прилагането на добавки липсват системни и целенасочени изследвания и се следват сляпо чужди формули.

Водозадържащият агент е ключова добавка за подобряване на ефективността на задържане на вода на сухо смесен хоросан и също така е една от ключовите добавки за определяне на цената на сухи смесени хоросанови материали. Основната функция на целулозния етер е задържането на вода.

Целулозен етер е общ термин за серия от продукти, получени чрез реакцията на алкална целулоза и етеризиращ агент при определени условия. Алкалната целулоза се заменя с различни етерифициращи агенти, за да се получат различни целулозни етери. Според йонизиращите свойства на заместителите целулозните етери могат да бъдат разделени на две категории: йонни (като карбоксиметил целулоза) и нейонни (като метил целулоза). Според вида на заместителя, целулозният етер може да бъде разделен на моноетер (като метил целулоза) и смесен етер (като хидроксипропил метил целулоза). Според различната разтворимост може да се раздели на разтворимост във вода (като хидроксиетилцелулоза) и разтворимост в органичен разтворител (като етилцелулоза). Сухият хоросан е основно водоразтворима целулоза, а водоразтворимата целулоза се разделя на незабавен тип и повърхностно обработен тип със забавено разтваряне.

Механизмът на действие на целулозния етер в хоросана е следният:

(1) Следцелулозен етерв хоросана се разтваря във вода, ефективното и равномерно разпределение на циментовия материал в системата се осигурява благодарение на повърхностната активност, а целулозният етер, като защитен колоид, „обвива“ твърдите частици и върху външната му повърхност се образува слой от смазващ филм, което прави хоросановата система по-стабилна, а също така подобрява течливостта на хоросана по време на процеса на смесване и гладкостта на конструкцията.

(2) Благодарение на собствената си молекулярна структура разтворът на целулозния етер прави влагата в хоросана лесна за загуба и постепенно я освобождава за дълъг период от време, придавайки на хоросана добро задържане на вода и обработваемост.