Èter de cel·lulosaés un compost polimèric amb una estructura d'èter feta de cel·lulosa. Cada anell de glucosil de la macromolècula de cel·lulosa conté tres grups hidroxil, el grup hidroxil primari al sisè àtom de carboni, el grup hidroxil secundari al segon i tercer àtoms de carboni i l'hidrogen al grup hidroxil es substitueix per un grup hidrocarbur per generar derivats de l'èter de cel·lulosa. És un producte en el qual l'hidrogen del grup hidroxil del polímer de cel·lulosa es substitueix per un grup hidrocarbur. La cel·lulosa és un compost de polímer polihidroxi que no es dissol ni es fon. Després de l'eterificació, la cel·lulosa és soluble en aigua, solució alcalina diluïda i dissolvent orgànic, i té termoplasticitat.
La cel·lulosa és un compost de polímer polihidroxi que no es dissol ni es fon. Després de l'eterificació, la cel·lulosa és soluble en aigua, solució alcalina diluïda i dissolvent orgànic, i té termoplasticitat.
1. Natura:
La solubilitat de la cel·lulosa després de l'eterificació canvia significativament. Es pot dissoldre en aigua, àcid diluït, àlcali diluït o dissolvent orgànic. La solubilitat depèn principalment de tres factors: (1) Les característiques dels grups introduïts en el procés d'eterificació, els introduïts Com més gran sigui el grup, menor és la solubilitat, i més forta és la polaritat del grup introduït, més fàcil serà la dissolució de l'èter de cel·lulosa en aigua; (2) El grau de substitució i la distribució dels grups eterificats a la macromolècula. La majoria dels èters de cel·lulosa només es poden dissoldre en aigua sota un cert grau de substitució, i el grau de substitució està entre 0 i 3; (3) El grau de polimerització de l'èter de cel·lulosa, com més alt sigui el grau de polimerització, menys soluble; Com més baix sigui el grau de substitució que es pot dissoldre en aigua, més ampli serà el rang. Hi ha molts tipus d'èters de cel·lulosa amb un rendiment excel·lent, i s'utilitzen àmpliament en la construcció, el ciment, el petroli, l'alimentació, el tèxtil, el detergent, la pintura, la medicina, la fabricació de paper i els components electrònics i altres indústries.
2. Desenvolupament:
La Xina és el major productor i consumidor mundial d'èter de cel·lulosa, amb una taxa de creixement anual mitjana de més del 20%. Segons les estadístiques preliminars, hi ha unes 50 empreses de producció d'èter de cel·lulosa a la Xina, la capacitat de producció dissenyada de la indústria de l'èter de cel·lulosa ha superat les 400.000 tones i hi ha unes 20 empreses amb més de 10.000 tones, distribuïdes principalment a Shandong, Hebei, Chongqing i Jiangsu. , Zhejiang, Xangai i altres llocs.
3. Necessitat:
El 2011, la capacitat de producció de CMC de la Xina era d'unes 300.000 tones. Amb la creixent demanda d'èters de cel·lulosa d'alta qualitat en indústries com la medicina, l'alimentació i els productes químics diaris, la demanda interna d'altres productes d'èter de cel·lulosa diferents de CMC està augmentant. , la capacitat de producció de MC/HPMC és d'unes 120.000 tones i la d'HEC és d'unes 20.000 tones. PAC encara es troba en fase de promoció i aplicació a la Xina. Amb el desenvolupament de grans camps de petroli a alta mar i el desenvolupament de materials de construcció, indústries alimentàries, químiques i altres, la quantitat i el camp de PAC augmenten i s'expandeixen any rere any, amb una capacitat de producció de més de 10.000 tones.
4. Classificació:
Segons la classificació de l'estructura química dels substituents, es poden dividir en èters aniònics, catiònics i no iònics. Segons l'agent d'eterificació utilitzat, hi ha metil cel·lulosa, hidroxietil metil cel·lulosa, carboximetil cel·lulosa, etil cel·lulosa, benzil cel·lulosa, hidroxietil cel·lulosa, hidroxipropilmetil cel·lulosa, cianoetil cel·lulosa, benzil cianoetil cel·lulosa, carboximetil hidroxietil celulosa i etc. la cel·lulosa són més pràctiques.
Metilcel·lulosa:
Després de tractar el cotó refinat amb àlcali, es produeix èter de cel·lulosa mitjançant una sèrie de reaccions amb clorur de metà com a agent d'eterificació. En general, el grau de substitució és d'1,6 ~ 2,0 i la solubilitat també és diferent amb diferents graus de substitució. Pertany a l'èter de cel·lulosa no iònic.
(1) La metilcel·lulosa és soluble en aigua freda i serà difícil de dissoldre en aigua calenta. La seva solució aquosa és molt estable en el rang de pH=3~12. Té bona compatibilitat amb midó, goma guar, etc. i molts tensioactius. Quan la temperatura arriba a la temperatura de gelificació, es produeix la gelificació.
(2) La retenció d'aigua de la metil cel·lulosa depèn de la seva quantitat d'addició, viscositat, mida de partícula i velocitat de dissolució. En general, si la quantitat d'addició és gran, la finesa és petita i la viscositat és gran, la taxa de retenció d'aigua és alta. Entre ells, la quantitat d'addició té el major impacte en la taxa de retenció d'aigua i el nivell de viscositat no és directament proporcional al nivell de retenció d'aigua. La velocitat de dissolució depèn principalment del grau de modificació superficial de les partícules de cel·lulosa i de la finesa de les partícules. Entre els èters de cel·lulosa anteriors, la metilcel·lulosa i la hidroxipropilmetilcel·lulosa tenen taxes de retenció d'aigua més altes.
(3) Els canvis de temperatura poden afectar seriosament la retenció d'aigua de la metilcel·lulosa. En general, com més alta sigui la temperatura, pitjor serà la retenció d'aigua. Si la temperatura del morter supera els 40 °C, la retenció d'aigua de la metilcel·lulosa es reduirà significativament, afectant greument la construcció del morter.
(4)Metilcel·lulosaté un efecte significatiu en la treballabilitat i la cohesió del morter. L'"adhesió" aquí es refereix a la força d'unió que se sent entre l'eina aplicadora del treballador i el substrat de la paret, és a dir, la resistència al cisallament del morter. L'adhesivitat és alta, la resistència al cisallament del morter és gran i la força requerida pels treballadors en el procés d'ús també és gran i el rendiment de construcció del morter és baix. La cohesió de la metilcel·lulosa es troba a un nivell mitjà en els productes d'èter de cel·lulosa.
Hidroxipropilmetilcel·lulosa:
La hidroxipropil metilcel·lulosa és una varietat de cel·lulosa la producció i el consum de la qual augmenta ràpidament. És un èter mixt de cel·lulosa no iònic fet de cotó refinat després de l'alcalinització, utilitzant òxid de propilè i clorur de metil com a agent d'eterificació, mitjançant una sèrie de reaccions. El grau de substitució és generalment d'1,2 ~ 2,0. Les seves propietats varien en funció de la proporció entre el contingut de metoxil i el contingut d'hidroxipropil.
(1) La hidroxipropil metilcel·lulosa és fàcilment soluble en aigua freda i trobarà dificultats per dissoldre's en aigua calenta. Però la seva temperatura de gelificació en aigua calenta és significativament més alta que la de la metilcel·lulosa. La solubilitat en aigua freda també millora molt en comparació amb la metilcel·lulosa.
(2) La viscositat de la hidroxipropil metilcel·lulosa està relacionada amb el seu pes molecular, i com més gran sigui el pes molecular, més gran serà la viscositat. La temperatura també afecta la seva viscositat, a mesura que augmenta la temperatura, la viscositat disminueix. Tanmateix, la influència de la seva alta viscositat i temperatura és inferior a la de la metilcel·lulosa. La seva solució és estable quan s'emmagatzema a temperatura ambient.
(3) La retenció d'aigua de la hidroxipropil metilcel·lulosa depèn de la seva quantitat d'addició, viscositat, etc., i la seva taxa de retenció d'aigua amb la mateixa quantitat d'addició és superior a la de la metilcel·lulosa.
(4)Hidroxipropil metilcel·lulosaés estable a l'àcid i l'àlcali, i la seva solució aquosa és molt estable en el rang de pH = 2 ~ 12. La sosa càustica i l'aigua de calç tenen poc efecte en el seu rendiment, però l'àlcali pot accelerar la seva dissolució i augmentar lleugerament la seva viscositat. La hidroxipropil metilcel·lulosa és estable a les sals comunes, però quan la concentració de la solució salina és alta, la viscositat de la solució d'hidroxipropil metilcel·lulosa tendeix a augmentar.
(5) La hidroxipropil metilcel·lulosa es pot barrejar amb compostos polimèrics solubles en aigua per formar una solució uniforme i de major viscositat. Com ara alcohol polivinílic, èter de midó, xiclet vegetal, etc.
(6) La hidroxipropil metilcel·lulosa té una millor resistència enzimàtica que la metilcel·lulosa, i és menys probable que la seva solució sigui degradada pels enzims que la metilcel·lulosa.
(7) L'adhesió de la hidroxipropil metilcel·lulosa a la construcció del morter és superior a la de la metilcel·lulosa.
Hidroxietil cel·lulosa:
Està fet de cotó refinat tractat amb àlcali i reacciona amb òxid d'etilè com a agent d'eterificació en presència d'isopropanol. El seu grau de substitució és generalment d'1,5 ~ 2,0. Té una forta hidrofilicitat i és fàcil d'absorbir la humitat.
(1) La hidroxietil cel·lulosa és soluble en aigua freda, però és difícil de dissoldre en aigua calenta. La seva solució és estable a alta temperatura sense gelificar. Es pot utilitzar durant molt de temps a alta temperatura en morter, però la seva retenció d'aigua és inferior a la de la metilcel·lulosa.
(2) La hidroxietil cel·lulosa és estable a l'àcid general i l'àlcali, i l'àlcali pot accelerar la seva dissolució i augmentar lleugerament la seva viscositat. La seva dispersibilitat a l'aigua és lleugerament pitjor que la de la metil cel·lulosa i la hidroxipropil metil cel·lulosa.
(3) La hidroxietil cel·lulosa té un bon rendiment anti-enfonsament per al morter, però té un temps de retard més llarg per al ciment.
(4) El rendiment de la hidroxietilcel·lulosa produïda per algunes empreses domèstiques és òbviament inferior al de la metilcel·lulosa a causa del seu alt contingut d'aigua i alt contingut de cendra.
(5) La floridura de la solució aquosa d'hidroxietilcel·lulosa és relativament greu. A una temperatura d'uns 40 °C, es pot produir floridura en un termini de 3 a 5 dies, cosa que afectarà el seu rendiment.
Carboximetil cel·lulosa:
L'èter de cel·lulosa lònica es fa a partir de fibres naturals (cotó, etc.) després d'un tractament àlcali, utilitzant monocloroacetat de sodi com a agent d'eterificació i sotmès a una sèrie de tractaments de reacció. El grau de substitució és generalment de 0,4 ~ 1,4, i el seu rendiment es veu molt afectat pel grau de substitució.
(1) La carboximetil cel·lulosa és més higroscòpica i contindrà més aigua quan s'emmagatzema en condicions generals.
(2) La solució aquosa de carboximetil cel·lulosa no produeix gel i la viscositat disminueix amb l'augment de la temperatura. Quan la temperatura supera els 50 °C, la viscositat és irreversible.
(3) La seva estabilitat es veu molt afectada pel pH. En general, es pot utilitzar en morter a base de guix, però no en morter a base de ciment. Quan és molt alcalí, perdrà viscositat.
(4) La seva retenció d'aigua és molt inferior a la de la metilcel·lulosa. Té un efecte retardador sobre el morter a base de guix i redueix la seva resistència. No obstant això, el preu de la carboximetil cel·lulosa és significativament més baix que el de la metil cel·lulosa.
Alquil Eter de cel·lulosa:
Els més representatius són la metilcel·lulosa i l'etilcel·lulosa. En la producció industrial, el clorur de metil o el clorur d'etil s'utilitza generalment com a agent d'eterificació i la reacció és la següent:
A la fórmula, R representa CH3 o C2H5. La concentració d'àlcali no només afecta el grau d'eterificació, sinó que també afecta el consum d'halogenurs d'alquil. Com més baixa sigui la concentració d'àlcali, més forta serà la hidròlisi de l'halogenur d'alquil. Per reduir el consum d'agent eterificant, s'ha d'augmentar la concentració d'àlcali. Tanmateix, quan la concentració d'àlcali és massa alta, l'efecte d'inflor de la cel·lulosa es redueix, la qual cosa no afavoreix la reacció d'eterificació i, per tant, es redueix el grau d'eterificació. Amb aquest propòsit, durant la reacció es pot afegir lixivia concentrada o sòlida. El reactor ha de tenir un bon dispositiu d'agitació i llàgrima perquè l'àlcali es pugui distribuir uniformement. La metil cel·lulosa s'utilitza àmpliament com a espessidor, adhesiu i col·loide protector, etc. També es pot utilitzar com a dispersant per a la polimerització en emulsió, un dispersant d'unió per a llavors, una purina tèxtil, un additiu per a aliments i cosmètics, un adhesiu mèdic, un material de recobriment de fàrmacs i s'utilitza en pintura de làtex, tinta d'impressió, producció de ciment ceràmic, i augmentar la força inicial en la producció de ceràmica, etc. Els productes d'etilcel·lulosa tenen una alta resistència mecànica, flexibilitat, resistència a la calor i resistència al fred. L'etilcel·lulosa poc substituïda és soluble en aigua i solucions alcalines diluïdes, i els productes altament substituïts són solubles en la majoria de dissolvents orgànics. Té una bona compatibilitat amb diverses resines i plastificants. Es pot utilitzar per fabricar plàstics, pel·lícules, vernissos, adhesius, làtex i materials de recobriment per a fàrmacs, etc. La introducció de grups hidroxialquil en èters alquílics de cel·lulosa pot millorar la seva solubilitat, reduir la seva sensibilitat a la sal, augmentar la temperatura de gelificació i millorar les propietats de fusió en calent, etc. grups.
Èter hidroxialquil de cel·lulosa:
Els més representatius són la hidroxietilcel·lulosa i la hidroxipropilcel·lulosa. Els agents eterificants són epòxids com l'òxid d'etilè i l'òxid de propilè. Utilitzeu àcid o base com a catalitzador. La producció industrial consisteix a reaccionar la cel·lulosa alcalina amb un agent d'eterificació:hidroxietil cel·lulosaamb alt valor de substitució és soluble tant en aigua freda com en aigua calenta. La hidroxipropil cel·lulosa amb un alt valor de substitució només és soluble en aigua freda però no en aigua calenta. La hidroxietilcel·lulosa es pot utilitzar com a espessidor per a recobriments de làtex, pastes d'impressió i tint tèxtils, materials de mida de paper, adhesius i col·loides protectors. L'ús de la hidroxipropil cel·lulosa és similar al de la hidroxietil cel·lulosa. La hidroxipropil cel·lulosa amb un valor de substitució baix es pot utilitzar com a excipient farmacèutic, que pot tenir propietats tant d'unió com de desintegració.
La carboximetil cel·lulosa, l'abreviatura anglesa CMC, existeix generalment en forma de sal sòdica. L'agent eterificant és l'àcid monocloroacètic i la reacció és la següent:
La carboximetil cel·lulosa és l'èter de cel·lulosa soluble en aigua més utilitzat. Antigament s'utilitzava principalment com a fang de perforació, però ara s'ha ampliat com a additiu de detergent, purins de roba, pintura de làtex, recobriment de cartró i paper, etc. La carboximetil cel·lulosa pura es pot utilitzar en aliments, medicina, cosmètica, i també com a adhesiu per a ceràmica i motlles.
La cel·lulosa polianiònica (PAC) és un èter iònic de cel·lulosa i és un producte substitutiu de gamma alta per a la carboximetil cel·lulosa (CMC). Es tracta d'una pols o grànul de color blanc, blanquinós o lleugerament groc, no tòxic, insípid, fàcil de dissoldre en aigua per formar una solució transparent amb una certa viscositat, té una millor estabilitat de resistència a la calor i resistència a la sal, i fortes propietats antibacterianes. Sense floridura i deteriorament. Té les característiques d'alta puresa, alt grau de substitució i distribució uniforme de substituents. Es pot utilitzar com a aglutinant, espessidor, modificador de reologia, reductor de pèrdues de fluids, estabilitzador de suspensió, etc. La cel·lulosa polianiònica (PAC) s'utilitza àmpliament en totes les indústries on es pot aplicar CMC, la qual cosa pot reduir molt la dosi, facilitar l'ús, proporcionar una millor estabilitat i complir els requisits més elevats del procés.
La cianoetilcel·lulosa és el producte de reacció de la cel·lulosa i l'acrilonitril sota la catàlisi d'àlcali.
La cianoetil cel·lulosa té una elevada constant dielèctrica i un baix coeficient de pèrdua i es pot utilitzar com a matriu de resina per a làmpades de fòsfor i electroluminescents. La cianoetil cel·lulosa de baixa substitució es pot utilitzar com a paper aïllant per als transformadors.
S'han preparat èters d'alcohols grassos superiors, èters alquenílics i èters d'alcohol aromàtics de cel·lulosa, però no s'han utilitzat a la pràctica.
Els mètodes de preparació de l'èter de cel·lulosa es poden dividir en mètode d'aigua, mètode de dissolvent, mètode d'amassatge, mètode de purín, mètode de gas-sòlid, mètode de fase líquida i la combinació dels mètodes anteriors.
5. Principi de preparació:
La polpa alta en α-cel·lulosa es remulla amb una solució alcalina per inflar-la per destruir més enllaços d'hidrogen, facilitar la difusió dels reactius i generar cel·lulosa alcalina i després reaccionar amb un agent d'eterificació per obtenir èter de cel·lulosa. Els agents eterificants inclouen halogenurs d'hidrocarburs (o sulfats), epòxids i compostos insaturats α i β amb acceptors d'electrons.
6. Rendiment bàsic:
Els additius tenen un paper clau en la millora del rendiment de la construcció de morter mesclat en sec i representen més del 40% del cost del material en el morter mesclat en sec. Una part considerable de la barreja al mercat nacional és subministrada per fabricants estrangers, i la dosi de referència del producte també la proporciona el proveïdor. Com a resultat, el cost dels productes de morter barrejat en sec segueix sent elevat i és difícil popularitzar els morters de maçoneria i arrebossat comuns amb una gran quantitat i una àmplia gamma. Els productes de mercat d'alta gamma estan controlats per empreses estrangeres, i els fabricants de morter mesclat en sec tenen beneficis baixos i un preu assequible baix; l'aplicació d'additius manca de recerca sistemàtica i dirigida, i segueix cegament fórmules estrangeres.
L'agent de retenció d'aigua és un additiu clau per millorar el rendiment de retenció d'aigua del morter mesclat en sec, i també és un dels additius clau per determinar el cost dels materials de morter mesclat en sec. La funció principal de l'èter de cel·lulosa és la retenció d'aigua.
L'èter de cel·lulosa és un terme general per a una sèrie de productes produïts per la reacció de la cel·lulosa alcalina i l'agent eterificant en determinades condicions. La cel·lulosa alcalina es substitueix per diferents agents eterificants per obtenir diferents èters de cel·lulosa. Segons les propietats d'ionització dels substituents, els èters de cel·lulosa es poden dividir en dues categories: iònics (com la carboximetil cel·lulosa) i no iònics (com la metilcel·lulosa). Segons el tipus de substituent, l'èter de cel·lulosa es pot dividir en monoèter (com la metilcel·lulosa) i l'èter mixt (com la hidroxipropilmetilcel·lulosa). Segons la diferent solubilitat, es pot dividir en solubilitat en aigua (com la hidroxietilcel·lulosa) i solubilitat en dissolvents orgànics (com l'etilcel·lulosa). El morter mesclat en sec és principalment cel·lulosa soluble en aigua, i la cel·lulosa soluble en aigua es divideix en tipus instantani i tipus de dissolució retardada amb tractament superficial.
El mecanisme d'acció de l'èter de cel·lulosa al morter és el següent:
(1) Després delèter de cel·lulosaal morter es dissol a l'aigua, s'assegura la distribució eficaç i uniforme del material cimentós al sistema a causa de l'activitat superficial, i l'èter de cel·lulosa, com a col·loide protector, "embolica" les partícules sòlides i es forma una capa de pel·lícula lubricant a la seva superfície exterior, que fa que el sistema de morter sigui més estable, i també millora la fluïdesa del procés de barreja i la fluïdesa del morter durant la construcció.
(2) A causa de la seva pròpia estructura molecular, la solució d'èter de cel·lulosa fa que la humitat del morter no sigui fàcil de perdre i l'alliberi gradualment durant un llarg període de temps, dotant el morter d'una bona retenció d'aigua i treballabilitat.
Hora de publicació: 28-abril-2024