Celluloseetherer en polymerforbindelse med en etherstruktur lavet af cellulose. Hver glucosylring i cellulosemakromolekylet indeholder tre hydroxylgrupper, den primære hydroxylgruppe på det sjette kulstofatom, den sekundære hydroxylgruppe på det andet og tredje kulstofatom, og hydrogenet i hydroxylgruppen er erstattet af en kulbrintegruppe for at generere celluloseetherderivater. Det er et produkt, hvor hydrogenet i hydroxylgruppen i cellulosepolymeren er erstattet af en kulbrintegruppe. Cellulose er en polyhydroxypolymerforbindelse, der hverken opløses eller smelter. Efter etherificering er cellulose opløselig i vand, fortyndet alkaliopløsning og organisk opløsningsmiddel og har termoplasticitet.
Cellulose er en polyhydroxypolymerforbindelse, der hverken opløses eller smelter. Efter etherificering er cellulose opløselig i vand, fortyndet alkaliopløsning og organisk opløsningsmiddel og har termoplasticitet.
1. Natur:
Celluloses opløselighed ændrer sig betydeligt efter etherificering. Den kan opløses i vand, fortyndet syre, fortyndet base eller organisk opløsningsmiddel. Opløseligheden afhænger hovedsageligt af tre faktorer: (1) Karakteristikaene for de grupper, der introduceres i etherificeringsprocessen, desto større gruppe, desto lavere opløselighed, og jo stærkere polariteten af den introducerede gruppe er, desto lettere er celluloseetheren at opløse i vand; (2) Substitutionsgraden og fordelingen af etherificerede grupper i makromolekylet. De fleste celluloseethere kan kun opløses i vand under en vis substitutionsgrad, og substitutionsgraden er mellem 0 og 3; (3) Polymerisationsgraden af celluloseethere, jo højere polymerisationsgraden er, desto mindre opløselig er den; Jo lavere substitutionsgraden, der kan opløses i vand, desto bredere er spektret. Der findes mange slags celluloseethere med fremragende ydeevne, og de er meget anvendt i byggeri, cement, olie, fødevarer, tekstiler, vaskemidler, maling, medicin, papirfremstilling og elektroniske komponenter og andre industrier.
2. Udvikle:
Kina er verdens største producent og forbruger af celluloseether med en gennemsnitlig årlig vækstrate på mere end 20%. Ifølge foreløbige statistikker er der omkring 50 celluloseetherproduktionsvirksomheder i Kina, den planlagte produktionskapacitet i celluloseetherindustrien har oversteget 400.000 tons, og der er omkring 20 virksomheder med mere end 10.000 tons, hovedsageligt fordelt i Shandong, Hebei, Chongqing og Jiangsu, Zhejiang, Shanghai og andre steder.
3. Behov:
I 2011 var Kinas CMC-produktionskapacitet omkring 300.000 tons. Med den stigende efterspørgsel efter celluloseethere af høj kvalitet i industrier som medicin, fødevarer og dagligkemikalier stiger den indenlandske efterspørgsel efter andre celluloseetherprodukter end CMC. Produktionskapaciteten for MC/HPMC er omkring 120.000 tons, og for HEC er den omkring 20.000 tons. PAC er stadig i promoverings- og anvendelsesfasen i Kina. Med udviklingen af store offshore-oliefelter og udviklingen af byggematerialer, fødevare-, kemiske og andre industrier stiger og udvides mængden og feltet af PAC år for år med en produktionskapacitet på mere end 10.000 tons.
4. Klassificering:
Ifølge den kemiske strukturklassificering af substituenter kan de opdeles i anioniske, kationiske og ikke-ioniske ethere. Afhængigt af det anvendte etherificeringsmiddel findes der methylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, ethylcellulose, benzylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, cyanoethylcellulose, benzylcyanoethylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose og phenylcellulose osv. Methylcellulose og ethylcellulose er mere praktiske.
Methylcellulose:
Efter at den raffinerede bomuld er behandlet med alkali, produceres celluloseether gennem en række reaktioner med metanchlorid som etherificeringsmiddel. Generelt er substitutionsgraden 1,6~2,0, og opløseligheden varierer også med forskellige substitutionsgrader. Det tilhører ikke-ionisk celluloseether.
(1) Methylcellulose er opløselig i koldt vand, og det vil være vanskeligt at opløse i varmt vand. Dens vandige opløsning er meget stabil i området pH = 3 ~ 12. Den har god kompatibilitet med stivelse, guargummi osv. og mange overfladeaktive stoffer. Når temperaturen når geleringstemperaturen, forekommer gelering.
(2) Vandtilbageholdelsen af methylcellulose afhænger af dens tilsatte mængde, viskositet, partikelstørrelse og opløsningshastighed. Generelt, hvis den tilsatte mængde er stor, er finheden lille, og viskositeten er stor, er vandtilbageholdelseshastigheden høj. Blandt disse har mængden af tilsætning den største indflydelse på vandtilbageholdelseshastigheden, og viskositetsniveauet er ikke direkte proportionalt med niveauet af vandtilbageholdelseshastighed. Opløsningshastigheden afhænger hovedsageligt af graden af overflademodifikation af cellulosepartiklerne og partikelfinheden. Blandt de ovennævnte celluloseethere har methylcellulose og hydroxypropylmethylcellulose højere vandtilbageholdelseshastigheder.
(3) Temperaturændringer kan have alvorlig indflydelse på methylcelluloses vandtilbageholdelse. Generelt gælder det, at jo højere temperaturen er, desto dårligere er vandtilbageholdelsen. Hvis mørteltemperaturen overstiger 40 °C, vil methylcelluloses vandtilbageholdelse blive betydeligt reduceret, hvilket vil have alvorlig indflydelse på mørtelens konstruktion.
(4)Methylcellulosehar en betydelig effekt på mørtelens bearbejdelighed og kohæsion. "Klæbeevne" refererer her til den bindingskraft, der mærkes mellem arbejderens påføringsværktøj og vægunderlaget, det vil sige mørtelens forskydningsmodstand. Klæbeevnen er høj, mørtelens forskydningsmodstand er stor, og den styrke, der kræves af arbejderne under brugsprocessen, er også stor, og mørtelens konstruktionsegenskaber er dårlige. Kohæsionen af methylcellulose er på et mellemniveau i celluloseetherprodukter.
Hydroxypropylmethylcellulose:
Hydroxypropylmethylcellulose er en cellulosesort, hvis produktion og forbrug stiger hurtigt. Det er en ikke-ionisk celluloseether, der er fremstillet af raffineret bomuld efter alkalisering ved hjælp af propylenoxid og methylchlorid som etherificeringsmiddel gennem en række reaktioner. Substitutionsgraden er generelt 1,2~2,0. Dens egenskaber varierer afhængigt af forholdet mellem methoxylindhold og hydroxypropylindhold.
(1) Hydroxypropylmethylcellulose er let opløselig i koldt vand, og det vil være vanskeligt at opløse den i varmt vand. Men dens geleringstemperatur i varmt vand er betydeligt højere end methylcelluloses. Opløseligheden i koldt vand er også betydeligt forbedret sammenlignet med methylcellulose.
(2) Viskositeten af hydroxypropylmethylcellulose er relateret til dens molekylvægt, og jo større molekylvægten er, desto højere er viskositeten. Temperaturen påvirker også dens viskositet, da viskositeten falder, når temperaturen stiger. Indflydelsen af dens høje viskositet og temperatur er dog lavere end for methylcellulose. Dens opløsning er stabil, når den opbevares ved stuetemperatur.
(3) Vandtilbageholdelsen af hydroxypropylmethylcellulose afhænger af dens tilsætningsmængde, viskositet osv., og dens vandtilbageholdelseshastighed under den samme tilsætningsmængde er højere end for methylcellulose.
(4)Hydroxypropylmethylcelluloseer stabil over for syre og base, og dens vandige opløsning er meget stabil i området pH = 2 ~ 12. Kaustisk soda og kalkvand har ringe effekt på dens ydeevne, men base kan fremskynde dens opløsning og øge dens viskositet en smule. Hydroxypropylmethylcellulose er stabil over for almindelige salte, men når koncentrationen af saltopløsningen er høj, har viskositeten af hydroxypropylmethylcelluloseopløsningen en tendens til at stige.
(5) Hydroxypropylmethylcellulose kan blandes med vandopløselige polymerforbindelser for at danne en ensartet og højere viskositetsopløsning. Såsom polyvinylalkohol, stivelsesether, vegetabilsk gummi osv.
(6) Hydroxypropylmethylcellulose har bedre enzymresistens end methylcellulose, og dens opløsning er mindre tilbøjelig til at blive nedbrudt af enzymer end methylcellulose.
(7) Vedhæftningen af hydroxypropylmethylcellulose til mørtelkonstruktioner er højere end den af methylcellulose.
Hydroxyethylcellulose:
Den er lavet af raffineret bomuld behandlet med alkali og reageret med ethylenoxid som etherificeringsmiddel i nærvær af isopropanol. Dens substitutionsgrad er generelt 1,5~2,0. Den har stærk hydrofilicitet og absorberer let fugt.
(1) Hydroxyethylcellulose er opløselig i koldt vand, men den er vanskelig at opløse i varmt vand. Dens opløsning er stabil ved høj temperatur uden at danne gel. Den kan bruges i lang tid ved høj temperatur i mørtel, men dens vandretention er lavere end methylcelluloses.
(2) Hydroxyethylcellulose er stabil over for generelle syrer og baser, og baser kan fremskynde dens opløsning og øge dens viskositet en smule. Dens dispergerbarhed i vand er en smule dårligere end methylcellulose og hydroxypropylmethylcellulose.
(3) Hydroxyethylcellulose har god anti-sig-egenskaber for mørtel, men den har en længere retarderingstid for cement.
(4) Ydeevnen af hydroxyethylcellulose produceret af nogle indenlandske virksomheder er tydeligvis lavere end methylcellulose på grund af dens høje vandindhold og høje askeindhold.
(5) Meldug i den vandige opløsning af hydroxyethylcellulose er relativt alvorlig. Ved en temperatur på omkring 40°C kan der opstå meldug inden for 3 til 5 dage, hvilket vil påvirke dens ydeevne.
Carboxymethylcellulose:
Ionisk celluloseether fremstilles af naturlige fibre (bomuld osv.) efter alkalibehandling, hvor natriummonochloracetat anvendes som etherificeringsmiddel, og efter en række reaktionsbehandlinger. Substitutionsgraden er generelt 0,4~1,4, og dens ydeevne påvirkes i høj grad af substitutionsgraden.
(1) Carboxymethylcellulose er mere hygroskopisk og indeholder mere vand, når den opbevares under generelle forhold.
(2) Vandig opløsning af carboxymethylcellulose danner ikke gel, og viskositeten falder med temperaturstigningen. Når temperaturen overstiger 50 °C, er viskositeten irreversibel.
(3) Dens stabilitet påvirkes i høj grad af pH. Generelt kan den bruges i gipsbaseret mørtel, men ikke i cementbaseret mørtel. Når den er meget alkalisk, vil den miste viskositet.
(4) Dens vandretention er langt lavere end methylcellulose. Den har en hæmmende effekt på gipsbaseret mørtel og reducerer dens styrke. Prisen på carboxymethylcellulose er dog betydeligt lavere end prisen på methylcellulose.
Cellulosealkylether:
Repræsentative er methylcellulose og ethylcellulose. I industriel produktion anvendes methylchlorid eller ethylchlorid generelt som etherificeringsmiddel, og reaktionen er som følger:
I formlen repræsenterer R CH3 eller C2H5. Alkalikoncentrationen påvirker ikke kun graden af forethring, men også forbruget af alkylhalogenider. Jo lavere alkalikoncentrationen er, desto stærkere er hydrolysen af alkylhalogenidet. For at reducere forbruget af forethringsmiddel skal alkalikoncentrationen øges. Men når alkalikoncentrationen er for høj, reduceres celluloses kvældningseffekt, hvilket ikke er befordrende for forethringsreaktionen, og forethringsgraden reduceres derfor. Til dette formål kan koncentreret lud eller fast lud tilsættes under reaktionen. Reaktoren bør have en god omrørings- og riveanordning, så alkalien kan fordeles jævnt. Methylcellulose anvendes i vid udstrækning som fortykningsmiddel, klæbemiddel og beskyttende kolloid osv. Det kan også bruges som dispergeringsmiddel til emulsionspolymerisation, bindemiddel til frø, tekstilopslæmning, tilsætningsstof til fødevarer og kosmetik, medicinsk klæbemiddel, lægemiddelbelægningsmateriale og anvendes i latexmaling, trykfarver, keramikproduktion og blandes i cement. Det bruges til at kontrollere hærdningstiden og øge den indledende styrke osv. Ethylcelluloseprodukter har høj mekanisk styrke, fleksibilitet, varmebestandighed og kuldebestandighed. Lavsubstitueret ethylcellulose er opløselig i vand og fortyndede alkaliske opløsninger, og højsubstituerede produkter er opløselige i de fleste organiske opløsningsmidler. Det har god kompatibilitet med forskellige harpikser og blødgørere. Det kan bruges til at fremstille plast, film, lakker, klæbemidler, latex og belægningsmaterialer til lægemidler osv. Indførelsen af hydroxyalkylgrupper i cellulosealkylethere kan forbedre dets opløselighed, reducere dets følsomhed over for udsaltning, øge geleringstemperaturen og forbedre smelteegenskaberne osv. Graden af ændring i ovenstående egenskaber varierer med substituenternes art og forholdet mellem alkyl- og hydroxyalkylgrupper.
Cellulosehydroxyalkylether:
Repræsentative er hydroxyethylcellulose og hydroxypropylcellulose. Ætherificeringsmidler er epoxider såsom ethylenoxid og propylenoxid. Brug syre eller base som katalysator. Industriel produktion består i at reagere alkalisk cellulose med etherificeringsmiddel:hydroxyethylcellulosemed høj substitutionsværdi er opløselig i både koldt og varmt vand. Hydroxypropylcellulose med høj substitutionsværdi er kun opløselig i koldt vand, men ikke i varmt vand. Hydroxyethylcellulose kan bruges som fortykningsmiddel til latexbelægninger, tekstiltryk- og farvepastaer, papirlimningsmaterialer, klæbemidler og beskyttelseskolloider. Brugen af hydroxypropylcellulose svarer til hydroxyethylcellulose. Hydroxypropylcellulose med lav substitutionsværdi kan bruges som et farmaceutisk hjælpestof, der kan have både bindende og disintegrerende egenskaber.
Carboxymethylcellulose, den engelske forkortelse CMC, findes generelt i form af natriumsalt. Forethringsmidlet er monochloreddikesyre, og reaktionen er som følger:
Carboxymethylcellulose er den mest anvendte vandopløselige celluloseether. Tidligere blev den primært brugt som boremudder, men nu er den blevet udvidet til at blive brugt som tilsætningsstof til vaskemiddel, tøjopslam, latexmaling, belægning af pap og papir osv. Ren carboxymethylcellulose kan bruges i fødevarer, medicin, kosmetik og også som klæbemiddel til keramik og forme.
Polyanionisk cellulose (PAC) er en ionisk celluloseether og er et high-end erstatningsprodukt for carboxymethylcellulose (CMC). Det er et hvidt, off-white eller let gult pulver eller granulat, giftfri, smagløst, let at opløse i vand for at danne en transparent opløsning med en vis viskositet, har bedre varmebestandighed, saltbestandighed og stærke antibakterielle egenskaber. Ingen meldug og forringelse. Det har egenskaber som høj renhed, høj substitutionsgrad og ensartet fordeling af substituenter. Det kan bruges som bindemiddel, fortykningsmiddel, reologimodifikator, væsketabsreducerer, suspensionsstabilisator osv. Polyanionisk cellulose (PAC) anvendes i vid udstrækning i alle industrier, hvor CMC kan anvendes, hvilket kan reducere doseringen betydeligt, lette brugen, give bedre stabilitet og opfylde højere proceskrav.
Cyanoethylcellulose er reaktionsproduktet af cellulose og acrylonitril under katalyse af alkali.
Cyanoethylcellulose har en høj dielektricitetskonstant og lav tabskoefficient og kan bruges som harpiksmatrix til fosfor- og elektroluminescerende lamper. Lavsubstitueret cyanoethylcellulose kan bruges som isoleringspapir til transformere.
Højere fedtalkoholethere, alkenylethere og aromatiske alkoholethere af cellulose er blevet fremstillet, men har ikke været anvendt i praksis.
Fremstillingsmetoderne for celluloseether kan opdeles i vandmediummetoden, opløsningsmiddelmetoden, æltningsmetoden, opslæmningsmetoden, gas-faststofmetoden, flydende fasemetoden og kombinationen af ovenstående metoder.
5. Tilberedningsprincip:
Cellulosemassen med højt α-indhold gennemvædes med en alkalisk opløsning for at få den til at kvælde, hvilket nedbryder flere hydrogenbindinger, letter diffusionen af reagenser og genererer alkalisk cellulose, og reagerer derefter med etherificeringsmiddel for at opnå celluloseether. Ætherificeringsmidler omfatter kulbrintehalogenider (eller sulfater), epoxider og umættede α- og β-forbindelser med elektronacceptorer.
6. Grundlæggende ydeevne:
Tilsætningsstoffer spiller en nøglerolle i at forbedre ydeevnen af tørblandet mørtel i byggeri og tegner sig for mere end 40% af materialeomkostningerne i tørblandet mørtel. En betydelig del af tilsætningsstofferne på hjemmemarkedet leveres af udenlandske producenter, og referencedoseringen af produktet leveres også af leverandøren. Som følge heraf forbliver prisen på tørblandede mørtelprodukter høj, og det er vanskeligt at popularisere almindelige mur- og pudsmørtler med en stor mængde og et bredt sortiment. High-end-markedsprodukter kontrolleres af udenlandske virksomheder, og producenter af tørblandet mørtel har lav profit og dårlig prisoverkommelighed; anvendelsen af tilsætningsstoffer mangler systematisk og målrettet forskning og følger blindt udenlandske formler.
Vandtilbageholdende midler er et vigtigt tilsætningsstof til at forbedre vandtilbageholdelsen af tørblandet mørtel, og det er også et af de vigtigste tilsætningsstoffer til at bestemme prisen på tørblandede mørtelmaterialer. Celluloseethers hovedfunktion er vandtilbageholdelse.
Celluloseether er en generel betegnelse for en række produkter, der produceres ved reaktion af alkalicellulose og etherificeringsmiddel under visse betingelser. Alkalicellulose erstattes af forskellige etherificeringsmidler for at opnå forskellige celluloseethere. Ifølge substituenternes ioniseringsegenskaber kan celluloseethere opdeles i to kategorier: ioniske (såsom carboxymethylcellulose) og ikke-ioniske (såsom methylcellulose). Ifølge substituenttypen kan celluloseether opdeles i monoether (såsom methylcellulose) og blandet ether (såsom hydroxypropylmethylcellulose). Ifølge forskellig opløselighed kan den opdeles i vandopløselighed (såsom hydroxyethylcellulose) og organisk opløsningsmiddelopløselighed (såsom ethylcellulose). Tørblandet mørtel er hovedsageligt vandopløselig cellulose, og vandopløselig cellulose er opdelt i instant-type og overfladebehandlet forsinket opløsningstype.
Celluloseethers virkningsmekanisme i mørtel er som følger:
(1) Efter dencelluloseetherNår mørtelen opløses i vand, sikres en effektiv og ensartet fordeling af cementmaterialet i systemet på grund af overfladeaktiviteten, og celluloseetheren "indpakker" som et beskyttende kolloid de faste partikler, og der dannes et lag smørefilm på dens ydre overflade, hvilket gør mørtelsystemet mere stabilt og også forbedrer mørtelens flydeevne under blandingsprocessen og konstruktionens glathed.
(2) På grund af sin egen molekylære struktur gør celluloseetheropløsningen det svært at miste fugten i mørtlen, og den frigiver den gradvist over en længere periode, hvilket giver mørtlen god vandretention og bearbejdelighed.
Opslagstidspunkt: 28. april 2024