Mis on tsellulooseeter?

Tselluloosi eeteron tselluloosist valmistatud eetristruktuuriga polümeerühend. Igas tselluloosi makromolekuli glükosüülitsüklis on kolm hüdroksüülrühma: primaarne hüdroksüülrühm asub kuuendal süsinikuaatomil, sekundaarne hüdroksüülrühm asub teisel ja kolmandal süsinikuaatomil ning hüdroksüülrühma vesinik on asendatud süsivesinikrühmaga, moodustades tselluloosi eetri derivaate. See on toode, milles tselluloospolümeeri hüdroksüülrühma vesinik on asendatud süsivesinikrühmaga. Tselluloos on polühüdroksüpolümeerühend, mis ei lahustu ega sula. Pärast eeterdamist lahustub tselluloos vees, lahjendatud leeliselahuses ja orgaanilises lahustis ning on termoplastne.

Tselluloos on polühüdroksüpolümeerühend, mis ei lahustu ega sula. Pärast eeterdamist lahustub tselluloos vees, lahjendatud leeliselahuses ja orgaanilises lahustis ning on termoplastne.

1. Loodus:

Tselluloosi lahustuvus pärast eeterdamist muutub märkimisväärselt. See võib lahustuda vees, lahjendatud happes, lahjendatud leeliselises või orgaanilises lahustis. Lahustuvus sõltub peamiselt kolmest tegurist: (1) eeterdamisprotsessis sisseviidud rühmade omadused. Mida suurem on rühm, seda madalam on lahustuvus ja mida tugevam on sisseviidud rühma polaarsus, seda kergemini lahustub tsellulooseeter vees; (2) asendusaste ja eeterdatud rühmade jaotus makromolekulis. Enamikku tsellulooseetreid saab vees lahustuda ainult teatud asendusastme juures ja asendusaste on vahemikus 0 kuni 3; (3) tsellulooseetri polümerisatsiooniaste, mida kõrgem on polümerisatsiooniaste, seda vähem lahustuv; Mida madalam on asendusaste, mida saab vees lahustuda, seda laiem on vahemik. On palju erinevaid suurepärase jõudlusega tsellulooseetreid ja neid kasutatakse laialdaselt ehituses, tsemendis, naftas, toidus, tekstiilis, pesuvahendites, värvides, meditsiinis, paberitootmises ja elektroonikakomponentides ning muudes tööstusharudes.

2. Arendada：

Hiina on maailma suurim tsellulooseetri tootja ja tarbija, mille keskmine aastane kasvumäär on üle 20%. Esialgse statistika kohaselt on Hiinas umbes 50 tsellulooseetri tootmisettevõtet, tsellulooseetri tööstuse kavandatud tootmisvõimsus on ületanud 400 000 tonni ja umbes 20 ettevõtet, mille toodang ületab 10 000 tonni, asuvad peamiselt Shandongis, Hebeis, Chongqingis ja Jiangsus, Zhejiangis, Shanghais ja mujal.

3. Vajadus:

2011. aastal oli Hiina CMC tootmisvõimsus umbes 300 000 tonni. Kuna meditsiinis, toiduainetes ja igapäevastes kemikaalides kasvab nõudlus kvaliteetsete tsellulooseetri järele, suureneb ka sisenõudlus muude tsellulooseetritoodete kui CMC järele. MC/HPMC tootmisvõimsus on umbes 120 000 tonni ja HEC tootmisvõimsus umbes 20 000 tonni. PAC on Hiinas endiselt reklaami- ja rakendusjärgus. Suurte avamere naftaväljade arendamise ning ehitusmaterjalide, toiduainete, keemia ja muude tööstusharude arenguga suureneb ja laieneb PAC kogus ja valdkond aasta-aastalt, tootmisvõimsusega üle 10 000 tonni.

4. Klassifikatsioon:

Asendajate keemilise struktuuri klassifikatsiooni järgi saab neid jagada anioonseteks, katioonseteks ja mitteioonseteks eetriteks. Sõltuvalt kasutatavast eeterdusainest on olemas metüültselluloos, hüdroksüetüülmetüültselluloos, karboksümetüültselluloos, etüültselluloos, bensüültselluloos, hüdroksüetüültselluloos, hüdroksüpropüülmetüültselluloos, tsüanoetüültselluloos, bensüültsüanoetüültselluloos, karboksümetüülhüdroksüetüültselluloos ja fenüültselluloos jne. Metüültselluloos ja etüültselluloos on praktilisemad.

Metüültselluloos:

Pärast rafineeritud puuvilla töötlemist leelisega tekib eeterdusainena metaankloriidi reaktsioonide seeria kaudu tsellulooseeter. Üldiselt on asendusaste 1,6–2,0 ja lahustuvus varieerub vastavalt asendusastmele. See kuulub mitteioonsete tsellulooseetri hulka.

(1) Metüültselluloos lahustub külmas vees ja kuumas vees on seda raske lahustada. Selle vesilahus on pH vahemikus 3–12 väga stabiilne. See sobib hästi tärklise, guarkummi jms ning paljude pindaktiivsete ainetega. Kui temperatuur saavutab geelistumistemperatuuri, toimub geelistumistemperatuur.

(2) Metüültselluloosi veepeetusvõime sõltub selle lisamise kogusest, viskoossusest, osakeste suurusest ja lahustumiskiirusest. Üldiselt, kui lisamise kogus on suur, peenus väike ja viskoossus suur, on veepeetusvõime kõrge. Nende hulgas on lisamise kogusel suurim mõju veepeetusvõimele ja viskoossuse tase ei ole otseselt proportsionaalne veepeetusvõime tasemega. Lahustumiskiirus sõltub peamiselt tselluloosiosakeste pinna modifitseerimise astmest ja osakeste peenusest. Eeltoodud tsellulooseetrite hulgas on metüültselluloosil ja hüdroksüpropüülmetüültselluloosil kõrgem veepeetusvõime.

(3) Temperatuuri muutused võivad metüültselluloosi veepeetust tõsiselt mõjutada. Üldiselt, mida kõrgem on temperatuur, seda halvem on veepeetus. Kui mördi temperatuur ületab 40 °C, väheneb metüültselluloosi veepeetus oluliselt, mis mõjutab oluliselt mördi konstruktsiooni.

(4)Metüültselluloosavaldab olulist mõju mördi töödeldavusele ja kohesioonile. „Nakkuvus” viitab siin töötaja tööriista ja seina aluspinna vahel tuntavale nakkejõule, st mördi nihketakistusele. Nakkuvus on kõrge, mördi nihketakistus on suur ja töötajate poolt kasutamise ajal vajalik tugevus on samuti suur ning mördi konstruktsiooniomadused on halvad. Metüültselluloosi sidusus tsellulooseetri toodetes on keskmisel tasemel.

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos:

Hüdroksüpropüülmetüültselluloos on tselluloosi sort, mille toodang ja tarbimine kasvavad kiiresti. See on mitteioonne tselluloosist segatud eeter, mis on valmistatud rafineeritud puuvillast pärast leelistamist, kasutades eeterdusainena propüleenoksiidi ja metüülkloriidi rea reaktsioonide abil. Asendusaste on üldiselt 1,2–2,0. Selle omadused varieeruvad sõltuvalt metoksüüli ja hüdroksüpropüüli sisalduse suhtest.

(1) Hüdroksüpropüülmetüültselluloos lahustub külmas vees kergesti ja kuumas vees on sellel raskusi lahustumisega. Kuid selle geelistumistemperatuur kuumas vees on oluliselt kõrgem kui metüültselluloosil. Ka lahustuvus külmas vees on metüültselluloosiga võrreldes oluliselt parem.

(2) Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi viskoossus on seotud selle molekulmassiga ja mida suurem on molekulmass, seda suurem on viskoossus. Temperatuur mõjutab ka viskoossust – temperatuuri tõustes viskoossus väheneb. Kõrge viskoossuse ja temperatuuri mõju on aga väiksem kui metüültselluloosil. Selle lahus on toatemperatuuril säilitamisel stabiilne.

(3) Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi veepeetusvõime sõltub selle lisamise kogusest, viskoossusest jne ning selle veepeetusvõime sama lisamise koguse korral on suurem kui metüültselluloosil.

(4)Hüdroksüpropüülmetüültsellulooson happe ja leelise suhtes stabiilne ning selle vesilahus on väga stabiilne pH vahemikus 2–12. Seebikivi ja lubjavesi mõjutavad selle toimivust vähe, kuid leelised võivad kiirendada selle lahustumist ja veidi suurendada viskoossust. Hüdroksüpropüülmetüültselluloos on tavaliste soolade suhtes stabiilne, kuid kui soolalahuse kontsentratsioon on kõrge, kipub hüdroksüpropüülmetüültselluloosi lahuse viskoossus suurenema.

(5) Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi saab segada vees lahustuvate polümeerühenditega, näiteks polüvinüülalkoholi, tärklise eetri, taimse kummi jms-ga, et moodustada ühtlane ja suurema viskoossusega lahus.

(6) Hüdroksüpropüülmetüültselluloosil on parem ensüümiresistentsus kui metüültselluloosil ja selle lahust lagundavad ensüümid harvemini kui metüültselluloosi.

(7) Hüdroksüpropüülmetüültselluloosi nakkuvus mördikonstruktsiooniga on parem kui metüültselluloosil.

Hüdroksüetüültselluloos:

See on valmistatud leelisega töödeldud rafineeritud puuvillast, mis reageerib etüleenoksiidiga kui eeterdaja isopropanooli juuresolekul. Selle asendusaste on üldiselt 1,5–2,0. Sellel on tugev hüdrofiilsus ja see imab kergesti niiskust.

(1) Hüdroksüetüültselluloos lahustub külmas vees, kuid kuumas vees on see raskesti lahustuv. Selle lahus on kõrgel temperatuuril stabiilne ega geelistu. Seda saab mördis kõrgel temperatuuril pikka aega kasutada, kuid selle veepeetusvõime on madalam kui metüültselluloosil.

(2) Hüdroksüetüültselluloos on stabiilne üldiste hapete ja leeliste suhtes ning leelis kiirendab selle lahustumist ja suurendab veidi viskoossust. Selle dispergeeruvus vees on veidi halvem kui metüültselluloosil ja hüdroksüpropüülmetüültselluloosil.

(3) Hüdroksüetüültselluloosil on mördi puhul hea vajumisvastane toime, kuid tsemendi puhul on sellel pikem aeglustusaeg.

(4) Mõnede kodumaiste ettevõtete toodetud hüdroksüetüültselluloosi jõudlus on oma kõrge veesisalduse ja kõrge tuhasisalduse tõttu ilmselgelt madalam kui metüültselluloosil.

(5) Hüdroksüetüültselluloosi vesilahuse hallitus on suhteliselt tõsine probleem. Umbes 40 °C temperatuuril võib hallitus tekkida 3–5 päeva jooksul, mis mõjutab lahuse toimivust.

Karboksümetüültselluloos:

Ioontselluloosi eeter valmistatakse looduslikest kiududest (puuvill jne) pärast leelisega töötlemist, kasutades eeterdusainena naatriummonokloroatsetaati ja läbides seejärel rea reaktsioonitöötlusi. Asendusaste on tavaliselt 0,4–1,4 ja selle toimivust mõjutab oluliselt asendusaste.

(1) Karboksümetüültselluloos on hügroskoopsem ja sisaldab tavalistes tingimustes säilitamisel rohkem vett.

(2) Karboksümetüültselluloosi vesilahus ei moodusta geeli ja viskoossus väheneb temperatuuri tõustes. Kui temperatuur ületab 50 °C, on viskoossus pöördumatu.

(3) Selle stabiilsust mõjutab oluliselt pH. Üldiselt saab seda kasutada kipsipõhises mördis, kuid mitte tsemendipõhises mördis. Tugevalt leeliselises keskkonnas kaotab see viskoossust.

(4) Selle veepeetusvõime on palju madalam kui metüültselluloosil. See aeglustab kipsipõhise mördi tahkumisvõimet ja vähendab selle tugevust. Karboksümetüültselluloosi hind on aga oluliselt madalam kui metüültselluloosil.

Tselluloosi alküüleeter:

Tüüpilised on metüültselluloos ja etüültselluloos. Tööstuslikus tootmises kasutatakse eeterdusainena tavaliselt metüülkloriidi või etüülkloriidi ning reaktsioon on järgmine:

Valemis tähistab R CH3 või C2H5. Leelise kontsentratsioon mõjutab mitte ainult eeterdamise astet, vaid ka alküülhalogeniidide tarbimist. Mida madalam on leelise kontsentratsioon, seda tugevam on alküülhalogeniidi hüdrolüüs. Eeterdava aine tarbimise vähendamiseks tuleb leelise kontsentratsiooni suurendada. Kui leelise kontsentratsioon on aga liiga kõrge, väheneb tselluloosi paisumismõju, mis ei soodusta eeterdamisreaktsiooni ja seetõttu väheneb eeterdamise aste. Sel eesmärgil võib reaktsiooni ajal lisada kontsentreeritud leelist või tahket leelist. Reaktoril peaks olema hea segamis- ja rebimisseade, et leelis saaks ühtlaselt jaotuda. Metüültselluloosi kasutatakse laialdaselt paksendajana, liimina ja kaitsva kolloidina jne. Seda saab kasutada ka dispergeeriva ainena emulsioonpolümerisatsioonis, seemnete sideaine dispergeeriva ainena, tekstiilisuspensioonina, toidu ja kosmeetika lisandina, meditsiinilise liimina, ravimite kattematerjalina ning lateksvärvides, trükivärvides, keraamika tootmises ja tsemendiga segatuna. Kasutatakse kõvenemisaja kontrollimiseks ja algtugevuse suurendamiseks jne. Etüültselluloosi toodetel on kõrge mehaaniline tugevus, paindlikkus, kuumakindlus ja külmakindlus. Madala asendusega etüültselluloos lahustub vees ja lahjendatud leeliselistes lahustes ning kõrge asendusega tooted lahustuvad enamikus orgaanilistes lahustites. See sobib hästi erinevate vaikude ja plastifikaatoritega. Seda saab kasutada plastide, kilede, lakkide, liimide, lateks- ja kattematerjalide valmistamiseks ravimitele jne. Hüdroksüalküülrühmade lisamine tselluloosi alküüleetritesse võib parandada selle lahustuvust, vähendada selle tundlikkust soolamise suhtes, tõsta geelistumistemperatuuri ja parandada kuumsulamise omadusi jne. Ülaltoodud omaduste muutumise aste varieerub sõltuvalt asendajate olemusest ja alküül- ja hüdroksüalküülrühmade suhtest.

Tselluloosi hüdroksüalküüleeter:

Tüüpilised on hüdroksüetüültselluloos ja hüdroksüpropüültselluloos. Eeterdavad ained on epoksiidid, näiteks etüleenoksiid ja propüleenoksiid. Katalüsaatorina kasutatakse hapet või alust. Tööstuslik tootmine seisneb leelismetalli tselluloosi reageerimises eeterdava ainega:hüdroksüetüültselluloosKõrge asendusväärtusega hüdroksüpropüültselluloos lahustub nii külmas kui ka kuumas vees. Kõrge asendusväärtusega hüdroksüpropüültselluloos lahustub ainult külmas vees, mitte kuumas vees. Hüdroksüetüültselluloosi saab kasutada paksendajana latekskatetes, tekstiilitrüki- ja värvimispastades, paberi liimimaterjalides, liimides ja kaitsvates kolloidides. Hüdroksüpropüültselluloosi kasutusala sarnaneb hüdroksüetüültselluloosi omaga. Madala asendusväärtusega hüdroksüpropüültselluloosi saab kasutada farmatseutilise abiainena, millel võivad olla nii siduvad kui ka lagundavad omadused.

Karboksümetüültselluloos, ingliskeelne lühend CMC, esineb tavaliselt naatriumsoola kujul. Eetriks on monokloroäädikhape ja reaktsioon on järgmine:

Karboksümetüültselluloos on kõige laialdasemalt kasutatav vees lahustuv tsellulooseeter. Varem kasutati seda peamiselt puurmudana, kuid nüüd on seda laiendatud pesuvahendi, rõivasuspensiooni, lateksvärvi, papi ja paberi katmise jms lisandina. Puhast karboksümetüültselluloosi saab kasutada toidus, meditsiinis, kosmeetikas ning ka keraamika ja vormide liimina.

Polüanioonne tselluloos (PAC) on ioonne tsellulooseeter ja kõrgekvaliteediline asendustoode karboksümetüültselluloosile (CMC). See on valge, tuhmvalge või kergelt kollakas pulber või graanul, mittetoksiline, maitsetu, lahustub vees kergesti, moodustades teatud viskoossusega läbipaistva lahuse, millel on parem kuumakindlus ja soolakindlus ning tugevad antibakteriaalsed omadused. Ei tekita hallitust ega riknemist. Sellel on kõrge puhtusaste, kõrge asendusaste ja asendusainete ühtlane jaotumine. Seda saab kasutada sideainena, paksendajana, reoloogia modifikaatorina, vedelikukao vähendajana, suspensiooni stabilisaatorina jne. Polüanioonset tselluloosi (PAC) kasutatakse laialdaselt kõigis tööstusharudes, kus saab CMC-d kasutada, mis võib oluliselt vähendada annust, hõlbustada kasutamist, tagada parema stabiilsuse ja täita kõrgemaid protsessinõudeid.

Tsüanoetüültselluloos on tselluloosi ja akrüülnitriili reaktsioonisaadus leelise katalüüsil.

Tsüanoetüültselluloosil on kõrge dielektriline konstant ja madal kaduteguritegur ning seda saab kasutada vaigumaatriksina fosfor- ja elektroluminestsentslampides. Madala asendusastmega tsüanoetüültselluloosi saab kasutada trafode isoleerpaberina.

Tselluloosi kõrgemate rasvalkoholide eetreid, alkenüüleetreid ja aromaatsete alkoholide eetreid on valmistatud, kuid praktikas pole neid kasutatud.

Tsellulooseetri valmistamismeetodid võib jagada veekeskkonna meetodiks, lahustimeetodiks, sõtkumismeetodiks, suspensioonimeetodiks, gaasi-tahke meetodiks, vedelfaasi meetodiks ja ülaltoodud meetodite kombinatsiooniks.

5. Ettevalmistuspõhimõte:

Kõrge α-tselluloosisisaldusega tselluloosi leotatakse leeliselise lahusega, et seda paisutada, et hävitada rohkem vesiniksidemeid, hõlbustada reagentide difusiooni ja tekitada leeliselist tselluloosi, ning seejärel reageeritakse eeterdusainega, et saada tsellulooseeter. Eeterdusainete hulka kuuluvad süsivesinikhalogeniidid (või sulfaadid), epoksiidid ning α- ja β-küllastumata ühendid elektronaktseptoritega.

6. Põhiline jõudlus:

Lisandid mängivad ehituskuivmördi toimivuse parandamisel võtmerolli ning moodustavad kuivmördi materjalikulust üle 40%. Märkimisväärne osa siseturul müürilisanditest tuleb välismaistelt tootjatelt ning toote võrdlusdoosi annab samuti tarnija. Seetõttu on kuivmördi toodete hind endiselt kõrge ning tavaliste müüri- ja krohvimörtide populariseerimine suures koguses ja laias valikus on keeruline. Tipptasemel turutooteid kontrollivad välismaised ettevõtted ning kuivmördi tootjatel on väike kasum ja halb hinna taskukohasus; lisandite kasutamisel puudub süstemaatiline ja sihipärane uurimistöö ning pimesi järgitakse välismaiseid valemeid.

Veepeetusaine on peamine lisand kuivmördi veepeetusvõime parandamiseks ja see on ka üks peamisi lisandeid kuivmördi materjalide maksumuse määramisel. Tsellulooseetri peamine ülesanne on veepeetus.

Tsellulooseeter on üldnimetus leelismetalli tselluloosi ja eeterdava aine reaktsioonil teatud tingimustes tekkivate saaduste seeria kohta. Leelismetalli tselluloos asendatakse erinevate eeterdavate ainetega, et saada erinevaid tsellulooseetreid. Asendusrühmade ionisatsiooniomaduste järgi saab tsellulooseetreid jagada kahte kategooriasse: ioonsed (näiteks karboksümetüültselluloos) ja mitteioonsed (näiteks metüültselluloos). Asendusrühma tüübi järgi saab tsellulooseetri jagada monoeetriks (näiteks metüültselluloos) ja segaeetriks (näiteks hüdroksüpropüülmetüültselluloos). Erineva lahustuvuse järgi saab selle jagada vees lahustuvaks (näiteks hüdroksüetüültselluloos) ja orgaanilises lahustis lahustuvaks (näiteks etüültselluloos). Kuivsegatud mört on peamiselt vees lahustuv tselluloos ja vees lahustuv tselluloos jaguneb kiirlahustuvaks ja pinnatöötlusega aeglaselt lahustuvaks.

Tsellulooseetri toimemehhanism mördis on järgmine:

(1) Pärasttselluloosi eeterMördis lahustatakse see vees, tsemendimaterjali efektiivne ja ühtlane jaotumine süsteemis tagatakse tänu pinnaaktiivsusele ning tsellulooseeter kaitsekolloidina "mähib" tahked osakesed ja selle välispinnale moodustub määrdekile, mis muudab mördisüsteemi stabiilsemaks ning parandab mördi voolavust segamise ajal ja konstruktsiooni sujuvust.

(2) Tänu oma molekulaarstruktuurile muudab tsellulooseetri lahus mördis oleva niiskuse kergesti eemaldamatuks ja vabastab selle järk-järgult pika aja jooksul, andes mördile hea veepeetuse ja töödeldavuse.