اصلاح اتری شدن سلولز

01. معرفی سلولز

سلولز یک پلی‌ساکارید ماکرومولکولی متشکل از گلوکز است. در آب و حلال‌های آلی عمومی نامحلول است. سلولز جزء اصلی دیواره سلولی گیاهان است و همچنین گسترده‌ترین و فراوان‌ترین پلی‌ساکارید در طبیعت است.

سلولز فراوان‌ترین منبع تجدیدپذیر روی زمین است و همچنین پلیمری طبیعی با بیشترین تجمع است. این ماده مزایایی از جمله تجدیدپذیر بودن، کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر بودن و زیست‌سازگاری خوب را دارد.

۲. دلایل اصلاح سلولز

ماکرومولکول‌های سلولز حاوی تعداد زیادی گروه -OH هستند. به دلیل تأثیر پیوندهای هیدروژنی، نیروی بین ماکرومولکول‌ها نسبتاً زیاد است که منجر به آنتالپی ذوب زیاد △H می‌شود. از سوی دیگر، در ماکرومولکول‌های سلولز حلقه‌هایی وجود دارد. مانند ساختار، سفتی زنجیره مولکولی بیشتر است که منجر به تغییر آنتروپی ذوب کمتر ΔS می‌شود. این دو دلیل باعث می‌شود دمای سلولز مذاب (= △H / △S) بالاتر برود و دمای تجزیه سلولز نسبتاً پایین باشد. بنابراین، هنگامی که سلولز تا دمای خاصی گرم می‌شود، الیاف ظاهر می‌شوند. این پدیده نشان می‌دهد که سلولز قبل از شروع ذوب شدن تجزیه شده است، بنابراین، پردازش مواد سلولزی نمی‌تواند روش ذوب اولیه و سپس قالب‌گیری را اتخاذ کند.

۳. اهمیت اصلاح سلولز

با کاهش تدریجی منابع فسیلی و مشکلات زیست‌محیطی فزاینده ناشی از ضایعات منسوجات الیاف شیمیایی، توسعه و استفاده از مواد الیافی تجدیدپذیر طبیعی به یکی از نقاط داغی تبدیل شده است که مردم به آن توجه می‌کنند. سلولز فراوان‌ترین منبع طبیعی تجدیدپذیر در طبیعت است. این ماده دارای خواص عالی مانند رطوبت‌سنجی خوب، آنتی‌استاتیک، نفوذپذیری قوی هوا، رنگ‌پذیری خوب، پوشیدن راحت، پردازش آسان منسوجات و زیست‌تخریب‌پذیری است. این ماده دارای ویژگی‌هایی است که با الیاف شیمیایی غیرقابل مقایسه است.

مولکول‌های سلولز حاوی تعداد زیادی گروه هیدروکسیل هستند که به راحتی پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی و بین مولکولی تشکیل می‌دهند و در دماهای بالا بدون ذوب شدن تجزیه می‌شوند. با این حال، سلولز واکنش‌پذیری خوبی دارد و پیوند هیدروژنی آن را می‌توان با اصلاح شیمیایی یا واکنش پیوند از بین برد، که می‌تواند به طور موثری نقطه ذوب را کاهش دهد. به عنوان انواع محصولات صنعتی، به طور گسترده در منسوجات، جداسازی غشا، پلاستیک، تنباکو و پوشش‌ها استفاده می‌شود.

۴. اصلاح اتری شدن سلولز

اتر سلولز نوعی مشتق سلولز است که از اصلاح اتری سلولز به دست می‌آید. به دلیل خواص عالی غلظت‌دهی، امولسیون‌سازی، تعلیق، تشکیل فیلم، کلوئید محافظ، حفظ رطوبت و چسبندگی، کاربرد گسترده‌ای دارد. در مواد غذایی، دارو، کاغذسازی، رنگ‌سازی، مصالح ساختمانی و غیره استفاده می‌شود.

اتریفیکاسیون سلولز مجموعه‌ای از مشتقات است که از واکنش گروه‌های هیدروکسیل روی زنجیره مولکولی سلولز با عوامل آلکیله‌کننده در شرایط قلیایی تولید می‌شود. مصرف گروه‌های هیدروکسیل تعداد پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی را کاهش می‌دهد تا نیروهای بین مولکولی کاهش یابد و در نتیجه پایداری حرارتی سلولز بهبود یابد، عملکرد فرآوری مواد بهبود یابد و همزمان نقطه ذوب سلولز کاهش یابد.

نمونه‌هایی از اثرات اصلاح اتری شدن بر سایر عملکردهای سلولز:

محققان با استفاده از پنبه تصفیه‌شده به عنوان ماده اولیه اولیه، از فرآیند اتری‌سازی یک مرحله‌ای برای تهیه اتر کمپلکس کربوکسی متیل هیدروکسی پروپیل سلولز با واکنش یکنواخت، ویسکوزیته بالا، مقاومت خوب در برابر اسید و نمک از طریق واکنش‌های قلیایی‌سازی و اتری‌سازی استفاده کردند. با استفاده از فرآیند اتری‌سازی یک مرحله‌ای، کربوکسی متیل هیدروکسی پروپیل سلولز تولید شده دارای مقاومت خوب در برابر نمک، مقاومت در برابر اسید و حلالیت خوبی است. با تغییر مقادیر نسبی پروپیلن اکسید و کلرو استیک اسید، می‌توان محصولاتی با محتوای کربوکسی متیل و هیدروکسی پروپیل مختلف تهیه کرد. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که کربوکسی متیل هیدروکسی پروپیل سلولز تولید شده با روش یک مرحله‌ای دارای چرخه تولید کوتاه، مصرف حلال کم و مقاومت عالی در برابر نمک‌های تک ظرفیتی و دو ظرفیتی و مقاومت خوب در برابر اسید است.

۰۵. چشم‌انداز اصلاح اتری شدن سلولز

سلولز یک ماده شیمیایی و خام شیمیایی مهم است که سرشار از منابع، سبز و سازگار با محیط زیست و تجدیدپذیر است. مشتقات اصلاح شده با اتر سلولز دارای عملکرد عالی، طیف وسیعی از کاربردها و اثرات استفاده عالی هستند و تا حد زیادی نیازهای اقتصاد ملی و نیازهای توسعه اجتماعی را برآورده می‌کنند. با پیشرفت مداوم فناوری و تحقق تجاری‌سازی در آینده، اگر مواد اولیه مصنوعی و روش‌های مصنوعی مشتقات سلولز بتوانند صنعتی‌تر شوند، به طور کامل‌تری مورد استفاده قرار می‌گیرند و طیف وسیع‌تری از کاربردها را محقق می‌کنند. ارزش