سلولز اتر (سلولز اتر) از طریق واکنش اتری شدن یک یا چند عامل اتری شدن و آسیاب خشک از سلولز ساخته میشود. با توجه به ساختارهای شیمیایی مختلف جایگزینهای اتر، سلولز اترها را میتوان به اترهای آنیونی، کاتیونی و غیریونی تقسیم کرد. اترهای سلولز یونی عمدتاً شامل کربوکسی متیل سلولز اتر (CMC) هستند. اترهای سلولز غیر یونی عمدتاً شامل متیل سلولز اتر (MC)، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC) و هیدروکسی اتیل سلولز اتر هستند. کلر اتر (HC) و غیره. اترهای غیر یونی به اترهای محلول در آب و اترهای محلول در روغن تقسیم میشوند و اترهای غیر یونی محلول در آب عمدتاً در محصولات ملات استفاده میشوند. در حضور یونهای کلسیم، سلولز اتر یونی ناپایدار است، بنابراین به ندرت در محصولات ملات خشک که از سیمان، آهک هیدراته و غیره به عنوان مواد سیمانی استفاده میکنند، استفاده میشود. اترهای سلولزی غیر یونی محلول در آب به دلیل پایداری در حالت تعلیق و حفظ آب، به طور گسترده در صنعت مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار میگیرند.
1. خواص شیمیایی اتر سلولز
هر اتر سلولزی ساختار اساسی سلولز - ساختار بدون هیدروگلوکز - را دارد. در فرآیند تولید اتر سلولزی، ابتدا الیاف سلولزی در محلول قلیایی گرم میشوند و سپس با یک عامل اتری کننده تیمار میشوند. محصول واکنش فیبری خالصسازی و پودر میشود تا پودری یکنواخت با ظرافت خاص تشکیل شود.
در فرآیند تولید MC، فقط از متیل کلرید به عنوان عامل اتری شدن استفاده میشود؛ علاوه بر متیل کلرید، از اکسید پروپیلن نیز برای به دست آوردن گروههای جانشین هیدروکسی پروپیل در تولید HPMC استفاده میشود. اترهای سلولزی مختلف نسبتهای جانشینی متیل و هیدروکسی پروپیل متفاوتی دارند که بر سازگاری آلی و دمای ژل شدن حرارتی محلولهای اتر سلولزی تأثیر میگذارد.
2. سناریوهای کاربردی اتر سلولز
اتر سلولز یک پلیمر نیمه مصنوعی غیر یونی است که در آب و حلال محلول است. این ماده در صنایع مختلف اثرات متفاوتی دارد. به عنوان مثال، در مصالح ساختمانی شیمیایی، اثرات ترکیبی زیر را دارد:
① عامل نگهدارنده آب ② غلیظ کننده ③ خاصیت تراز کردن ④ خاصیت تشکیل لایه نازک ⑤ چسب
در صنعت پلی وینیل کلراید، به عنوان امولسیفایر و پراکنده کننده استفاده میشود؛ در صنعت داروسازی، به عنوان چسب و ماده چارچوب با رهایش آهسته و کنترل شده و غیره کاربرد دارد. از آنجا که سلولز اثرات ترکیبی متنوعی دارد، کاربرد آن در این زمینه نیز گستردهترین است. در ادامه به کاربرد و عملکرد اتر سلولز در مصالح ساختمانی مختلف پرداخته شده است.
(1) در رنگ لاتکس:
در صنعت رنگ لاتکس، برای انتخاب هیدروکسی اتیل سلولز، مشخصات کلی ویسکوزیته برابر RT30000-50000cps است که با مشخصات HBR250 مطابقت دارد و دوز مرجع به طور کلی حدود 1.5‰-2‰ است. عملکرد اصلی هیدروکسی اتیل در رنگ لاتکس غلیظ کردن، جلوگیری از ژل شدن رنگدانه، کمک به پراکندگی رنگدانه، پایداری لاتکس و افزایش ویسکوزیته اجزا است که به عملکرد تراز کردن ساختار کمک میکند: استفاده از هیدروکسی اتیل سلولز راحتتر است. میتوان آن را در آب سرد و آب گرم حل کرد و تحت تأثیر مقدار pH قرار نمیگیرد. وقتی مقدار PI بین 2 تا 12 باشد، میتوان با خیال راحت از آن استفاده کرد. روشهای استفاده به شرح زیر است: ۱. افزودن مستقیم در تولید: برای این روش، باید نوع تأخیری هیدروکسی اتیل سلولز انتخاب شود و از هیدروکسی اتیل سلولز با زمان انحلال بیش از 30 دقیقه استفاده میشود. مراحل به شرح زیر است: ① آن را در ظرفی مجهز به همزن با برش بالا قرار دهید. مقدار کمی آب خالص ② شروع به هم زدن مداوم با سرعت کم کنید و همزمان هیدروکسی اتیل را به آرامی و به طور یکنواخت به محلول اضافه کنید ③ به هم زدن ادامه دهید تا تمام مواد دانهای خیس شوند ④ سایر افزودنیها و افزودنیهای قلیایی و غیره را اضافه کنید ⑤ هم بزنید تا تمام هیدروکسی اتیل پایه به طور کامل حل شود، سپس سایر اجزای فرمول را اضافه کنید و تا زمانی که محصول نهایی به دست آید، آسیاب کنید. Ⅱ. مجهز به مایع مادر برای استفاده بعدی: این روش میتواند سلولز فوری را انتخاب کند که خاصیت ضد کپک دارد. مزیت این روش این است که انعطافپذیری بیشتری دارد و میتوان آن را مستقیماً به رنگ لاتکس اضافه کرد. روش تهیه مشابه مراحل ①-④ است. Ⅲ. فرنی را برای استفاده بعدی آماده کنید: از آنجایی که حلالهای آلی حلالهای ضعیفی (نامحلول) برای هیدروکسی اتیل هستند، میتوان از این حلالها برای تهیه فرنی استفاده کرد. رایجترین حلالهای آلی مورد استفاده، مایعات آلی در فرمولاسیون رنگهای لاتکس مانند اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول و عوامل تشکیلدهنده فیلم (مانند دی اتیلن گلیکول بوتیل استات) هستند. هیدروکسی اتیل سلولز فرنی را میتوان مستقیماً به رنگ اضافه کرد. هم زدن را تا حل شدن کامل ادامه دهید.
(2) در بتونه دیوار تراشیدنی:
در حال حاضر، در اکثر شهرهای کشور من، بتونههای مقاوم در برابر آب و مقاوم در برابر سایش و سازگار با محیط زیست، اساساً مورد توجه مردم قرار گرفتهاند. این بتونه از واکنش استال وینیل الکل و فرمالدئید تولید میشود. بنابراین، این ماده به تدریج توسط مردم حذف میشود و از محصولات سری سلولز اتر برای جایگزینی این ماده استفاده میشود. به عبارت دیگر، برای توسعه مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست، سلولز در حال حاضر تنها ماده است. در بتونههای مقاوم در برابر آب، به دو نوع تقسیم میشود: بتونه پودر خشک و بتونه خمیری. از بین این دو نوع بتونه، متیل سلولز اصلاح شده و هیدروکسی پروپیل متیل باید انتخاب شوند. مشخصات ویسکوزیته معمولاً بین 30000 تا 60000 سانتیپوینت بر ثانیه است. وظایف اصلی سلولز در بتونه، حفظ آب، اتصال و روانکاری است. از آنجایی که فرمولهای بتونه تولیدکنندگان مختلف متفاوت است، برخی کلسیم خاکستری، کلسیم سبک، سیمان سفید و غیره هستند و برخی پودر گچ، کلسیم خاکستری، کلسیم سبک و غیره هستند، بنابراین مشخصات، ویسکوزیته و نفوذ سلولز در این دو فرمول نیز متفاوت است. مقدار اضافه شده حدود 2‰-3‰ است. در ساخت بتونه دیوارکوب، از آنجایی که سطح پایه دیوار درجه خاصی از جذب آب دارد (میزان جذب آب دیوار آجری 13٪ و میزان جذب آب بتن 3-5٪ است)، همراه با تبخیر محیط بیرون، اگر بتونه خیلی سریع آب از دست بدهد، منجر به ترک یا جدا شدن پودر میشود که استحکام بتونه را تضعیف میکند. بنابراین، افزودن سلولز اتر این مشکل را حل میکند. اما کیفیت پرکننده، به ویژه کیفیت خاکستر کلسیم نیز بسیار مهم است. به دلیل ویسکوزیته بالای سلولز، شناوری بتونه نیز افزایش مییابد و از پدیده افتادگی در حین ساخت و ساز نیز جلوگیری میشود و پس از تراشیدن راحتتر و کمزحمتتر است. اضافه کردن سلولز اتر به بتونه پودری راحتتر است. تولید و استفاده از آن راحتتر است. پرکننده و افزودنیها را میتوان به طور مساوی در پودر خشک مخلوط کرد.
(3) ملات بتنی:
در ملات بتنی، برای رسیدن به مقاومت نهایی، سیمان باید کاملاً هیدراته شود. به خصوص در ساخت و ساز تابستانی، ملات بتنی خیلی سریع آب از دست میدهد و از اقدامات هیدراتاسیون کامل برای حفظ و پاشیدن آب استفاده میشود. اتلاف منابع و عملکرد نامناسب، نکته کلیدی این است که آب فقط روی سطح است و هیدراتاسیون داخلی هنوز ناقص است، بنابراین راه حل این مشکل اضافه کردن هشت عامل نگهدارنده آب به بتن ملات است، که معمولاً هیدروکسی پروپیل متیل یا متیل سلولز را انتخاب میکنند، مشخصات ویسکوزیته بین 20000 تا 60000 سانتیمتر بر ثانیه است و مقدار افزودن 2٪ تا 3٪ است. میزان احتباس آب را میتوان به بیش از 85٪ افزایش داد. روش استفاده در بتن ملات این است که پودر خشک را به طور مساوی مخلوط کرده و آن را در آب بریزید.
(4) در گچ کاری، گچ چسبانده شده، گچ درزگیری:
با توسعه سریع صنعت ساخت و ساز، تقاضای مردم برای مصالح ساختمانی جدید نیز روز به روز در حال افزایش است. با توجه به افزایش آگاهی مردم از حفاظت از محیط زیست و بهبود مستمر راندمان ساخت و ساز، محصولات گچ سیمانی به سرعت توسعه یافتهاند. در حال حاضر، رایجترین محصولات گچی عبارتند از گچ گچکاری، گچ چسبی، گچ منبتکاری شده و چسب کاشی. گچ گچکاری یک ماده گچکاری با کیفیت بالا برای دیوارها و سقفهای داخلی است. سطح دیوار گچکاری شده با آن ظریف و صاف است. چسب تخته سبک ساختمانی جدید، مادهای چسبنده است که از گچ به عنوان ماده پایه و افزودنیهای مختلف ساخته شده است. این چسب برای اتصال بین مصالح مختلف دیوار ساختمانی معدنی مناسب است. این چسب غیرسمی، بیبو، دارای استحکام اولیه و گیرش سریع، چسبندگی قوی و سایر ویژگیها است و یک ماده پشتیبان برای تختههای ساختمانی و ساخت بلوک است. درزگیر گچی، پرکننده شکاف بین تختههای گچی و پرکننده تعمیر دیوارها و ترکها است. این محصولات گچی دارای مجموعهای از عملکردهای مختلف هستند. علاوه بر نقش گچ و پرکنندههای مرتبط، مسئله کلیدی این است که افزودنیهای اتر سلولزی اضافه شده نقش اصلی را ایفا میکنند. از آنجایی که گچ به گچ بیآب و گچ همیهیدرات تقسیم میشود، گچهای مختلف تأثیرات متفاوتی بر عملکرد محصول دارند، بنابراین غلیظ شدن، احتباس آب و کندگیری، کیفیت مصالح ساختمانی گچ را تعیین میکنند. مشکل رایج این مواد، توخالی شدن و ترک خوردن است و نمیتوان به مقاومت اولیه رسید. برای حل این مشکل، باید نوع سلولز و روش استفاده از ترکیب کندگیرکننده را انتخاب کرد. در این راستا، متیل یا هیدروکسی پروپیل متیل 30000 به طور کلی انتخاب میشود. -60000cps، مقدار افزودن 1.5٪ -2٪ است. در میان آنها، سلولز بر احتباس آب و روانکاری کندکننده تمرکز دارد. با این حال، نمیتوان به اتر سلولز به عنوان کندگیرکننده تکیه کرد و لازم است یک کندگیر اسید سیتریک برای مخلوط کردن و استفاده بدون تأثیر بر مقاومت اولیه اضافه شود. احتباس آب به طور کلی به میزان آبی اشاره دارد که به طور طبیعی و بدون جذب آب خارجی از دست میرود. اگر دیوار خیلی خشک باشد، جذب آب و تبخیر طبیعی روی سطح پایه باعث میشود که ماده خیلی سریع آب خود را از دست بدهد و توخالی شدن و ترک خوردن نیز رخ دهد. این روش استفاده با پودر خشک مخلوط شده است. در صورت تهیه محلول، لطفاً به روش تهیه محلول مراجعه کنید.
(5) ملات عایق حرارتی
ملات عایق نوع جدیدی از مواد عایق دیوار داخلی در منطقه شمالی است. این ماده دیواری است که از مواد عایق، ملات و چسب ساخته شده است. در این ماده، سلولز نقش کلیدی در پیوند و افزایش استحکام دارد. به طور کلی متیل سلولز با ویسکوزیته بالا (حدود 10000 اپسون) را انتخاب کنید، دوز مصرفی معمولاً بین 2‰ تا 3‰ است و روش استفاده مخلوط کردن پودر خشک است.
(6) عامل رابط
برای عامل رابط، HPNC 20000cps را انتخاب کنید، برای چسب کاشی، 60000cps یا بیشتر را انتخاب کنید و روی غلیظکننده در عامل رابط تمرکز کنید، که میتواند استحکام کششی و مقاومت در برابر پیکان را بهبود بخشد. به عنوان یک عامل نگهدارنده آب در اتصال کاشیها برای جلوگیری از خشک شدن سریع کاشیها و ریزش آنها استفاده میشود.
۳. وضعیت زنجیره صنعت
(1) صنعت بالادستی
مواد اولیه اصلی مورد نیاز برای تولید سلولز اتر شامل پنبه تصفیه شده (یا خمیر چوب) و برخی از حلالهای شیمیایی رایج مانند اکسید پروپیلن، متیل کلرید، سود سوزآور مایع، سود سوزآور، اتیلن اکسید، تولوئن و سایر مواد کمکی است. شرکتهای صنایع بالادستی این صنعت شامل پنبه تصفیه شده، شرکتهای تولید خمیر چوب و برخی از شرکتهای شیمیایی هستند. نوسانات قیمت مواد اولیه اصلی ذکر شده در بالا، تأثیر متفاوتی بر هزینه تولید و قیمت فروش سلولز اتر خواهد داشت.
هزینه پنبه تصفیه شده نسبتاً بالا است. به عنوان مثال، با در نظر گرفتن اتر سلولز درجه مصالح ساختمانی، در طول دوره گزارش، هزینه پنبه تصفیه شده به ترتیب 31.74٪، 28.50٪، 26.59٪ و 26.90٪ از هزینه فروش اتر سلولز درجه مصالح ساختمانی را تشکیل داده است. نوسان قیمت پنبه تصفیه شده بر هزینه تولید اتر سلولز تأثیر خواهد گذاشت. ماده اولیه اصلی برای تولید پنبه تصفیه شده، لینتر پنبه است. لینتر پنبه یکی از محصولات جانبی در فرآیند تولید پنبه است که عمدتاً برای تولید خمیر پنبه، پنبه تصفیه شده، نیتروسلولز و سایر محصولات استفاده میشود. ارزش استفاده و کاربرد لینتر پنبه و پنبه کاملاً متفاوت است و قیمت آن آشکارا کمتر از پنبه است، اما با نوسان قیمت پنبه همبستگی خاصی دارد. نوسانات قیمت لینتر پنبه بر قیمت پنبه تصفیه شده تأثیر میگذارد.
نوسانات شدید قیمت پنبه تصفیه شده، درجات مختلفی از تأثیر را بر کنترل هزینههای تولید، قیمتگذاری محصول و سودآوری شرکتهای این صنعت خواهد داشت. هنگامی که قیمت پنبه تصفیه شده بالا و قیمت خمیر چوب نسبتاً ارزان است، به منظور کاهش هزینهها، میتوان از خمیر چوب به عنوان جایگزین و مکمل پنبه تصفیه شده، عمدتاً برای تولید اترهای سلولزی با ویسکوزیته پایین مانند اترهای سلولزی دارویی و غذایی استفاده کرد. طبق دادههای وبسایت اداره ملی آمار، در سال ۲۰۱۳، سطح زیر کشت پنبه کشور من ۴.۳۵ میلیون هکتار و میزان تولید پنبه ملی ۶.۳۱ میلیون تن بوده است. طبق آمار انجمن صنعت سلولز چین، در سال ۲۰۱۴، کل تولید پنبه تصفیه شده توسط تولیدکنندگان اصلی پنبه تصفیه شده داخلی ۳۳۲۰۰۰ تن بوده است و عرضه مواد اولیه فراوان است.
مواد اولیه اصلی برای تولید تجهیزات شیمیایی گرافیتی، فولاد و کربن گرافیتی هستند. قیمت فولاد و کربن گرافیتی بخش نسبتاً بالایی از هزینه تولید تجهیزات شیمیایی گرافیتی را تشکیل میدهد. نوسانات قیمت این مواد اولیه تأثیر خاصی بر هزینه تولید و قیمت فروش تجهیزات شیمیایی گرافیتی خواهد داشت.
(2) صنایع پاییندستی سلولز اتر
به عنوان "مونو سدیم گلوتامات صنعتی"، اتر سلولز نسبت کمی از اتر سلولز دارد و طیف وسیعی از کاربردها را شامل میشود. صنایع پاییندستی در تمام جنبههای اقتصاد ملی پراکنده هستند.
معمولاً، صنعت ساخت و ساز پایین دستی و صنعت املاک و مستغلات تأثیر خاصی بر نرخ رشد تقاضا برای اتر سلولز درجه مصالح ساختمانی خواهند داشت. هنگامی که صنعت ساخت و ساز داخلی و صنعت املاک و مستغلات به سرعت در حال رشد هستند، تقاضای بازار داخلی برای اتر سلولز درجه مصالح ساختمانی به سرعت در حال رشد است. هنگامی که نرخ رشد صنعت ساخت و ساز داخلی و صنعت املاک و مستغلات کند میشود، نرخ رشد تقاضا برای اتر سلولز درجه مصالح ساختمانی در بازار داخلی کند خواهد شد که این امر رقابت در این صنعت را تشدید کرده و روند بقای مناسبترینها را در بین شرکتهای این صنعت تسریع میکند.
از سال ۲۰۱۲، در چارچوب رکود صنعت ساخت و ساز داخلی و صنعت املاک و مستغلات، تقاضا برای اتر سلولزی درجه مصالح ساختمانی در بازار داخلی نوسان قابل توجهی نداشته است. دلایل اصلی عبارتند از: ۱. مقیاس کلی صنعت ساخت و ساز داخلی و صنعت املاک و مستغلات بزرگ است و کل تقاضای بازار نسبتاً زیاد است؛ بازار مصرف اصلی اتر سلولزی درجه مصالح ساختمانی به تدریج از مناطق توسعه یافته اقتصادی و شهرهای درجه اول و دوم به مناطق مرکزی و غربی و شهرهای درجه سوم گسترش مییابد، پتانسیل رشد تقاضای داخلی و گسترش فضا وجود دارد؛ ۲. نسبت اتر سلولزی اضافه شده به هزینه مصالح ساختمانی کم است و مقدار مورد استفاده توسط یک مشتری واحد کم است و مشتریان پراکنده هستند که مستعد تقاضای سفت و سخت است و کل تقاضا در بازار پایین دستی نسبتاً پایدار است؛ ۳. تغییر قیمت بازار عامل مهمی است که بر تغییر ساختار تقاضای اتر سلولزی درجه مصالح ساختمانی تأثیر میگذارد. از سال ۲۰۱۲، قیمت فروش اتر سلولز درجه مصالح ساختمانی به شدت کاهش یافته است، که باعث افت شدید قیمت محصولات میان رده تا گران قیمت شده و مشتریان بیشتری را به خرید و انتخاب جذب کرده، تقاضا برای محصولات میان رده تا گران قیمت را افزایش داده و تقاضای بازار و فضای قیمت را برای مدلهای معمولی محدود کرده است.
میزان توسعه صنعت داروسازی و نرخ رشد صنعت داروسازی بر تقاضا برای اتر سلولز گرید دارویی تأثیر خواهد گذاشت. بهبود استانداردهای زندگی مردم و صنایع غذایی توسعهیافته، منجر به افزایش تقاضای بازار برای اتر سلولز گرید غذایی میشود.
۴. روند توسعه سلولز اتر
با توجه به تفاوتهای ساختاری در تقاضای بازار برای سلولز اتر، شرکتهایی با نقاط قوت و ضعف مختلف میتوانند در کنار هم وجود داشته باشند. با توجه به تمایز ساختاری آشکار تقاضای بازار، تولیدکنندگان داخلی سلولز اتر استراتژیهای رقابتی متمایزی را بر اساس نقاط قوت خود اتخاذ کردهاند و در عین حال، باید روند توسعه و جهت بازار را به خوبی درک کنند.
(1) تضمین ثبات کیفیت محصول همچنان نقطه رقابت اصلی شرکتهای سلولز اتر خواهد بود.
اتر سلولز بخش کوچکی از هزینههای تولید اکثر شرکتهای پاییندستی در این صنعت را تشکیل میدهد، اما تأثیر زیادی بر کیفیت محصول دارد. گروههای مشتری متوسط تا گرانقیمت باید قبل از استفاده از یک برند خاص از اتر سلولز، آزمایشهای فرمولی را انجام دهند. پس از تشکیل یک فرمول پایدار، معمولاً جایگزینی سایر برندهای محصولات آسان نیست و در عین حال، الزامات بالاتری برای پایداری کیفیت اتر سلولز مطرح میشود. این پدیده در زمینههای گرانقیمت مانند تولیدکنندگان بزرگ مصالح ساختمانی در داخل و خارج از کشور، مواد جانبی دارویی، افزودنیهای غذایی و PVC برجستهتر است. به منظور بهبود رقابتپذیری محصولات، تولیدکنندگان باید اطمینان حاصل کنند که کیفیت و پایداری دستههای مختلف اتر سلولزی که عرضه میکنند، میتواند برای مدت طولانی حفظ شود تا اعتبار بازار بهتری ایجاد شود.
(2) بهبود سطح فناوری کاربرد محصول، جهت توسعه شرکتهای داخلی سلولز اتر است.
با پیشرفت روزافزون فناوری تولید سلولز اتر، سطح بالاتری از فناوری کاربردی منجر به بهبود رقابتپذیری جامع شرکتها و ایجاد روابط پایدار با مشتری میشود. شرکتهای شناختهشده سلولز اتر در کشورهای توسعهیافته عمدتاً استراتژی رقابتی «رویارویی با مشتریان بزرگ و سطح بالا + توسعه کاربردها و مصارف پاییندستی» را برای توسعه کاربردها و فرمولهای کاربردی سلولز اتر اتخاذ میکنند و مجموعهای از محصولات را بر اساس زمینههای کاربردی مختلف تقسیمبندی میکنند تا استفاده مشتریان را تسهیل کرده و تقاضای بازار پاییندستی را افزایش دهند. رقابت شرکتهای سلولز اتر در کشورهای توسعهیافته از ورود محصول به رقابت در زمینه فناوری کاربردی تبدیل شده است.
زمان ارسال: ۲۷ فوریه ۲۰۲۳