Mikä on selluloosaeetteri?

Selluloosaeetterion selluloosasta valmistettu eetterirakenteinen polymeeriyhdiste. Selluloosa-makromolekyylin jokainen glukosyylirengas sisältää kolme hydroksyyliryhmää: primaarisen hydroksyyliryhmän kuudennessa hiiliatomissa, sekundaarisen hydroksyyliryhmän toisessa ja kolmannessa hiiliatomissa, ja hydroksyyliryhmän vety on korvattu hiilivetyryhmällä, jolloin muodostuu selluloosaeetterijohdannaisia. Se on tuote, jossa selluloosapolymeerin hydroksyyliryhmän vety on korvattu hiilivetyryhmällä. Selluloosa on polyhydroksipolymeeriyhdiste, joka ei liukene eikä sula. Eetteröinnin jälkeen selluloosa liukenee veteen, laimeaan alkaliliuokseen ja orgaaniseen liuottimeen ja sillä on termoplastisuutta.

Selluloosa on polyhydroksipolymeeriyhdiste, joka ei liukene eikä sula. Eetteröinnin jälkeen selluloosa liukenee veteen, laimeaan alkaliliuokseen ja orgaaniseen liuottimeen ja on termoplastinen.

1.Luonto:

Selluloosan liukoisuus eetteröinnin jälkeen muuttuu merkittävästi. Se voi liueta veteen, laimeaan happoon, laimeaan alkaliin tai orgaaniseen liuottimeen. Liukoisuus riippuu pääasiassa kolmesta tekijästä: (1) Eetteröintiprosessissa lisättyjen ryhmien ominaisuudet. Mitä suurempi ryhmä, sitä pienempi liukoisuus ja mitä voimakkaampi lisätyn ryhmän polaarisuus, sitä helpompi selluloosaeetteri liukenee veteen. (2) Substituutioaste ja eetteröityjen ryhmien jakautuminen makromolekyylissä. Useimmat selluloosaeetterit voidaan liuottaa veteen vain tietyssä substituutioasteessa, ja substituutioaste on välillä 0–3. (3) Selluloosaeetterin polymeroitumisaste: mitä korkeampi polymeroitumisaste, sitä huonompi liukenevuus. Mitä alhaisempi substituutioaste, joka voidaan liuottaa veteen, sitä laajempi alue on. On olemassa monenlaisia ​​selluloosaeettereitä, joilla on erinomainen suorituskyky, ja niitä käytetään laajalti rakennus-, sementti-, öljy-, elintarvike-, tekstiili-, pesuaine-, maali-, lääke-, paperinvalmistus- ja elektroniikkakomponenttien sekä muiden teollisuudenalojen teollisuudessa.

2. Kehitä：

Kiina on maailman suurin selluloosaeetterin tuottaja ja kuluttaja, ja sen keskimääräinen vuotuinen kasvuvauhti on yli 20 %. Alustavien tilastojen mukaan Kiinassa on noin 50 selluloosaeetterin tuotantoyritystä, selluloosaeetteriteollisuuden suunniteltu tuotantokapasiteetti on yli 400 000 tonnia ja noin 20 yritystä, joiden tuotantokapasiteetti on yli 10 000 tonnia, ja ne sijaitsevat pääasiassa Shandongin, Hebein, Chongqingin ja Jiangsun, Zhejiangin, Shanghain ja muiden paikkojen alueella.

3. Tarve:

Vuonna 2011 Kiinan CMC:n tuotantokapasiteetti oli noin 300 000 tonnia. Korkealaatuisten selluloosaeetterien kysynnän kasvaessa esimerkiksi lääketieteessä, elintarvikkeissa ja päivittäiskemikaaleissa, myös muiden selluloosaeetterituotteiden kuin CMC:n kotimainen kysyntä kasvaa. MC/HPMC:n tuotantokapasiteetti on noin 120 000 tonnia ja HEC:n noin 20 000 tonnia. PAC on Kiinassa vielä markkinointi- ja käyttövaiheessa. Suurten offshore-öljykenttien ja rakennusmateriaalien, elintarvike-, kemian- ja muiden teollisuudenalojen kehittyessä PAC:n määrä ja kenttä kasvavat ja laajenevat vuosi vuodelta, ja tuotantokapasiteetti on yli 10 000 tonnia.

4. Luokittelu:

Substituenttien kemiallisen rakenteen luokituksen mukaan ne voidaan jakaa anionisiin, kationisiin ja ionittomiin eettereisiin. Käytetystä eetteröintiaineesta riippuen on olemassa metyyliselluloosa, hydroksietyylimetyyliselluloosa, karboksimetyyliselluloosa, etyyliselluloosa, bentsyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa, hydroksipropyylimetyyliselluloosa, syanoetyyliselluloosa, bentsyylisyanoetyyliselluloosa, karboksimetyylihydroksietyyliselluloosa ja fenyyliselluloosa jne. Metyyliselluloosa ja etyyliselluloosa ovat käytännöllisempiä.

Metyyliselluloosa:

Kun puhdistettu puuvilla on käsitelty alkalilla, metaanikloridin toimiessa eetteröintiaineena, selluloosaeetteriä muodostuu sarjassa reaktioita. Yleensä substituutioaste on 1,6–2,0, ja liukoisuus vaihtelee substituutioasteen mukaan. Se kuuluu ionittomiin selluloosaeettereihin.

(1) Metyyliselluloosa liukenee kylmään veteen ja on vaikea liuottaa kuumaan veteen. Sen vesiliuos on erittäin stabiili pH-alueella 3–12. Se on hyvin yhteensopiva tärkkelyksen, guarkumin jne. ja monien pinta-aktiivisten aineiden kanssa. Kun lämpötila saavuttaa geeliytymislämpötilan, tapahtuu geeliytymistä.

(2) Metyyliselluloosan vedenpidätyskyky riippuu lisäysmäärästä, viskositeetista, hiukkaskoosta ja liukenemisnopeudesta. Yleisesti ottaen, jos lisäysmäärä on suuri, hienous on pieni ja viskositeetti on suuri, vedenpidätyskyky on korkea. Näistä lisäysmäärällä on suurin vaikutus vedenpidätyskykyyn, eikä viskositeetin taso ole suoraan verrannollinen vedenpidätyskykyyn. Liukenemiskyky riippuu pääasiassa selluloosahiukkasten pinnan modifikaatioasteesta ja hiukkasten hienoudesta. Edellä mainituista selluloosaeettereistä metyyliselluloosalla ja hydroksipropyylimetyyliselluloosalla on korkeammat vedenpidätyskyvyt.

(3) Lämpötilan muutokset voivat vaikuttaa merkittävästi metyyliselluloosan vedenpidätyskykyyn. Yleisesti ottaen mitä korkeampi lämpötila, sitä huonompi vedenpidätyskyky. Jos laastin lämpötila ylittää 40 °C, metyyliselluloosan vedenpidätyskyky heikkenee merkittävästi, mikä vaikuttaa vakavasti laastin rakenteeseen.

(4)Metyyliselluloosavaikuttaa merkittävästi laastin työstettävyyteen ja koheesioon. "Tartuvuus" viittaa tässä työntekijän levitystyökalun ja seinäalustan välillä tuntuvaan sidosvoimaan eli laastin leikkauslujuuteen. Tarttuvuus on korkea, laastin leikkauslujuus on suuri ja työntekijöiden käyttöprosessissa vaatima lujuus on myös suuri, ja laastin rakenneominaisuudet ovat huonot. Metyyliselluloosan koheesio on keskitasoa selluloosaeetterituotteissa.

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa:

Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on selluloosalajike, jonka tuotanto ja kulutus kasvavat nopeasti. Se on ioniton selluloosaseoseetteri, joka valmistetaan puhdistetusta puuvillasta alkalisoinnin jälkeen käyttäen propyleenioksidia ja metyylikloridia eetteröintiaineena useiden reaktioiden kautta. Substituutioaste on yleensä 1,2–2,0. Sen ominaisuudet vaihtelevat metoksyylipitoisuuden ja hydroksipropyylipitoisuuden suhteesta riippuen.

(1) Hydroksipropyylimetyyliselluloosa liukenee helposti kylmään veteen ja on vaikea liukenee kuumaan veteen. Sen geeliytymislämpötila kuumassa vedessä on kuitenkin huomattavasti korkeampi kuin metyyliselluloosan. Myös sen liukoisuus kylmään veteen on huomattavasti parempi kuin metyyliselluloosan.

(2) Hydroksipropyylimetyyliselluloosan viskositeetti liittyy sen molekyylipainoon, ja mitä suurempi molekyylipaino, sitä suurempi viskositeetti. Myös lämpötila vaikuttaa sen viskositeettiin, sillä lämpötilan noustessa viskositeetti laskee. Korkean viskositeetin ja lämpötilan vaikutus on kuitenkin pienempi kuin metyyliselluloosan. Sen liuos on stabiili huoneenlämmössä säilytettynä.

(3) Hydroksipropyylimetyyliselluloosan vedenpidätyskyky riippuu sen lisäysmäärästä, viskositeetista jne., ja sen vedenpidätyskyky samalla lisäysmäärällä on suurempi kuin metyyliselluloosan.

(4)HydroksipropyylimetyyliselluloosaSe on stabiili hapoille ja emäksille, ja sen vesiliuos on erittäin stabiili pH-alueella 2–12. Kaustisella soodalla ja kalkkivedellä on vain vähän vaikutusta sen suorituskykyyn, mutta emäs voi nopeuttaa sen liukenemista ja lisätä hieman sen viskositeettia. Hydroksipropyylimetyyliselluloosa on stabiili tavallisille suoloille, mutta kun suolaliuoksen pitoisuus on korkea, hydroksipropyylimetyyliselluloosaliuoksen viskositeetti pyrkii kasvamaan.

(5) Hydroksipropyylimetyyliselluloosaa voidaan sekoittaa vesiliukoisten polymeeriyhdisteiden kanssa tasaisen ja korkeamman viskositeetin omaavan liuoksen muodostamiseksi. Kuten polyvinyylialkoholi, tärkkelyseetteri, kasvikumi jne.

(6) Hydroksipropyylimetyyliselluloosalla on parempi entsyymiresistenssi kuin metyyliselluloosalla, ja sen liuos hajoaa entsyymien vaikutuksesta epätodennäköisemmin kuin metyyliselluloosa.

(7) Hydroksipropyylimetyyliselluloosan tarttuvuus laastirakenteeseen on parempi kuin metyyliselluloosan.

Hydroksietyyliselluloosa:

Se on valmistettu puhdistetusta puuvillasta, jota on käsitelty alkalilla ja joka on reagoinut etyleenioksidin kanssa eetteröintiaineena isopropanolin läsnä ollessa. Sen substituutioaste on yleensä 1,5–2,0. Sillä on vahva hydrofiilisyys ja se imee helposti kosteutta.

(1) Hydroksietyyliselluloosa liukenee kylmään veteen, mutta kuumaan veteen se liukenee vaikeasti. Sen liuos on stabiili korkeassa lämpötilassa eikä se geeliydy. Sitä voidaan käyttää pitkään korkeassa lämpötilassa laastissa, mutta sen vedenpidätyskyky on alhaisempi kuin metyyliselluloosan.

(2) Hydroksietyyliselluloosa on stabiili yleisille hapoille ja emäksille, ja emäs voi kiihdyttää sen liukenemista ja lisätä hieman sen viskositeettia. Sen dispergoituvuus veteen on hieman huonompi kuin metyyliselluloosan ja hydroksipropyylimetyyliselluloosan.

(3) Hydroksietyyliselluloosalla on hyvä valumattomuusominaisuus laastissa, mutta sillä on pidempi hidastusaika sementissä.

(4) Joidenkin kotimaisten yritysten tuottaman hydroksietyyliselluloosan suorituskyky on selvästi heikompi kuin metyyliselluloosan sen korkean vesipitoisuuden ja korkean tuhkapitoisuuden vuoksi.

(5) Hydroksietyyliselluloosan vesiliuoksen homehtuminen on melko vakava ongelma. Noin 40 °C:n lämpötilassa hometta voi esiintyä 3–5 päivän kuluessa, mikä vaikuttaa liuoksen suorituskykyyn.

Karboksimetyyliselluloosa:

Ioninen selluloosaeetteri valmistetaan luonnonkuiduista (puuvilla jne.) alkalikäsittelyn jälkeen, jossa käytetään natriummonoklooriasetaattia eetteröintiaineena ja joka käy läpi useita reaktiokäsittelyjä. Substituutioaste on yleensä 0,4–1,4, ja substituutioaste vaikuttaa suuresti sen suorituskykyyn.

(1) Karboksimetyyliselluloosa on hygroskooppisempi ja sisältää enemmän vettä, kun sitä säilytetään normaaleissa olosuhteissa.

(2) Karboksimetyyliselluloosan vesiliuos ei muodosta geeliä, ja viskositeetti pienenee lämpötilan noustessa. Kun lämpötila ylittää 50 °C, viskositeetti on peruuttamaton.

(3) Sen stabiilisuuteen vaikuttaa suuresti pH. Yleensä sitä voidaan käyttää kipsipohjaisessa laastissa, mutta ei sementtipohjaisessa laastissa. Erittäin emäksisenä se menettää viskositeettiaan.

(4) Sen vedenpidätyskyky on huomattavasti alhaisempi kuin metyyliselluloosan. Se hidastaa kipsipohjaisen laastin lujuutta ja heikentää sen lujuutta. Karboksimetyyliselluloosan hinta on kuitenkin huomattavasti alhaisempi kuin metyyliselluloosan.

Selluloosa-alkyylieetteri:

Tyypillisiä esimerkkejä ovat metyyliselluloosa ja etyyliselluloosa. Teollisessa tuotannossa eetteröintiaineena käytetään yleensä metyylikloridia tai etyylikloridia, ja reaktio on seuraava:

Kaavassa R on CH3 tai C2H5. Alkalipitoisuus ei vaikuta ainoastaan ​​eetteröintiasteeseen, vaan myös alkyylihalogenidien kulutukseen. Mitä pienempi alkalipitoisuus, sitä voimakkaampi alkyylihalogenidin hydrolyysi. Eetteröintiaineen kulutuksen vähentämiseksi alkalipitoisuutta on lisättävä. Kuitenkin, kun alkalipitoisuus on liian korkea, selluloosan turpoaminen vähenee, mikä ei edistä eetteröintireaktiota ja siten alentaa eetteröintiastetta. Tätä varten reaktion aikana voidaan lisätä väkevöityä lipeää tai kiinteää lipeää. Reaktorissa tulisi olla hyvä sekoitus- ja repäisylaite, jotta alkali jakautuu tasaisesti. Metyyliselluloosaa käytetään laajalti sakeuttamisaineena, liimana ja suojakolloidina jne. Sitä voidaan käyttää myös dispergointiaineena emulsiopolymeroinnissa, sidosdispergointiaineena siemenille, tekstiililietteenä, lisäaineena elintarvikkeissa ja kosmetiikassa, lääketieteellisenä liimana, lääkepinnoitemateriaalina ja sitä voidaan käyttää lateksimaalissa, painomusteessa, keraamisen valmistuksen yhteydessä ja sekoitettuna sementtiin. Sitä käytetään kovettumisajan säätämiseen ja alkulujuuden lisäämiseen jne. Etyyliselluloosatuotteilla on korkea mekaaninen lujuus, joustavuus, lämmönkestävyys ja kylmänkestävyys. Matalasti substituoitu etyyliselluloosa liukenee veteen ja laimeisiin emäksisiin liuoksiin, ja korkeasti substituoidut tuotteet liukenevat useimpiin orgaanisiin liuottimiin. Se on hyvin yhteensopiva erilaisten hartsien ja pehmittimien kanssa. Sitä voidaan käyttää muovien, kalvojen, lakkojen, liimojen, lateksin ja lääkepinnoitemateriaalien valmistukseen jne. Hydroksialkyyliryhmien lisääminen selluloosa-alkyylieettereihin voi parantaa sen liukoisuutta, vähentää sen herkkyyttä suolautumiselle, nostaa geeliytymislämpötilaa ja parantaa kuumasulamisominaisuuksia jne. Edellä mainittujen ominaisuuksien muutosaste vaihtelee substituenttien luonteen ja alkyyli- ja hydroksialkyyliryhmien suhteen mukaan.

Selluloosahydroksialkyylieetteri:

Tyypillisiä esimerkkejä ovat hydroksietyyliselluloosa ja hydroksipropyyliselluloosa. Eetteröintiaineita ovat epoksidit, kuten etyleenioksidi ja propyleenioksidi. Katalyyttinä käytetään happoa tai emästä. Teollisessa tuotannossa alkaliselluloosa reagoi eetteröintiaineen kanssa:hydroksietyyliselluloosaKorkean substituutioarvon omaava hydroksipropyyliselluloosa liukenee sekä kylmään että kuumaan veteen. Korkean substituutioarvon omaava hydroksipropyyliselluloosa liukenee vain kylmään veteen, mutta ei kuumaan veteen. Hydroksietyyliselluloosaa voidaan käyttää sakeuttamisaineena lateksipinnoitteissa, tekstiilipainatus- ja värjäyspastoissa, paperin liima-aineissa, liimoissa ja suojakolloideissa. Hydroksipropyyliselluloosan käyttö on samanlaista kuin hydroksietyyliselluloosan. Alhaisen substituutioarvon omaavaa hydroksipropyyliselluloosaa voidaan käyttää farmaseuttisena täyteaineena, jolla voi olla sekä sitovia että hajoavia ominaisuuksia.

Karboksimetyyliselluloosa, englanninkielinen lyhenne CMC, esiintyy yleensä natriumsuolan muodossa. Eetteröintiaine on monokloorietikkahappo, ja reaktio on seuraava:

Karboksimetyyliselluloosa on yleisimmin käytetty vesiliukoinen selluloosaeetteri. Aiemmin sitä käytettiin pääasiassa porauslietteenä, mutta nyt sitä on laajennettu käyttämään myös lisäaineena pesuaineissa, vaatelietteissä, lateksimaaleissa, pahvin ja paperin pinnoitteissa jne. Puhdasta karboksimetyyliselluloosaa voidaan käyttää elintarvikkeissa, lääkkeissä, kosmetiikassa ja myös liimana keramiikassa ja muoteissa.

Polyanioninen selluloosa (PAC) on ioninen selluloosaeetteri ja korkealaatuinen korvike karboksimetyyliselluloosalle (CMC). Se on valkoinen, luonnonvalkoinen tai hieman kellertävä jauhe tai rae, myrkytön, mauton, liukenee helposti veteen muodostaen läpinäkyvän liuoksen, jolla on tietty viskositeetti, jolla on parempi lämmönkestävyys ja suolankestävyys sekä vahvat antibakteeriset ominaisuudet. Ei homehtunut eikä pilaannu. Sillä on korkea puhtausaste, korkea substituutioaste ja substituenttien tasainen jakautuminen. Sitä voidaan käyttää sideaineena, sakeuttamisaineena, reologian muokkaajana, nestehäviön vähentäjänä, suspension stabilointiaineena jne. Polyanionista selluloosaa (PAC) käytetään laajalti kaikilla teollisuudenaloilla, joilla CMC:tä voidaan käyttää, mikä voi vähentää huomattavasti annostusta, helpottaa käyttöä, parantaa stabiiliutta ja täyttää korkeammat prosessivaatimukset.

Syanoetyyliselluloosa on selluloosan ja akryylinitriilin reaktiotuote alkalin katalysoinnissa.

Syanoetyyliselluloosalla on korkea dielektrisyysvakio ja pieni häviökerroin, ja sitä voidaan käyttää hartsimatriisina fosfori- ja elektroluminesenssilampuissa. Matalasti substituoitua syanoetyyliselluloosaa voidaan käyttää eristyspaperina muuntajissa.

Selluloosan korkeampia rasva-alkoholieettereitä, alkenyylieettereitä ja aromaattisia alkoholieettereitä on valmistettu, mutta niitä ei ole käytetty käytännössä.

Selluloosaeetterin valmistusmenetelmät voidaan jakaa vesiväliainemenetelmään, liuotinmenetelmään, vaivausmenetelmään, lietemenetelmään, kaasu-kiinteä-menetelmään, nestefaasimenetelmään ja edellä mainittujen menetelmien yhdistelmiin.

5. Valmisteluperiaate:

Runsaasti α-selluloosaa sisältävää massaa liotetaan emäksisessä liuoksessa, jotta se turpoaa ja siten tuhoaa enemmän vetysidoksia, helpottaa reagenssien diffuusiota ja tuottaa alkalista selluloosaa, ja sitten se reagoi eetteröintiaineen kanssa selluloosaeetterin saamiseksi. Eetteröintiaineisiin kuuluvat hiilivetyhalogenidit (tai sulfaatit), epoksidit sekä α- ja β-tyydyttymättömät yhdisteet elektronin vastaanottajina.

6. Perussuorituskyky:

Lisäaineilla on keskeinen rooli kuivalaastin suorituskyvyn parantamisessa rakennusalalla, ja ne muodostavat yli 40 % kuivalaastin materiaalikustannuksista. Huomattava osa kotimaan markkinoiden lisäaineista on ulkomaisten valmistajien toimittamia, ja myös tuotteen vertailuannoksen toimittaa toimittaja. Tämän seurauksena kuivalaastin hinta on edelleen korkea, ja yleisten muuraus- ja rappauslaastien popularisointi suurella määrällä ja laajalla valikoimalla on vaikeaa. Huippuluokan markkinatuotteita hallitsevat ulkomaiset yritykset, ja kuivalaastin valmistajilla on alhaiset voitot ja heikko hintataso; lisäaineiden käytössä ei ole systemaattista ja kohdennettua tutkimusta, ja sokeasti noudatetaan ulkomaisia ​​kaavoja.

Vettä pidättävä aine on keskeinen lisäaine kuivaseoksen vedenpidätyskyvyn parantamiseksi, ja se on myös yksi tärkeimmistä lisäaineista, jotka määrittävät kuivaseoksen hintaa. Selluloosaeetterin päätehtävä on vedenpidätys.

Selluloosaeetteri on yleisnimitys sarjalle tuotteita, jotka syntyvät alkaliselluloosan ja eetteröintiaineen reaktiossa tietyissä olosuhteissa. Alkaliselluloosa korvataan erilaisilla eetteröintiaineilla erilaisten selluloosaeetterien saamiseksi. Substituenttien ionisaatio-ominaisuuksien mukaan selluloosaeetterit voidaan jakaa kahteen luokkaan: ionisiin (kuten karboksimetyyliselluloosa) ja ionittomiin (kuten metyyliselluloosa). Substituentin tyypin mukaan selluloosaeetterit voidaan jakaa monoeetteriin (kuten metyyliselluloosa) ja sekaeettereisiin (kuten hydroksipropyylimetyyliselluloosa). Liukoisuuden mukaan ne voidaan jakaa vesiliukoisuuteen (kuten hydroksietyyliselluloosa) ja orgaaniseen liuottimeen liukoisuuteen (kuten etyyliselluloosa). Kuivasekoitettu laasti on pääasiassa vesiliukoista selluloosaa, ja vesiliukoinen selluloosa jaetaan pikaliukenevuuteen ja pintakäsiteltyyn hidasliukenevuuteen.

Selluloosaeetterin vaikutusmekanismi laastissa on seuraava:

(1) JälkeenselluloosaeetteriKun laastissa oleva aine liuotetaan veteen, sementtimateriaalin tehokas ja tasainen jakautuminen järjestelmässä varmistetaan pinta-aktiivisuuden ansiosta, ja selluloosaeetteri suojaavana kolloidina "käärii" kiinteät hiukkaset ja sen ulkopinnalle muodostuu voiteleva kalvo, joka tekee laastijärjestelmästä vakaamman ja parantaa myös laastin juoksevuutta sekoitusprosessin aikana sekä rakentamisen tasaisuutta.

(2) Oman molekyylirakenteensa ansiosta selluloosaeetteriliuos tekee laastin kosteuden vaikeasti haihtuvan ja vapauttaa sen vähitellen pitkän ajan kuluessa, mikä antaa laastille hyvän vedenpidätyskyvyn ja työstettävyyden.