Que é éter de celulosa?

Éter de celulosaé un composto polímero cunha estrutura éter feita de celulosa. Cada anel de glicosilo na macromolécula de celulosa contén tres grupos hidroxilo, o grupo hidroxilo primario no sexto átomo de carbono, o grupo hidroxilo secundario no segundo e terceiro átomos de carbono e o hidróxeno no grupo hidroxilo substitúese por un grupo hidrocarburo para xerar derivados de éter de celulosa. É un produto no que o hidróxeno do grupo hidroxilo do polímero de celulosa é substituído por un grupo hidrocarburo. A celulosa é un composto polimérico polihidroxi que non se disolve nin se funde. Despois da eterificación, a celulosa é soluble en auga, solución alcalina diluída e disolvente orgánico, e ten termoplasticidade.

A celulosa é un composto polimérico polihidroxi que non se disolve nin se funde. Despois da eterificación, a celulosa é soluble en auga, solución alcalina diluída e disolvente orgánico, e ten termoplasticidade.

1.Natureza:

A solubilidade da celulosa despois da eterificación cambia significativamente. Pódese disolver en auga, ácido diluído, álcali diluído ou disolvente orgánico. A solubilidade depende principalmente de tres factores: (1) As características dos grupos introducidos no proceso de eterificación, o introducido Canto maior sexa o grupo, menor será a solubilidade, e canto máis forte sexa a polaridade do grupo introducido, máis doado será o éter de celulosa de disolverse en auga; (2) O grao de substitución e a distribución dos grupos eterificados na macromolécula. A maioría dos éteres de celulosa só se poden disolver en auga baixo un certo grao de substitución, e o grao de substitución está entre 0 e 3; (3) O grao de polimerización do éter de celulosa, canto maior sexa o grao de polimerización, menos soluble; Canto menor sexa o grao de substitución que se pode disolver en auga, maior será o rango. Hai moitos tipos de éteres de celulosa con excelente rendemento, e son amplamente utilizados na construción, cemento, petróleo, alimentos, téxtiles, deterxentes, pintura, medicina, fabricación de papel e compoñentes electrónicos e outras industrias.

2. Desenvolver:

China é o maior produtor e consumidor mundial de éter de celulosa, cunha taxa de crecemento anual media superior ao 20%. Segundo as estatísticas preliminares, hai preto de 50 empresas de produción de éter de celulosa en China, a capacidade de produción deseñada da industria de éter de celulosa superou as 400.000 toneladas e hai preto de 20 empresas con máis de 10.000 toneladas, distribuídas principalmente en Shandong, Hebei, Chongqing e Jiangsu. , Zhejiang, Shanghai e outros lugares.

3. Necesidade:

En 2011, a capacidade de produción de CMC de China era dunhas 300.000 toneladas. Coa crecente demanda de éteres de celulosa de alta calidade en industrias como a medicina, a alimentación e os produtos químicos diarios, a demanda interna doutros produtos de éter de celulosa distintos do CMC está a aumentar. , a capacidade de produción de MC/HPMC é de preto de 120.000 toneladas, e a de HEC é de aproximadamente 20.000 toneladas. PAC aínda está en fase de promoción e solicitude en China. Co desenvolvemento de grandes campos petrolíferos offshore e o desenvolvemento de materiais de construción, industrias alimentarias, químicas e outras, a cantidade e campo de PAC están aumentando e expandíndose ano tras ano, cunha capacidade de produción de máis de 10.000 toneladas.

4. Clasificación:

Segundo a clasificación da estrutura química dos substituíntes, pódense dividir en éteres aniónicos, catiónicos e non iónicos. Dependendo do axente de eterificación utilizado, hai metil celulosa, hidroxietil metil celulosa, carboximetil celulosa, etil celulosa, bencil celulosa, hidroxietil celulosa, hidroxipropil metil celulosa, cianoetil celulosa, bencil cianoetil celulosa, carboximetil hidroxietil celulosa e etc. a celulosa son máis prácticas.

Metilcelulosa:

Despois de tratar o algodón refinado con álcali, prodúcese éter de celulosa mediante unha serie de reaccións con cloruro de metano como axente de eterificación. Xeralmente, o grao de substitución é de 1,6 ~ 2,0 e a solubilidade tamén é diferente con diferentes graos de substitución. Pertence ao éter de celulosa non iónico.

(1) A metilcelulosa é soluble en auga fría e será difícil de disolver en auga quente. A súa solución acuosa é moi estable no intervalo de pH=3~12. Ten boa compatibilidade con amidón, goma guar, etc. e moitos surfactantes. Cando a temperatura alcanza a temperatura de xelación, prodúcese a xelación.

(2) A retención de auga da metilcelulosa depende da súa cantidade de adición, viscosidade, tamaño de partícula e velocidade de disolución. Xeralmente, se a cantidade de adición é grande, a finura é pequena e a viscosidade é grande, a taxa de retención de auga é alta. Entre eles, a cantidade de adición ten o maior impacto na taxa de retención de auga e o nivel de viscosidade non é directamente proporcional ao nivel de retención de auga. A velocidade de disolución depende principalmente do grao de modificación superficial das partículas de celulosa e da finura das partículas. Entre os éteres de celulosa anteriores, a metil celulosa e a hidroxipropil metil celulosa teñen taxas de retención de auga máis altas.

(3) Os cambios de temperatura poden afectar seriamente a retención de auga da metilcelulosa. Xeralmente, canto maior sexa a temperatura, peor será a retención de auga. Se a temperatura do morteiro supera os 40 °C, a retención de auga da metilcelulosa reducirase significativamente, afectando seriamente a construción do morteiro.

(4)Metil celulosaten un efecto significativo na traballabilidade e cohesión do morteiro. A "adhesividade" refírese aquí á forza de unión que se sente entre a ferramenta aplicadora do traballador e o substrato da parede, é dicir, a resistencia ao corte do morteiro. A adhesividade é alta, a resistencia ao cizallamento do morteiro é grande e a resistencia requirida polos traballadores no proceso de uso tamén é grande e o rendemento da construción do morteiro é pobre. A cohesión da metilcelulosa está a un nivel medio nos produtos de éter de celulosa.

Hidroxipropilmetilcelulosa:

A hidroxipropilmetilcelulosa é unha variedade de celulosa cuxa produción e consumo están aumentando rapidamente. É un éter mixto de celulosa non iónica elaborado a partir de algodón refinado despois da alcalinización, utilizando óxido de propileno e cloruro de metilo como axente de eterificación, mediante unha serie de reaccións. O grao de substitución é xeralmente 1,2~2,0. As súas propiedades varían dependendo da relación entre o contido de metoxilo e o de hidroxipropilo.

(1) A hidroxipropilmetilcelulosa é facilmente soluble en auga fría e terá dificultades para disolverse en auga quente. Pero a súa temperatura de xelación en auga quente é significativamente superior á da metilcelulosa. A solubilidade en auga fría tamén mellora moito en comparación coa metilcelulosa.

(2) A viscosidade da hidroxipropilmetilcelulosa está relacionada co seu peso molecular, e canto maior sexa o peso molecular, maior será a viscosidade. A temperatura tamén afecta a súa viscosidade, xa que a temperatura aumenta, a viscosidade diminúe. Non obstante, a influencia da súa alta viscosidade e temperatura é menor que a da metilcelulosa. A súa solución é estable cando se almacena a temperatura ambiente.

(3) A retención de auga da hidroxipropil metilcelulosa depende da súa cantidade de adición, viscosidade, etc., e a súa taxa de retención de auga baixo a mesma cantidade de adición é maior que a da metilcelulosa.

(4)Hidroxipropil metilcelulosaé estable ao ácido e ao álcali, e a súa solución acuosa é moi estable no rango de pH=2~12. A sosa cáustica e a auga de cal teñen pouco efecto no seu rendemento, pero o álcali pode acelerar a súa disolución e aumentar lixeiramente a súa viscosidade. A hidroxipropil metilcelulosa é estable aos sales comúns, pero cando a concentración da solución salina é alta, a viscosidade da solución de hidroxipropil metilcelulosa tende a aumentar.

(5) A hidroxipropilmetilcelulosa pódese mesturar con compostos poliméricos solubles en auga para formar unha solución uniforme e de maior viscosidade. Como alcohol polivinílico, éter de amidón, goma vexetal, etc.

(6) A hidroxipropil metilcelulosa ten unha mellor resistencia enzimática que a metilcelulosa, e é menos probable que a súa solución sexa degradada polos encimas que a metilcelulosa.

(7) A adhesión da hidroxipropil metilcelulosa á construción do morteiro é maior que a da metilcelulosa.

Hidroxietil celulosa:

Está feito de algodón refinado tratado con álcali e reacciona con óxido de etileno como axente de eterificación en presenza de isopropanol. O seu grao de substitución é xeralmente de 1,5 ~ 2,0. Ten unha forte hidrofilia e é fácil de absorber a humidade.

(1) A hidroxietil celulosa é soluble en auga fría, pero é difícil de disolver en auga quente. A súa solución é estable a alta temperatura sen xelificar. Pódese empregar durante moito tempo a altas temperaturas no morteiro, pero a súa retención de auga é menor que a da metilcelulosa.

(2) A hidroxietil celulosa é estable ao ácido e aos álcalis xerais, e o álcali pode acelerar a súa disolución e aumentar lixeiramente a súa viscosidade. A súa dispersibilidade na auga é lixeiramente peor que a da metil celulosa e a hidroxipropil metil celulosa.

(3) A hidroxietil celulosa ten un bo rendemento anti-sag para o morteiro, pero ten un tempo de retardo máis longo para o cemento.

(4) O rendemento da hidroxietilcelulosa producida por algunhas empresas nacionais é obviamente inferior ao da metilcelulosa debido ao seu alto contido en auga e alto contido en cinzas.

(5) O mofo da solución acuosa de hidroxietil celulosa é relativamente grave. A unha temperatura duns 40 °C, o mildiu pode aparecer dentro de 3 a 5 días, o que afectará o seu rendemento.

Carboximetil celulosa:

O éter de celulosa lónica está feito a partir de fibras naturais (algodón, etc.) despois do tratamento con álcalis, utilizando monocloroacetato de sodio como axente de eterificación e sometida a unha serie de tratamentos de reacción. O grao de substitución é xeralmente de 0,4 ~ 1,4, e o seu rendemento vese moi afectado polo grao de substitución.

(1) A carboximetil celulosa é máis higroscópica e conterá máis auga cando se almacena en condicións xerais.

(2) A solución acuosa de carboximetilcelulosa non produce xel e a viscosidade diminúe co aumento da temperatura. Cando a temperatura supera os 50 °C, a viscosidade é irreversible.

(3) A súa estabilidade vese moi afectada polo pH. Polo xeral, pódese empregar en morteiros a base de xeso, pero non en morteiros a base de cemento. Cando é moi alcalino, perderá viscosidade.

(4) A súa retención de auga é moito menor que a metilcelulosa. Ten un efecto retardador no morteiro a base de xeso e reduce a súa resistencia. Non obstante, o prezo da carboximetil celulosa é significativamente máis baixo que o da metil celulosa.

Éter de alquilo de celulosa:

As representativas son a metilcelulosa e a etilcelulosa. Na produción industrial, o cloruro de metilo ou cloruro de etilo úsase xeralmente como axente de eterificación e a reacción é a seguinte:

Na fórmula, R representa CH3 ou C2H5. A concentración de álcali non só afecta o grao de eterificación, senón que tamén afecta ao consumo de haluros de alquilo. Canto menor é a concentración de álcali, máis forte é a hidrólise do haluro de alquilo. Para reducir o consumo de axente eterificante, a concentración de álcalis debe aumentarse. Non obstante, cando a concentración de álcali é demasiado alta, o efecto de inchazo da celulosa redúcese, o que non é propicio para a reacción de eterificación e, polo tanto, o grao de eterificación redúcese. Para este fin, pódese engadir lejía concentrada ou sólida durante a reacción. O reactor debe ter un bo dispositivo de axitación e rasgado para que o álcali se poida distribuír uniformemente. A metil celulosa úsase amplamente como espesante, adhesivo e coloide protector, etc. Tamén se pode usar como dispersante para polimerización en emulsión, dispersante de unión para sementes, purín téxtil, aditivo para alimentos e cosméticos, adhesivo médico, material de revestimento de drogas, e úsase en pintura de látex, tinta de impresión, produción de cerámica, etc. Os produtos de etilcelulosa teñen unha alta resistencia mecánica, flexibilidade, resistencia á calor e resistencia ao frío. A etilcelulosa de baixa substitución é soluble en auga e solucións alcalinas diluídas, e os produtos de alta substitución son solubles na maioría dos disolventes orgánicos. Ten boa compatibilidade con varias resinas e plastificantes. Pódese usar para fabricar plásticos, películas, vernices, adhesivos, látex e materiais de revestimento para medicamentos, etc. A introdución de grupos hidroxialquilo en éteres de alquilo de celulosa pode mellorar a súa solubilidade, reducir a súa sensibilidade ao salgado, aumentar a temperatura de xelación e mellorar as propiedades de fusión en quente, etc. grupos.

Éter hidroxialquilo de celulosa:

As representativas son a hidroxietil celulosa e a hidroxipropil celulosa. Os axentes eterificantes son epóxidos como o óxido de etileno e o óxido de propileno. Use ácido ou base como catalizador. A produción industrial consiste en reaccionar a celulosa alcalina co axente de eterificación:hidroxietil celulosacun alto valor de substitución é soluble tanto en auga fría como en auga quente. A hidroxipropil celulosa cun alto valor de substitución só é soluble en auga fría pero non en auga quente. A hidroxietilcelulosa pódese usar como espesante para revestimentos de látex, pastas de impresión e tinguiduras téxtiles, materiais de encolado de papel, adhesivos e coloides protectores. O uso da hidroxipropil celulosa é similar ao da hidroxietil celulosa. A hidroxipropil celulosa con baixo valor de substitución pódese usar como excipiente farmacéutico, que pode ter propiedades tanto de unión como de desintegración.

A carboximetilcelulosa, a abreviatura inglesa CMC, existe xeralmente en forma de sal sódica. O axente eterificador é o ácido monocloroacético e a reacción é a seguinte:

A carboximetilcelulosa é o éter de celulosa soluble en auga máis utilizado. Antigamente utilizábase principalmente como lodo de perforación, pero agora estendeuse para ser usado como aditivo de deterxente, pasta de roupa, pintura de látex, revestimento de cartón e papel, etc. A carboximetil celulosa pura pódese usar en alimentos, medicina, cosméticos e tamén como adhesivo para cerámica e moldes.

A celulosa polianiónica (PAC) é un éter de celulosa iónica e é un produto substituto de alta gama para a carboximetil celulosa (CMC). É un po ou gránulo branco, branco ou lixeiramente amarelo, non tóxico, insípido, fácil de disolver en auga para formar unha solución transparente cunha certa viscosidade, ten unha mellor estabilidade de resistencia á calor e resistencia á sal e fortes propiedades antibacterianas. Sen mofo e deterioración. Ten as características de alta pureza, alto grao de substitución e distribución uniforme dos substituíntes. Pódese usar como aglutinante, espesante, modificador de reoloxía, redutor de perdas de fluído, estabilizador de suspensión, etc. A celulosa polianiónica (PAC) é moi utilizada en todas as industrias onde se pode aplicar CMC, o que pode reducir moito a dosificación, facilitar o seu uso, proporcionar unha mellor estabilidade e cumprir requisitos de proceso máis elevados.

A cianoetil celulosa é o produto da reacción da celulosa e acrilonitrilo baixo a catálise de álcali.

A cianoetil celulosa ten unha elevada constante dieléctrica e un baixo coeficiente de perda e pódese usar como matriz de resina para lámpadas de fósforo e electroluminiscentes. A cianoetilcelulosa de baixa substitución pódese usar como papel illante para transformadores.

Preparáronse éteres alcohólicos graxos superiores, éteres alquenílicos e éteres alcohólicos aromáticos de celulosa, pero non se utilizaron na práctica.

Os métodos de preparación do éter de celulosa pódense dividir en método de medio auga, método de disolvente, método de amasado, método de suspensión, método de gas-sólido, método de fase líquida e a combinación dos métodos anteriores.

5. Principio de preparación:

A polpa de alta α-celulosa é empapada con solución alcalina para inchala para destruír máis enlaces de hidróxeno, facilitar a difusión dos reactivos e xerar celulosa alcalina, e despois reaccionar co axente de eterificación para obter éter de celulosa. Os axentes eterificantes inclúen haluros de hidrocarburos (ou sulfatos), epóxidos e compostos insaturados α e β con aceptores de electróns.

6.Rendemento básico:

Os aditivos xogan un papel fundamental na mellora do rendemento do morteiro mesturado en seco de construción e representan máis do 40% do custo do material no morteiro mesturado en seco. Unha parte considerable da mestura no mercado nacional é subministrada por fabricantes estranxeiros e o provedor tamén proporciona a dosificación de referencia do produto. Como resultado, o custo dos produtos de morteiro mesturado en seco segue sendo elevado e é difícil popularizar morteiros comúns de albanelería e revoco cunha gran cantidade e unha ampla gama. Os produtos de mercado de alta gama están controlados por empresas estranxeiras, e os fabricantes de morteiros en seco teñen baixos beneficios e un prezo escasa; a aplicación de aditivos carece de investigación sistemática e dirixida, e segue cegamente fórmulas estranxeiras.

O axente de retención de auga é unha mestura clave para mellorar o rendemento de retención de auga do morteiro mesturado en seco, e tamén é un dos aditivos clave para determinar o custo dos materiais de morteiro mesturado en seco. A función principal do éter de celulosa é a retención de auga.

Éter de celulosa é un termo xeral para unha serie de produtos producidos pola reacción de celulosa alcalina e axente eterificante baixo certas condicións. A celulosa alcalina substitúese por diferentes axentes eterificantes para obter diferentes éteres de celulosa. Segundo as propiedades de ionización dos substituíntes, os éteres de celulosa pódense dividir en dúas categorías: iónicos (como a carboximetil celulosa) e non iónicos (como a metil celulosa). Segundo o tipo de substituínte, o éter de celulosa pódese dividir en monoéter (como a metilcelulosa) e en éter mixto (como a hidroxipropilmetilcelulosa). Segundo a solubilidade diferente, pódese dividir en solubilidade en auga (como a hidroxietil celulosa) e solubilidade en disolventes orgánicos (como a etilcelulosa). O morteiro mesturado en seco é principalmente celulosa soluble en auga, e a celulosa soluble en auga divídese en tipo instantáneo e tipo de disolución retardada tratada en superficie.

O mecanismo de acción do éter de celulosa no morteiro é o seguinte:

(1) Despois doéter de celulosano morteiro está disolto en auga, a distribución eficaz e uniforme do material cementoso no sistema está garantida debido á actividade superficial, e o éter de celulosa, como coloide protector, "envolve" as partículas sólidas e fórmase unha capa de película lubricante na súa superficie exterior, o que fai que o sistema de morteiro sexa máis estable e tamén mellora a fluidez do proceso de mestura e a fluidez do morteiro durante a construción.

(2) Debido á súa propia estrutura molecular, a solución de éter de celulosa fai que a humidade do morteiro non sexa fácil de perder, e a libera gradualmente durante un longo período de tempo, dotando ao morteiro dunha boa retención de auga e traballabilidade.