Što je celulozni eter?

Celulozni eterje polimerni spoj sa strukturom etera napravljen od celuloze. Svaki glukozilni prsten u celuloznoj makromolekuli sadrži tri hidroksilne skupine, primarnu hidroksilnu skupinu na šestom ugljikovom atomu, sekundarnu hidroksilnu skupinu na drugom i trećem ugljikovom atomu, a vodik u hidroksilnoj skupini zamijenjen je ugljikovodikovom skupinom kako bi se proizveli derivati ​​celuloznog etera. To je proizvod u kojem je vodik hidroksilne skupine u polimeru celuloze zamijenjen ugljikovodikovom skupinom. Celuloza je polihidroksi polimerni spoj koji se ne otapa niti topi. Nakon eterifikacije, celuloza je topljiva u vodi, razrijeđenoj otopini lužine i organskom otapalu te ima termoplastičnost.

Celuloza je polihidroksi polimerni spoj koji se ne otapa niti topi. Nakon eterifikacije, celuloza je topljiva u vodi, razrijeđenoj otopini lužine i organskom otapalu te ima termoplastičnost.

1. Priroda:

Topivost celuloze nakon eterifikacije značajno se mijenja. Može se otopiti u vodi, razrijeđenoj kiselini, razrijeđenoj alkaliji ili organskom otapalu. Topivost uglavnom ovisi o tri čimbenika: (1) Karakteristike skupina uvedenih u procesu eterifikacije, uvedene Što je veća skupina, to je manja topljivost i što je jača polarnost uvedene skupine, to se celulozni eter lakše otapa u vodi; (2) Stupanj supstitucije i raspodjela eterificiranih skupina u makromolekuli. Većina celuloznih etera može se otopiti u vodi samo uz određeni stupanj supstitucije, a stupanj supstitucije je između 0 i 3; (3) stupanj polimerizacije celuloznog etera, što je veći stupanj polimerizacije, to je manje topljiv; Što je niži stupanj supstitucije koji se može otopiti u vodi, to je raspon širi. Postoje mnoge vrste celuloznih etera s izvrsnim performansama, a naširoko se koriste u građevinarstvu, industriji cementa, nafte, hrane, tekstila, deterdženata, boja, medicini, proizvodnji papira i elektroničkih komponenti i drugim industrijama.

2. Razviti:

Kina je najveći svjetski proizvođač i potrošač celuloznog etera, s prosječnom godišnjom stopom rasta od više od 20%. Prema preliminarnim statistikama, postoji oko 50 poduzeća za proizvodnju celuloznog etera u Kini, projektirani proizvodni kapacitet industrije celuloznog etera premašio je 400 000 tona, a postoji oko 20 poduzeća s više od 10 000 tona, uglavnom distribuiranih u Shandong, Hebei, Chongqing i Jiangsu. , Zhejiang, Šangaj i druga mjesta.

3. Potreba:

Godine 2011. kineski kapacitet proizvodnje CMC-a bio je oko 300.000 tona. S rastućom potražnjom za visokokvalitetnim celuloznim eterima u industrijama kao što su medicina, hrana i dnevne kemikalije, domaća potražnja za ostalim proizvodima celuloznog etera osim CMC-a raste. , proizvodni kapacitet MC/HPMC-a je oko 120.000 tona, a HEC-a oko 20.000 tona. PAC je još uvijek u fazi promocije i primjene u Kini. S razvojem velikih naftnih polja u moru i razvojem industrije građevinskog materijala, prehrambene, kemijske i druge industrije, količina i polje PAC-a se iz godine u godinu povećavaju i proširuju, s proizvodnim kapacitetom većim od 10.000 tona.

4. Klasifikacija:

Prema klasifikaciji kemijske strukture supstituenti se mogu podijeliti na anionske, kationske i neionske etere. Ovisno o upotrijebljenom sredstvu za eterifikaciju, razlikuju se metil celuloza, hidroksietil metil celuloza, karboksimetil celuloza, etil celuloza, benzil celuloza, hidroksietil celuloza, hidroksipropil metil celuloza celuloza, cijanoetil celuloza, benzil cijanoetil celuloza, karboksimetil hidroksietil celuloza i fenil celuloza, itd. Metil celuloza i etil celuloza su praktičniji.

Metilceluloza:

Nakon što se rafinirani pamuk tretira s alkalijama, nizom reakcija s metan kloridom kao sredstvom za eterifikaciju proizvodi se celulozni eter. Općenito, stupanj supstitucije je 1,6~2,0, a topljivost je također različita s različitim stupnjevima supstitucije. Spada u neionski celulozni eter.

(1) Metilceluloza je topiva u hladnoj vodi, a teško će se otopiti u vrućoj vodi. Njegova vodena otopina je vrlo stabilna u rasponu pH=3~12. Ima dobru kompatibilnost sa škrobom, guar gumom itd. i mnogim surfaktantima. Kada temperatura dosegne temperaturu geliranja, dolazi do geliranja.

(2) Zadržavanje vode u metil celulozi ovisi o dodanoj količini, viskoznosti, veličini čestica i brzini otapanja. Općenito, ako je količina dodatka velika, finoća je mala, a viskoznost velika, stopa zadržavanja vode je visoka. Među njima, količina dodatka ima najveći utjecaj na stopu zadržavanja vode, a razina viskoznosti nije izravno proporcionalna razini stope zadržavanja vode. Brzina otapanja uglavnom ovisi o stupnju površinske modifikacije čestica celuloze i finoći čestica. Među gore navedenim celuloznim eterima, metil celuloza i hidroksipropil metil celuloza imaju veće stope zadržavanja vode.

(3) Promjene temperature mogu ozbiljno utjecati na zadržavanje vode u metil celulozi. Općenito, što je viša temperatura, lošije je zadržavanje vode. Ako temperatura morta prijeđe 40°C, zadržavanje vode metilceluloze značajno će se smanjiti, što ozbiljno utječe na konstrukciju morta.

(4)Metil celulozaznačajno utječe na obradivost i koheziju morta. “Ljepljivost” se ovdje odnosi na snagu vezivanja koja se osjeća između alata radnika za nanošenje i podloge zida, to jest otpor morta na smicanje. Ljepljivost je visoka, otpornost na smicanje morta je velika, a snaga koju zahtijevaju radnici u procesu uporabe također je velika, a građevinska izvedba morta je loša. Kohezija metil celuloze je na srednjoj razini u proizvodima celuloznog etera.

Hidroksipropilmetilceluloza:

Hidroksipropil metilceluloza je vrsta celuloze čija proizvodnja i potrošnja brzo rastu. To je neionski celulozni miješani eter napravljen od rafiniranog pamuka nakon alkalizacije, korištenjem propilen oksida i metil klorida kao sredstva za eterifikaciju, kroz niz reakcija. Stupanj supstitucije je općenito 1,2~2,0. Njegova svojstva variraju ovisno o omjeru sadržaja metoksila i sadržaja hidroksipropila.

(1) Hidroksipropil metilceluloza je lako topljiva u hladnoj vodi, a naići će na poteškoće pri otapanju u vrućoj vodi. Ali njegova temperatura geliranja u vrućoj vodi znatno je viša od temperature metil celuloze. Topivost u hladnoj vodi također je znatno poboljšana u usporedbi s metil celulozom.

(2) Viskoznost hidroksipropil metilceluloze povezana je s njezinom molekularnom težinom, a što je veća molekularna težina, to je viskoznost veća. Temperatura također utječe na njegovu viskoznost, kako se temperatura povećava, viskoznost se smanjuje. Međutim, utjecaj njegove visoke viskoznosti i temperature manji je od utjecaja metil celuloze. Njegova otopina je stabilna ako se čuva na sobnoj temperaturi.

(3) Zadržavanje vode hidroksipropil metilceluloze ovisi o dodanoj količini, viskoznosti itd., a stopa zadržavanja vode pri istoj dodanoj količini veća je nego kod metil celuloze.

(4)Hidroksipropil metilcelulozastabilan je na kiseline i lužine, a njegova vodena otopina je vrlo stabilna u rasponu pH=2~12. Kaustična soda i vapnena voda malo utječu na njegovu izvedbu, ali lužine mogu ubrzati njezino otapanje i lagano povećati viskoznost. Hidroksipropil metilceluloza je stabilna na uobičajene soli, ali kada je koncentracija otopine soli visoka, viskoznost otopine hidroksipropil metilceluloze ima tendenciju povećanja.

(5) Hidroksipropil metilceluloza može se miješati s polimernim spojevima topivim u vodi kako bi se dobila jednolika otopina veće viskoznosti. Kao što je polivinil alkohol, škrobni eter, biljna guma itd.

(6) Hidroksipropil metilceluloza ima bolju otpornost na enzime od metilceluloze i manja je vjerojatnost da će njezinu otopinu razgraditi enzimi nego metilceluloza.

(7) Adhezija hidroksipropil metilceluloze na konstrukcijski mort veća je od one metilceluloze.

Hidroksietil celuloza:

Izrađen je od rafiniranog pamuka tretiranog alkalijama i reagira s etilen oksidom kao sredstvom za eterifikaciju u prisutnosti izopropanola. Njegov stupanj supstitucije je općenito 1,5~2,0. Ima jaku hidrofilnost i lako upija vlagu.

(1) Hidroksietil celuloza je topiva u hladnoj vodi, ali se teško otapa u vrućoj vodi. Njegova otopina je stabilna na visokoj temperaturi bez želiranja. Može se koristiti dugo vremena pod visokom temperaturom u žbuci, ali njegovo zadržavanje vode je niže nego kod metil celuloze.

(2) Hidroksietil celuloza je stabilna na opće kiseline i lužine, a lužine mogu ubrzati njezino otapanje i malo povećati njezinu viskoznost. Njegova disperzibilnost u vodi nešto je lošija od one metil celuloze i hidroksipropil metil celuloze.

(3) Hidroksietil celuloza ima dobre performanse protiv sleganja za mort, ali ima dulje vrijeme usporavanja za cement.

(4) Učinak hidroksietil celuloze koju proizvode neka domaća poduzeća očito je niži od učinka metil celuloze zbog visokog sadržaja vode i pepela.

(5) Plijesan vodene otopine hidroksietil celuloze je relativno ozbiljna. Na temperaturi od oko 40°C, plijesan se može pojaviti unutar 3 do 5 dana, što će utjecati na njegovu učinkovitost.

Karboksimetil celuloza:

Lonic celulozni eter se izrađuje od prirodnih vlakana (pamuk, itd.) nakon alkalne obrade, koristeći natrijev monokloroacetat kao sredstvo za eterifikaciju i podvrgavajući se nizu reakcijskih tretmana. Stupanj supstitucije općenito je 0,4~1,4, a na njegovu izvedbu uvelike utječe stupanj supstitucije.

(1) Karboksimetil celuloza je higroskopnija i sadržavat će više vode kada se skladišti pod općim uvjetima.

(2) Vodena otopina karboksimetil celuloze ne proizvodi gel, a viskoznost se smanjuje s porastom temperature. Kada temperatura prijeđe 50°C, viskoznost je nepovratna.

(3) Na njegovu stabilnost uvelike utječe pH. Općenito, može se koristiti u mortu na bazi gipsa, ali ne i u mortu na bazi cementa. Kada je visoko alkalan, izgubit će viskoznost.

(4) Njegovo zadržavanje vode daleko je niže od metil celuloze. Djeluje usporavajuće na mort na bazi gipsa i smanjuje njegovu čvrstoću. Međutim, cijena karboksimetil celuloze znatno je niža od cijene metil celuloze.

Celulozni alkil eter:

Reprezentativne su metil celuloza i etil celuloza. U industrijskoj proizvodnji, metil klorid ili etil klorid općenito se koristi kao sredstvo za eterifikaciju, a reakcija je sljedeća:

U formuli, R predstavlja CH3 ili C2H5. Koncentracija lužine ne utječe samo na stupanj eterifikacije, već također utječe na potrošnju alkilnih halogenida. Što je niža koncentracija lužine, jača je hidroliza alkil halida. Kako bi se smanjila potrošnja sredstva za eterifikaciju, mora se povećati koncentracija lužine. Međutim, kada je koncentracija lužine previsoka, smanjuje se učinak bubrenja celuloze, što ne pogoduje reakciji eterifikacije, pa se stoga smanjuje stupanj eterifikacije. U tu se svrhu tijekom reakcije može dodati koncentrirana lužina ili čvrsta lužina. Reaktor treba imati dobar uređaj za miješanje i kidanje kako bi se lužina mogla ravnomjerno rasporediti. Metil celuloza se naširoko koristi kao zgušnjivač, ljepilo i zaštitni koloid itd. Također se može koristiti kao disperzant za polimerizaciju emulzije, vezni disperzant za sjemenke, tekstilnu kašu, aditiv za hranu i kozmetiku, medicinsko ljepilo, materijal za premazivanje lijekova i koristi se u lateks boji, tiskarskoj tinti, proizvodnji keramike i miješa se u cement Koristi se za kontrolu stvrdnjavanja vrijeme i povećanje početne čvrstoće itd. Proizvodi od etil celuloze imaju visoku mehaničku čvrstoću, fleksibilnost, otpornost na toplinu i hladnoću. Nisko supstituirana etil celuloza topiva je u vodi i razrijeđenim alkalnim otopinama, a visoko supstituirani proizvodi topljivi su u većini organskih otapala. Ima dobru kompatibilnost s raznim smolama i plastifikatorima. Može se koristiti za izradu plastike, filmova, lakova, ljepila, lateksa i premaznih materijala za lijekove, itd. Uvođenje hidroksialkilnih skupina u alkilne etere celuloze može poboljšati njegovu topivost, smanjiti osjetljivost na isoljavanje, povećati temperaturu geliranja i poboljšati svojstva vruće taline, itd. Stupanj promjene u gornjim svojstvima varira s prirodom supstituenata i omjerom alkila i hidroksialkilne skupine.

Hidroksialkil eter celuloze:

Reprezentativne su hidroksietil celuloza i hidroksipropil celuloza. Sredstva za eterifikaciju su epoksidi kao što su etilen oksid i propilen oksid. Koristite kiselinu ili bazu kao katalizator. Industrijska proizvodnja je reakcija alkalne celuloze sa sredstvom za eterifikaciju:hidroksietil celulozas visokom supstitucijskom vrijednošću topiv je i u hladnoj i u vrućoj vodi. Hidroksipropil celuloza visoke supstitucijske vrijednosti topiva je samo u hladnoj, ali ne i u vrućoj vodi. Hidroksietil celuloza se može koristiti kao zgušnjivač za premaze od lateksa, paste za tiskanje i bojanje tekstila, materijale za lijepljenje papira, ljepila i zaštitne koloide. Upotreba hidroksipropil celuloze slična je upotrebi hidroksietil celuloze. Hidroksipropil celuloza s niskom supstitucijskom vrijednošću može se koristiti kao farmaceutski ekscipijent, koji može imati i vezivna i dezintegrirajuća svojstva.

Karboksimetil celuloza, engleska kratica CMC, općenito postoji u obliku natrijeve soli. Sredstvo za eterifikaciju je monokloroctena kiselina, a reakcija je sljedeća:

Karboksimetil celuloza je najrašireniji celulozni eter topiv u vodi. U prošlosti se uglavnom koristila kao isplaka za bušenje, ali sada je proširena na upotrebu kao dodatak deterdžentu, kaši za odjeću, lateks boji, premazivanju kartona i papira itd. Čista karboksimetil celuloza može se koristiti u hrani, medicini, kozmetici, a također i kao ljepilo za keramiku i kalupe.

Polianionska celuloza (PAC) je ionski celulozni eter i vrhunski je zamjenski proizvod za karboksimetil celulozu (CMC). To je bijeli, prljavobijeli ili blago žuti prah ili granula, netoksičan, bez okusa, lako se otapa u vodi kako bi se stvorila prozirna otopina s određenom viskoznošću, ima bolju otpornost na toplinu, stabilnost i otpornost na soli, te jaka antibakterijska svojstva. Nema plijesni i propadanja. Ima karakteristike visoke čistoće, visokog stupnja supstitucije i ravnomjerne raspodjele supstituenata. Može se koristiti kao vezivo, zgušnjivač, reološki modifikator, reduktor gubitka tekućine, stabilizator suspenzije, itd. Polianionska celuloza (PAC) naširoko se koristi u svim industrijama u kojima se CMC može primijeniti, što može uvelike smanjiti doziranje, olakšati upotrebu, pružiti bolju stabilnost i zadovoljiti veće zahtjeve procesa.

Cijanoetil celuloza je proizvod reakcije celuloze i akrilonitrila pod katalizom lužine.

Cijanoetil celuloza ima visoku dielektričnu konstantu i nizak koeficijent gubitka i može se koristiti kao smolna matrica za fosforne i elektroluminescentne svjetiljke. Niskosupstituirana cijanoetil celuloza može se koristiti kao izolacijski papir za transformatore.

Pripravljeni su eteri viših masnih alkohola, alkenil eteri i aromatski alkohol eteri celuloze, ali nisu korišteni u praksi.

Metode pripreme celuloznog etera mogu se podijeliti na metodu vodenog medija, metodu otapala, metodu gnječenja, metodu kaše, metodu plin-krutina, metodu tekuće faze i kombinaciju gore navedenih metoda.

5. Princip pripreme:

Visoka α-celulozna pulpa natopljena je alkalnom otopinom kako bi nabubrila kako bi se uništilo više vodikovih veza, olakšala difuzija reagensa i stvorila alkalna celuloza, a zatim reagirala sa sredstvom za eterifikaciju da bi se dobio celulozni eter. Sredstva za eterifikaciju uključuju halogenide ugljikovodika (ili sulfate), epokside i α i β nezasićene spojeve s akceptorima elektrona.

6. Osnovna izvedba:

Dodaci igraju ključnu ulogu u poboljšanju učinkovitosti građevnog suhog morta i čine više od 40% troškova materijala u suhom mortu. Znatan dio dodataka na domaćem tržištu isporučuju inozemni proizvođači, a referentnu dozu proizvoda također osigurava dobavljač. Kao rezultat toga, cijena suho miješanih mortova ostaje visoka i teško je popularizirati uobičajene mortove za zidanje i žbukanje s velikom količinom i širokim rasponom. Vrhunske tržišne proizvode kontroliraju strane tvrtke, a proizvođači suhih mortova imaju niske profite i nisku cijenu; primjeni dodataka nedostaju sustavna i ciljana istraživanja te se slijepo slijedi strane formule.

Sredstvo za zadržavanje vode ključni je dodatak za poboljšanje sposobnosti zadržavanja vode suho miješanog morta, a također je i jedan od ključnih dodataka za određivanje cijene suho miješanih materijala za mort. Glavna funkcija celuloznog etera je zadržavanje vode.

Celulozni eter opći je naziv za niz proizvoda nastalih reakcijom alkalne celuloze i sredstva za eterifikaciju pod određenim uvjetima. Alkalna celuloza se zamjenjuje različitim agensima za eterifikaciju kako bi se dobili različiti celulozni eteri. Prema ionizacijskim svojstvima supstituenata, celulozni eteri se mogu podijeliti u dvije kategorije: ionski (kao što je karboksimetil celuloza) i neionski (kao što je metil celuloza). Prema vrsti supstituenta, celulozni eter se može podijeliti na monoeter (kao što je metil celuloza) i miješani eter (kao što je hidroksipropil metil celuloza). Prema različitoj topivosti, može se podijeliti na topljivost u vodi (kao što je hidroksietil celuloza) i topljivost u organskom otapalu (kao što je etil celuloza). Suho miješani mort uglavnom je celuloza topiva u vodi, a celuloza topljiva u vodi dijeli se na trenutni tip i površinski tretirani tip odgođenog otapanja.

Mehanizam djelovanja celuloznog etera u malteru je sljedeći:

(1) Nakoncelulozni eteru mortu otopljen u vodi, zahvaljujući površinskoj aktivnosti osigurana je učinkovita i ravnomjerna raspodjela cementnog materijala u sustavu, a celulozni eter, kao zaštitni koloid, “omata” krute čestice i na njegovoj vanjskoj površini stvara se sloj mazivog filma koji čini mortni sustav stabilnijim, a također poboljšava fluidnost morta tijekom procesa miješanja i glatkoću gradnje.

(2) Zbog vlastite molekularne strukture, otopina celuloznog etera čini da se vlaga u žbuci ne gubi lako i postupno je oslobađa tijekom dugog vremenskog razdoblja, dajući žbuci dobro zadržavanje vode i obradivost.