1. Estrikti ak prensip preparasyon etè seluloz
Figi 1 montre estrikti tipik etè seluloz yo. Chak inite bD-anidwoglikoz (inite repetitif seluloz la) ranplase yon gwoup nan pozisyon C (2), C (3) ak C (6), sa vle di, ka gen jiska twa gwoup etè. Akòz lyezon idwojèn intra-chèn ak ant-chèn nanmakromolekil seluloz, li difisil pou fonn nan dlo ak prèske tout solvan òganik. Entwodiksyon gwoup etè atravè eterifikasyon detwi lyen idwojèn entramolekilè ak entèmolekilè, amelyore idrofilisite li, epi amelyore anpil solubilite li nan medya dlo.
Ranplasan eterifye tipik yo se gwoup alkoksi ki gen pwa molekilè ki ba (1 a 4 atòm kabòn) oswa gwoup idroksialkil, ki ka Lè sa a, ranplase pa lòt gwoup fonksyonèl tankou gwoup karboksil, idroksil oswa amino. Ranplasan yo ka nan youn, de oswa plis kalite diferan. Sou chèn makromolekilè seluloz la, gwoup idroksil yo sou pozisyon C(2), C(3) ak C(6) nan chak inite glikoz yo ranplase nan diferan pwopòsyon. Strikteman pale, etè seluloz jeneralman pa gen yon estrikti chimik definitif, eksepte pou pwodwi sa yo ki konplètman ranplase pa yon kalite gwoup (tout twa gwoup idroksil yo ranplase). Pwodwi sa yo ka sèlman itilize pou analiz laboratwa ak rechèch, epi yo pa gen okenn valè komèsyal.
(a) Estrikti jeneral de inite anidwoglikoz nan chèn molekilè etè seluloz la, R1 ~ R6 = H, oubyen yon sibstityan òganik;
(b) Yon fragman chèn molekilè karboksimetilidroksietil seluloz, degre sibstitisyon karboksimetil la se 0.5, degre sibstitisyon idroksietil la se 2.0, epi degre sibstitisyon molè a se 3.0. Estrikti sa a reprezante nivo sibstitisyon mwayèn gwoup eterifye yo, men sibstityan yo aktyèlman o aza.
Pou chak sibstityan, kantite total eterifikasyon an eksprime pa valè degre sibstitisyon DS la. Entèval DS la se 0 ~ 3, ki ekivalan a kantite mwayèn gwoup idroksil ki ranplase pa gwoup eterifikasyon sou chak inite anidwoglikoz.
Pou etè idroksialkil seluloz, reyaksyon sibstitisyon an pral kòmanse eterifikasyon apati nouvo gwoup idroksil lib yo, epi degre sibstitisyon an ka mezire pa valè MS la, sa vle di, degre sibstitisyon molè a. Li reprezante kantite mwayèn mòl reyaktif ajan eterifikasyon ki ajoute nan chak inite anidwoglikoz. Yon reyaktif tipik se oksid etilèn epi pwodwi a gen yon sibstityan idroksietil. Nan Figi 1, valè MS pwodwi a se 3.0.
Teyorikman, pa gen okenn limit siperyè pou valè MS la. Si yo konnen valè DS degre sibstitisyon sou chak gwoup bag glikoz la, longè mwayèn chèn chèn lateral etè a. Gen kèk manifaktirè ki souvan itilize fraksyon mas (wt%) diferan gwoup eterifikasyon (tankou -OCH3 oswa -OC2H4OH) pou reprezante nivo ak degre sibstitisyon an olye de valè DS ak MS yo. Ou ka konvèti fraksyon mas chak gwoup ak valè DS oswa MS li a pa yon kalkil senp.
Pifò etè seluloz yo se polymè idrosolubl, epi gen kèk ki pasyèlman idrosolubl nan solvan òganik. Etè seluloz gen karakteristik efikasite segondè, pri ki ba, pwosesis fasil, toksisite ki ba ak gran varyete, epi demann ak domèn aplikasyon yo toujou ap agrandi. Kòm yon ajan oksilyè, etè seluloz gen yon gwo potansyèl aplikasyon nan divès domèn endistri. Yo ka jwenn li pa MS/DS.
Etè seluloz yo klase dapre estrikti chimik sibstityan yo an etè anyonik, katyonik ak nonyonik. Etè nonyonik yo ka divize an pwodwi idrosolubl ak pwodwi lwilsolubl.
Pwodwi ki te endistriyalize yo nan pati anwo Tablo 1 an. Pati anba Tablo 1 an bay lis kèk gwoup eterifikasyon li te ye, ki poko vin tounen pwodwi komèsyal enpòtan.
Yo ka bay non abrevyasyon sibstityan etè melanje yo dapre lòd alfabetik la oubyen nivo DS (MS) respektif la, pa egzanp, pou 2-idwoksietil metilseluloz, abrevyasyon an se HEMC, epi yo kapab ekri l tou kòm MHEC pou mete aksan sou sibstityan metil la.
Gwoup idroksil ki sou seluloz la pa fasil pou ajan eterifikasyon yo jwenn, epi pwosesis eterifikasyon an anjeneral fèt nan kondisyon alkalin, jeneralman lè l sèvi avèk yon sèten konsantrasyon solisyon akeuz NaOH. Seluloz la premye fòme an seluloz alkalin anfle avèk solisyon akeuz NaOH, epi answit sibi yon reyaksyon eterifikasyon avèk ajan eterifikasyon an. Pandan pwodiksyon ak preparasyon etè melanje yo, yo ta dwe itilize diferan kalite ajan eterifikasyon an menm tan, oubyen eterifikasyon an ta dwe fèt etap pa etap pa alimantasyon tanzantan (si sa nesesè). Gen kat kalite reyaksyon nan eterifikasyon seluloz, ki rezime pa fòmil reyaksyon an (sellulozik ranplase pa Cell-OH) jan sa a:
Ekwasyon (1) an dekri reyaksyon eterifikasyon Williamson an. RX se yon estè asid inòganik, epi X se alojèn Br, Cl oswa estè asid silfirik. Klori R-Cl jeneralman itilize nan endistri, pa egzanp, klori metil, klori etil oswa asid kloroasetik. Yon kantite estekiyometrik baz konsome nan reyaksyon sa yo. Pwodwi etè seluloz endistriyalize yo tankou metil seluloz, etil seluloz ak karboksimetil seluloz seluloz se pwodwi reyaksyon eterifikasyon Williamson an.
Fòmil reyaksyon (2) an se reyaksyon adisyon epoksid katalize pa baz (tankou R=H, CH3, oubyen C2H5) ak gwoup idroksil sou molekil seluloz san konsome baz. Reyaksyon sa a gen anpil chans pou kontinye pandan nouvo gwoup idroksil yo pwodui pandan reyaksyon an, sa ki mennen nan fòmasyon chenn bò oligoalkililèn oksid: Yon reyaksyon menm jan an avèk 1-aziridin (aziridin) pral fòme aminoetil etè: Cell-O-CH2-CH2-NH2. Pwodwi tankou idroksietil seluloz, idroksipropil seluloz ak idroksibutil seluloz se tout pwodwi epoksidasyon katalize pa baz.
Fòmil reyaksyon (3) la se reyaksyon ant Cell-OH ak konpoze òganik ki gen doub lyezon aktif nan yon mwayen alkalin, Y se yon gwoup ki retire elektwon, tankou CN, CONH2, oubyen SO3-Na+. Jodi a, yo raman itilize kalite reyaksyon sa a nan endistri.
Fòmil reyaksyon (4), eterifikasyon ak diazoalkan poko endistriyalize.
- Kalite etè seluloz
Etè seluloz la kapab monoetè oubyen etè melanje, epi pwopriyete li yo diferan. Gen gwoup idrofil ki pa ranplase anpil sou makromolekil seluloz la, tankou gwoup idroksietil, ki ka bay pwodwi a yon sèten degre solubilite nan dlo, alòske pou gwoup idrofob yo, tankou metil, etil, elatriye, se sèlman yon sibstitisyon modere ak yon wo degre ki ka bay pwodwi a yon sèten solubilite nan dlo, epi pwodwi ki pa ranplase anpil la sèlman anfle nan dlo oubyen li ka fonn nan yon solisyon alkali dilye. Avèk rechèch apwofondi sou pwopriyete etè seluloz yo, nouvo etè seluloz ak domèn aplikasyon yo pral kontinyèlman devlope ak pwodui, epi pi gwo fòs motè a se mache aplikasyon laj ak kontinyèlman rafine a.
Lwa jeneral sou enfliyans gwoup nan etè melanje sou pwopriyete solubilite yo se:
1) Ogmante kontni gwoup idrofob nan pwodwi a pou ogmante idrofobisite etè a epi bese pwen jèl la;
2) Ogmante kontni gwoup idrofil yo (tankou gwoup idroksietil) pou ogmante pwen jèl li;
3) Gwoup idroksipropil la espesyal, epi yon idroksipropilasyon apwopriye ka bese tanperati jèl pwodwi a, epi tanperati jèl pwodwi idroksipropile mwayen an ap monte ankò, men yon wo nivo sibstitisyon ap diminye pwen jèl li; Rezon an se akòz estrikti longè chèn kabòn espesyal gwoup idroksipropil la, idroksipropilasyon ki ba, lyezon idwojèn ki febli nan ak ant molekil yo nan makromolekil seluloz la, ak gwoup idroksil idrofil sou chenn branch yo. Dlo dominan. Nan lòt men an, si sibstitisyon an wo, pral gen polimerizasyon sou gwoup bò a, kontni relatif gwoup idroksil la ap diminye, idrofobisite a ap ogmante, epi solubilite a ap redwi pito.
Pwodiksyon ak rechèch nanetè selulozgen yon istwa ki long. An 1905, Suida te premye rapòte eterifikasyon seluloz, ki te metile ak silfat dimetil. Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) ak Leuchs (1920) te brevete etè alkil nonyonik pou etè seluloz idrosolubl oswa idrosolubl nan lwil, respektivman. Buchler ak Gomberg te pwodui benzil seluloz an 1921, Jansen te pwodui karboksimetil seluloz an 1918, epi Hubert te pwodui idroksietil seluloz an 1920. Nan kòmansman ane 1920 yo, karboksimetil seluloz te komèsyalize nan Almay. Soti nan 1937 rive 1938, pwodiksyon endistriyèl MC ak HEC te reyalize Ozetazini. Syèd te kòmanse pwodiksyon EHEC idrosolubl an 1945. Apre 1945, pwodiksyon etè seluloz te elaji rapidman nan Ewòp oksidantal, Ozetazini ak Japon. Nan fen ane 1957, yo te mete CMC Lachin nan premye pwodiksyon nan faktori seluloyid Shanghai. Rive nan lane 2004, kapasite pwodiksyon peyi mwen an pral rive nan 30,000 tòn etè iyonik ak 10,000 tòn etè non-yonik. Rive nan lane 2007, li pral rive nan 100,000 tòn etè iyonik ak 40,000 tòn etè non-yonik. Konpayi teknoloji jwenti nan peyi a ak aletranje yo toujou ap parèt tou, epi kapasite pwodiksyon etè seluloyid Lachin nan ak nivo teknik li yo toujou ap amelyore.
Nan dènye ane sa yo, yo te kontinye devlope anpil monoetè seluloz ak etè melanje ki gen diferan valè DS, viskozite, pite ak pwopriyete reyolojik. Kounye a, konsantre devlopman nan domèn etè seluloz la se adopte teknoloji pwodiksyon avanse, nouvo teknoloji preparasyon, nouvo ekipman, nouvo pwodwi, pwodwi kalite siperyè, ak pwodwi sistematik yo ta dwe fè objè rechèch teknik.
Dat piblikasyon: 28 avril 2024