Mi az a cellulóz-éter?

Cellulóz-éteregy cellulózból készült éter szerkezetű polimer vegyület. A cellulóz makromolekulában minden glükozilgyűrű három hidroxilcsoportot tartalmaz, az elsődleges hidroxilcsoportot a hatodik szénatomon, a szekunder hidroxilcsoportot a második és harmadik szénatomon, és a hidroxilcsoportban lévő hidrogént szénhidrogéncsoport helyettesíti, hogy cellulóz-éter-származékokat hozzon létre. Ez egy olyan termék, amelyben a cellulózpolimerben a hidroxilcsoport hidrogénét szénhidrogéncsoport helyettesíti. A cellulóz egy polihidroxi-polimer vegyület, amely nem oldódik és nem olvad. Éterezés után a cellulóz vízben, híg lúgoldatban és szerves oldószerben oldódik, és hőre lágyul.

A cellulóz egy polihidroxi-polimer vegyület, amely nem oldódik és nem olvad. Éterezés után a cellulóz vízben, híg lúgoldatban és szerves oldószerben oldódik, és hőre lágyul.

1. Természet:

A cellulóz oldhatósága éterezés után jelentősen megváltozik. Feloldható vízben, híg savban, híg lúgban vagy szerves oldószerben. Az oldhatóság elsősorban három tényezőtől függ: (1) Az éterezési folyamat során bevitt csoportok jellemzői, a bejuttatott Minél nagyobb a csoport, annál kisebb az oldhatóság, és minél erősebb a bevitt csoport polaritása, annál könnyebben oldódik vízben a cellulóz-éter; (2) A szubsztitúció mértéke és az éterezett csoportok eloszlása ​​a makromolekulában. A legtöbb cellulóz-éter csak bizonyos szubsztitúciós fok mellett oldható fel vízben, és a helyettesítés mértéke 0 és 3 között van; (3) A cellulóz-éter polimerizációs foka, minél magasabb a polimerizáció foka, annál kevésbé oldódik; Minél alacsonyabb a vízben oldható szubsztitúció foka, annál szélesebb a tartomány. Sokféle kiváló teljesítményű cellulóz-éter létezik, és széles körben használják az építőiparban, a cement-, kőolaj-, élelmiszer-, textil-, mosó-, festék-, gyógyszer-, papír- és elektronikai alkatrészek gyártásában és más iparágakban.

2. Fejlesztés:

Kína a világ legnagyobb cellulóz-éter gyártója és fogyasztója, éves átlagos növekedési üteme meghaladja a 20%-ot. Az előzetes statisztikák szerint Kínában körülbelül 50 cellulózéter-gyártó vállalkozás működik, a cellulózéter-ipar tervezett termelési kapacitása meghaladta a 400 000 tonnát, és körülbelül 20 vállalkozás van több mint 10 000 tonnával, elsősorban Shandongban, Hebeiben, Chongqingban és Jiangsuban. , Zhejiang, Shanghai és más helyeken.

3. Szükség:

2011-ben Kína CMC gyártási kapacitása körülbelül 300 000 tonna volt. A kiváló minőségű cellulóz-éterek iránti növekvő kereslet következtében az olyan iparágakban, mint az orvostudomány, az élelmiszeripar és a napi vegyszerek, a CMC-n kívüli egyéb cellulóz-éter-termékek iránti hazai kereslet is növekszik. , az MC/HPMC gyártási kapacitása körülbelül 120 000 tonna, a HEC-é pedig körülbelül 20 000 tonna. A PAC még mindig promóciós és alkalmazási szakaszban van Kínában. A nagy tengeri olajmezők fejlődésével, valamint az építőanyag-, élelmiszer-, vegyipar és egyéb iparágak fejlődésével a PAC mennyisége és területe évről évre növekszik és bővül, több mint 10 000 tonnás termelési kapacitással.

4. Osztályozás:

A szubsztituensek kémiai szerkezeti besorolása szerint anionos, kationos és nemionos éterekre oszthatók. Az alkalmazott éterezőszertől függően metil-cellulóz, hidroxi-etil-metil-cellulóz, karboxi-metil-cellulóz, etil-cellulóz, benzil-cellulóz, hidroxi-etil-cellulóz, hidroxi-propil-metil-cellulóz, ciano-etil-cellulóz, benzil-ciano-etil-cellulóz, karboxi-metil-cellulóz, karboxi-metil-cellulóz stb. A metil-cellulóz és az etil-cellulóz praktikusabb.

Metilcellulóz:

A finomított gyapot lúggal történő kezelése után metán-kloriddal mint éterezőszerrel cellulóz-étert állítanak elő. Általában a szubsztitúció mértéke 1,6-2,0, és az oldhatóság is eltérő a különböző szubsztitúciós fokokkal. A nemionos cellulóz-éterhez tartozik.

(1) A metil-cellulóz hideg vízben oldódik, és forró vízben nehezen oldódik fel. Vizes oldata nagyon stabil pH=3-12 tartományban. Jól kompatibilis a keményítővel, guargumival stb. és sok felületaktív anyaggal. Amikor a hőmérséklet eléri a gélesedési hőmérsékletet, gélesedés következik be.

(2) A metil-cellulóz vízvisszatartása a hozzáadott mennyiségtől, viszkozitástól, részecskemérettől és oldódási sebességtől függ. Általában, ha a hozzáadott mennyiség nagy, a finomság kicsi és a viszkozitás nagy, a vízvisszatartási arány magas. Közülük az adagolás mennyisége befolyásolja a legnagyobb mértékben a vízvisszatartást, és a viszkozitás szintje nem egyenesen arányos a vízvisszatartás mértékével. Az oldódási sebesség főként a cellulózrészecskék felületmódosultságának mértékétől és a szemcsefinomságtól függ. A fenti cellulóz-éterek közül a metil-cellulóznak és a hidroxi-propil-metil-cellulóznak nagyobb a vízvisszatartási aránya.

(3) A hőmérséklet változása súlyosan befolyásolhatja a metil-cellulóz vízvisszatartását. Általában minél magasabb a hőmérséklet, annál rosszabb a vízvisszatartás. Ha a habarcs hőmérséklete meghaladja a 40°C-ot, a metil-cellulóz vízvisszatartása jelentősen csökken, ami súlyosan befolyásolja a habarcs szerkezetét.

(4)Metil-cellulózjelentős hatással van a habarcs bedolgozhatóságára és kohéziójára. A „tapadósság” itt a dolgozó felhordószerszáma és a falfelület között érzett kötőerőre, azaz a habarcs nyírási ellenállására vonatkozik. A ragadósság magas, a habarcs nyírási ellenállása nagy, és a munkások által a használat során szükséges szilárdság is nagy, és a habarcs építési teljesítménye gyenge. A metil-cellulóz kohéziója a cellulóz-éter termékekben közepes.

Hidroxi-propil-metil-cellulóz:

A hidroxi-propil-metil-cellulóz egy cellulózfajta, amelynek kibocsátása és felhasználása gyorsan növekszik. Ez egy nemionos cellulóz kevert éter, amelyet finomított pamutból lúgosítás után állítanak elő, propilén-oxidot és metil-kloridot éterezőszerként, reakciósorozaton keresztül. A helyettesítés mértéke általában 1,2-2,0. Tulajdonságai a metoxiltartalom és a hidroxipropil-tartalom arányától függően változnak.

(1) A hidroxi-propil-metil-cellulóz hideg vízben könnyen oldódik, és forró vízben nehezen oldódik fel. De a zselésedési hőmérséklete forró vízben lényegesen magasabb, mint a metil-cellulózé. A hideg vízben való oldhatóság is jelentősen jobb a metil-cellulózhoz képest.

(2) A hidroxi-propil-metil-cellulóz viszkozitása a molekulatömegével függ össze, és minél nagyobb a molekulatömeg, annál nagyobb a viszkozitása. A hőmérséklet a viszkozitását is befolyásolja, a hőmérséklet emelkedésével a viszkozitás csökken. Magas viszkozitása és hőmérséklete azonban kisebb, mint a metil-cellulózé. Oldata szobahőmérsékleten tárolva stabil.

(3) A hidroxi-propil-metil-cellulóz vízvisszatartása függ a hozzáadott mennyiségtől, viszkozitástól stb., és vízvisszatartási sebessége azonos adagolási mennyiség mellett nagyobb, mint a metil-cellulózé.

(4)Hidroxipropil-metil-cellulózsavval és lúggal szemben stabil, vizes oldata pH=2-12 tartományban nagyon stabil. A nátronlúg és a mészvíz kevéssé befolyásolja a teljesítményét, de a lúg felgyorsíthatja az oldódást és kismértékben növelheti a viszkozitását. A hidroxi-propil-metil-cellulóz stabil a közönséges sókkal szemben, de ha a sóoldat koncentrációja magas, a hidroxi-propil-metil-cellulóz-oldat viszkozitása hajlamos megnövekedni.

(5) A hidroxi-propil-metil-cellulóz keverhető vízoldható polimer vegyületekkel, hogy egységes és nagyobb viszkozitású oldatot képezzen. Például polivinil-alkohol, keményítő-éter, növényi gumi stb.

(6) A hidroxi-propil-metil-cellulóz enzimrezisztenciája jobb, mint a metil-cellulóz, és oldatát kisebb valószínűséggel bontják le enzimek, mint a metil-cellulózt.

(7) A hidroxi-propil-metil-cellulóznak a habarcsszerkezethez való tapadása erősebb, mint a metil-cellulózé.

Hidroxi-etil-cellulóz:

Lúggal kezelt, finomított pamutból készül, és éterezőszerként etilén-oxiddal reagáltatják izopropanol jelenlétében. Szubsztitúciós foka általában 1,5-2,0. Erős hidrofil tulajdonságokkal rendelkezik, és könnyen felszívja a nedvességet.

(1) A hidroxi-etil-cellulóz hideg vízben oldódik, de forró vízben nehezen oldódik. Oldata magas hőmérsékleten zselésedés nélkül stabil. Hosszú ideig használható magas hőmérsékleten habarcsban, de vízvisszatartó képessége kisebb, mint a metil-cellulózé.

(2) A hidroxi-etil-cellulóz stabil az általános savakkal és lúgokkal szemben, és a lúg felgyorsíthatja oldódását és kismértékben növelheti viszkozitását. Vízben való diszpergálhatósága valamivel rosszabb, mint a metil-cellulózé és a hidroxi-propil-metil-cellulózé.

(3) A hidroxi-etil-cellulóz jó meghajlásgátló tulajdonságokkal rendelkezik a habarcshoz, de hosszabb a cement késleltetési ideje.

(4) Az egyes hazai vállalkozások által előállított hidroxi-etil-cellulóz teljesítménye magas víz- és magas hamutartalma miatt nyilvánvalóan alacsonyabb, mint a metil-cellulózé.

(5) A hidroxi-etil-cellulóz vizes oldatának penészgombája viszonylag súlyos. Körülbelül 40°C-os hőmérsékleten 3-5 napon belül penészgomba jelentkezhet, ami befolyásolja a teljesítményét.

Karboxi-metil-cellulóz:

A lonikus cellulóz-étert természetes szálakból (pamut stb.) állítják elő lúgos kezelés után, nátrium-monoklór-acetátot használva éterezőszerként, és számos reakciókezelésen átesik. A helyettesítés mértéke általában 0,4-1,4, teljesítményét nagyban befolyásolja a helyettesítés mértéke.

(1) A karboxi-metil-cellulóz higroszkóposabb, és általános körülmények között tárolva több vizet tartalmaz.

(2) A karboxi-metil-cellulóz vizes oldata nem képez gélt, és a viszkozitás a hőmérséklet emelkedésével csökken. Ha a hőmérséklet meghaladja az 50°C-ot, a viszkozitás visszafordíthatatlan.

(3) Stabilitását nagymértékben befolyásolja a pH. Általában gipsz alapú habarcsban használható, cement alapú habarcsban nem. Ha erősen lúgos, elveszti viszkozitását.

(4) Vízvisszatartó képessége jóval alacsonyabb, mint a metil-cellulózé. Gipsz alapú habarcson késleltető hatást fejt ki és csökkenti annak szilárdságát. A karboximetil-cellulóz ára azonban lényegesen alacsonyabb, mint a metil-cellulózé.

Cellulóz-alkil-éter:

Jellemzők a metil-cellulóz és az etil-cellulóz. Az ipari termelésben éterezőszerként általában metil-kloridot vagy etil-kloridot használnak, és a reakció a következő:

A képletben R jelentése CH3 vagy C2H5. A lúgkoncentráció nemcsak az éteresítés mértékét, hanem az alkil-halogenidek fogyasztását is befolyásolja. Minél alacsonyabb a lúgkoncentráció, annál erősebb az alkil-halogenid hidrolízise. Az éterezőszer felhasználásának csökkentése érdekében a lúgkoncentrációt növelni kell. Ha azonban a lúgkoncentráció túl magas, a cellulóz duzzadó hatása csökken, ami nem kedvez az éterezési reakciónak, így az éteresítés mértéke is csökken. Ebből a célból tömény lúgot vagy szilárd lúgot adhatunk hozzá a reakció során. A reaktornak jó keverő- és tépőberendezéssel kell rendelkeznie, hogy a lúg egyenletesen eloszlassa. A metil-cellulózt széles körben használják sűrítőként, ragasztóként és védőkolloidként stb. Használható diszpergálószerként emulziós polimerizációhoz, kötőanyag diszpergálószerként vetőmagokhoz, textilszuszpenzióhoz, élelmiszer- és kozmetikai adalékanyagként, orvosi ragasztóként, gyógyszerbevonó anyagként, valamint felhasználható latexfestékben, kevert festékben, nyomdafestékben, kezdeti gyártási idő növelésében és kerámia kötés szabályozásában. szilárdság stb. Az etil-cellulóz termékek nagy mechanikai szilárdsággal, rugalmassággal, hőállósággal és hidegállósággal rendelkeznek. Az alacsony szubsztituáltságú etil-cellulóz vízben és híg lúgos oldatokban oldódik, a nagy szubsztituáltságú termékek pedig a legtöbb szerves oldószerben oldódnak. Jól kompatibilis a különféle gyantákkal és lágyítókkal. Alkalmazható műanyagok, fóliák, lakkok, ragasztók, latexek, gyógyszerek bevonóanyagai stb. készítésére. A hidroxi-alkil-csoportok cellulóz-alkil-éterekbe való bevitele javíthatja annak oldhatóságát, csökkentheti a kisózással szembeni érzékenységét, növelheti a gélesedési hőmérsékletet és javítja a forró olvadék tulajdonságait stb.

Cellulóz-hidroxi-alkil-éter:

Jellemzők a hidroxi-etil-cellulóz és a hidroxi-propil-cellulóz. Az éterező szerek az epoxidok, például az etilén-oxid és a propilén-oxid. Használjon savat vagy bázist katalizátorként. Az ipari gyártás során az alkálifém-cellulózt éterezőszerrel reagáltatják:hidroxi-etil-cellulózmagas szubsztitúciós értékű hideg és meleg vízben egyaránt oldódik. A magas helyettesítési értékű hidroxi-propil-cellulóz csak hideg vízben oldódik, forró vízben nem. A hidroxi-etil-cellulóz sűrítőanyagként használható latexbevonatokhoz, textilnyomó- és festőpasztákhoz, papír enyvező anyagokhoz, ragasztókhoz és védőkolloidokhoz. A hidroxi-propil-cellulóz alkalmazása hasonló a hidroxi-etil-cellulózhoz. Gyógyászati ​​segédanyagként alacsony szubsztitúciós értékű hidroxi-propil-cellulóz alkalmazható, amely kötő és széteső tulajdonságokkal is rendelkezhet.

A karboximetil-cellulóz, az angol CMC rövidítés, általában nátriumsó formájában létezik. Az éterezőszer monoklór-ecetsav, és a reakció a következő:

A karboxi-metil-cellulóz a legszélesebb körben használt vízoldható cellulóz-éter. Régebben főként fúróiszapként használták, de mára kibővült mosószer, ruhaiszap, latexfesték, karton és papír bevonatanyagaként stb. A tiszta karboximetil-cellulóz felhasználható élelmiszerekben, gyógyászatban, kozmetikumokban, valamint kerámiák és formák ragasztójaként is.

A polianionos cellulóz (PAC) egy ionos cellulóz-éter, és a karboxi-metil-cellulóz (CMC) csúcskategóriás helyettesítő terméke. Fehér, törtfehér vagy enyhén sárgás por vagy granulátum, nem mérgező, íztelen, könnyen oldódik vízben, és bizonyos viszkozitású átlátszó oldatot képez, jobb hőállóságú és sóálló, erős antibakteriális tulajdonságokkal rendelkezik. Nincs penész és állapotromlás. Jellemzői a nagy tisztaság, a nagyfokú szubsztitúció és a szubsztituensek egyenletes eloszlása. Használható kötőanyagként, sűrítőként, reológiai módosítóként, folyadékveszteség-csökkentőként, szuszpenzió-stabilizátorként stb. A polianionos cellulózt (PAC) széles körben használják minden olyan iparágban, ahol a CMC alkalmazható, ami nagymértékben csökkentheti az adagolást, megkönnyíti a felhasználást, jobb stabilitást biztosít és magasabb folyamatkövetelményeknek felel meg.

A ciano-etil-cellulóz a cellulóz és az akrilnitril reakcióterméke lúg katalízise során.

A ciano-etil-cellulóz nagy dielektromos állandóval és alacsony veszteségi együtthatóval rendelkezik, és foszfor- és elektrolumineszcens lámpák gyantamátrixaként használható. Az alacsony szubsztituált ciano-etil-cellulóz felhasználható transzformátorok szigetelőpapírjaként.

A cellulóz magasabb zsíralkohol-étereit, alkenil-étereit és aromás alkohol-étereit előállították, de a gyakorlatban nem alkalmazták.

A cellulóz-éter előállítási módszerei vízközeg-módszerre, oldószeres módszerre, dagasztási módszerre, szuszpenziós módszerre, gáz-szilárd módszerre, folyadékfázisú módszerre és a fenti módszerek kombinációjára oszthatók.

5. Elkészítési elv:

A magas α-cellulóz tartalmú pépet lúgos oldattal áztatják, hogy megduzzadjon, hogy több hidrogénkötést bontsanak le, megkönnyítsék a reagensek diffúzióját és alkáli cellulóz keletkezzenek, majd éterezőszerrel reagálva cellulóz-étert kapnak. Az éterező szerek közé tartoznak a szénhidrogén-halogenidek (vagy szulfátok), epoxidok, valamint elektronakceptorokkal rendelkező α és β telítetlen vegyületek.

6. Alapvető teljesítmény:

Az adalékanyagok kulcsszerepet játszanak a szárazon kevert építőhabarcsok teljesítményének javításában, és a száraz habarcs anyagköltségének több mint 40%-át teszik ki. A hazai piacon az adalékanyag jelentős részét külföldi gyártók szállítják, és a termék referencia adagját is a szállító biztosítja. Emiatt a szárazon kevert habarcstermékek költsége továbbra is magas, és nehéz a nagy mennyiségben és széles választékban elterjedt falazó- és vakolathabarcsokat népszerűsíteni. A csúcskategóriás piaci termékeket külföldi cégek ellenőrzik, a szárazkeverékes habarcsgyártók alacsony nyereséggel és alacsony árfekvéssel rendelkeznek; az adalékszerek alkalmazása nélkülözi a szisztematikus és célzott kutatást, vakon követi az idegen képleteket.

A vízvisszatartó szer kulcsfontosságú adalékanyag a szárazon kevert habarcsok vízvisszatartó képességének javításához, és ez az egyik kulcsfontosságú adalékanyag a szárazon kevert habarcs anyagok költségének meghatározásához. A cellulóz-éter fő funkciója a vízvisszatartás.

A cellulóz-éter egy általános kifejezés az alkálifém-cellulóz és az éterezőszer bizonyos körülmények közötti reakciójával előállított termékek sorozatára. Az alkáli cellulózt különböző éterezőszerekkel helyettesítik, hogy különböző cellulóz-étereket kapjanak. A szubsztituensek ionizációs tulajdonságai szerint a cellulóz-éterek két kategóriába sorolhatók: ionos (például karboxi-metil-cellulóz) és nemionos (például metil-cellulóz). A szubsztituens típusa szerint a cellulóz-éter monoéterre (például metil-cellulózra) és vegyes éterre (például hidroxi-propil-metil-cellulózra) osztható. Különböző oldhatóság szerint vízoldékonyságra (például hidroxi-etil-cellulóz) és szerves oldószeres oldhatóságra (például etil-cellulóz) osztható. A szárazon kevert habarcs főként vízoldható cellulóz, a vízoldható cellulóz pedig instant típusú és felületkezelt késleltetett oldódású típusra oszlik.

A cellulóz-éter hatásmechanizmusa a habarcsban a következő:

(1) Miután acellulóz-étera habarcsban vízben oldódik, a felületi aktivitásnak köszönhetően biztosított a cementkötésű anyag hatékony és egyenletes eloszlása ​​a rendszerben, a cellulóz-éter pedig védőkolloidként „beburkolja” a szilárd részecskéket, és a külső felületén kenőfilmréteg képződik, amely stabilabbá teszi a habarcsrendszert, valamint javítja a habarcs felépítése során a folyékonyságot és a keverési folyamat simaságát.

(2) A cellulóz-éter-oldat saját molekulaszerkezetéből adódóan a habarcsban lévő nedvességet nem könnyen veszíti el, és hosszú időn keresztül fokozatosan felszabadítja, így a habarcs jó vízmegtartó képességgel és bedolgozhatósággal rendelkezik.