Mi a cellulóz-éter?

Cellulóz-éteregy cellulózból készült éterszerkezetű polimer vegyület. A cellulóz makromolekulában minden glükozilgyűrű három hidroxilcsoportot tartalmaz, a primer hidroxilcsoport a hatodik szénatomon, a szekunder hidroxilcsoport a második és harmadik szénatomon található, és a hidroxilcsoportban lévő hidrogént szénhidrogéncsoport helyettesíti, így cellulóz-éter származékok keletkeznek. Ez egy olyan termék, amelyben a cellulózpolimer hidroxilcsoportjának hidrogénjét szénhidrogéncsoport helyettesíti. A cellulóz egy polihidroxi-polimer vegyület, amely sem nem oldódik, sem nem olvad meg. Éterezés után a cellulóz vízben, híg lúgos oldatban és szerves oldószerben oldódik, és hőre lágyuló tulajdonságokkal rendelkezik.

A cellulóz egy polihidroxi-polimer vegyület, amely sem nem oldódik, sem nem olvad. Éterezés után a cellulóz vízben, híg lúgos oldatban és szerves oldószerben oldódik, és hőre lágyuló tulajdonságokkal rendelkezik.

1. Természet:

Az éterezés után a cellulóz oldhatósága jelentősen változik. Oldható vízben, híg savban, híg lúgban vagy szerves oldószerben. Az oldhatóság főként három tényezőtől függ: (1) Az éterezési folyamat során bevezetett csoportok jellemzői, a bevezetett csoportok; Minél nagyobb a csoport, annál kisebb az oldhatóság, és minél erősebb a bevezetett csoport polaritása, annál könnyebben oldódik a cellulóz-éter vízben; (2) A szubsztitúció foka és az éterezett csoportok eloszlása ​​a makromolekulában. A legtöbb cellulóz-éter csak bizonyos szubsztitúciós fok mellett oldódik vízben, és a szubsztitúció foka 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. Számos kiváló teljesítményű cellulóz-éter létezik, amelyeket széles körben használnak az építőiparban, a cementgyártásban, a kőolajiparban, az élelmiszeriparban, a textiliparban, a mosószergyártásban, a festékiparban, a gyógyászatban, a papírgyártásban, az elektronikai alkatrészek gyártásában és más iparágakban.

2. Fejlesztés:

Kína a világ legnagyobb cellulóz-éter termelője és fogyasztója, átlagosan több mint 20%-os éves növekedési ütemmel. Az előzetes statisztikák szerint Kínában körülbelül 50 cellulóz-éter gyártó vállalat működik, a cellulóz-éter iparág tervezett termelési kapacitása meghaladta a 400 000 tonnát, és körülbelül 20 olyan vállalat van, amelyek termelése meghaladja a 10 000 tonnát, főként Shandong, Hebei, Chongqing és Jiangsu, Zhejiang, Sanghaj és más területeken.

3. Szükséglet：

2011-ben Kína CMC-termelő kapacitása körülbelül 300 000 tonna volt. A kiváló minőségű cellulóz-éterek iránti növekvő kereslettel az olyan iparágakban, mint a gyógyszeripar, az élelmiszeripar és a napi vegyi anyagok, a CMC-n kívüli egyéb cellulóz-éter termékek iránti belföldi kereslet is növekszik. Az MC/HPMC termelési kapacitása körülbelül 120 000 tonna, a HEC-é pedig körülbelül 20 000 tonna. A PAC még mindig a promóció és az alkalmazás szakaszában van Kínában. A nagy tengeri olajmezők fejlődésével, valamint az építőanyag-, az élelmiszer-, a vegyipari és egyéb iparágak fejlődésével a PAC mennyisége és területe évről évre növekszik és bővül, a termelési kapacitás meghaladja a 10 000 tonnát.

4. Osztályozás：

A szubsztituensek kémiai szerkezeti osztályozása szerint anionos, kationos és nemionos éterekre oszthatók. Az alkalmazott éterezőszertől függően létezik metilcellulóz, hidroxietil-metilcellulóz, karboximetil-cellulóz, etilcellulóz, benzilcellulóz, hidroxietil-cellulóz, hidroxipropil-metilcellulóz-cellulóz, cianoetil-cellulóz, benzil-cianoetil-cellulóz, karboximetil-hidroxietil-cellulóz és fenilcellulóz stb. A metilcellulóz és az etilcellulóz a legpraktikusabb.

Metilcellulóz:

Miután a finomított pamutot lúggal kezelték, metán-kloridot használó éterezőszerrel végzett reakciósorozat révén cellulóz-éter keletkezik. A helyettesítési fok általában 1,6–2,0, és az oldhatóság is változik a helyettesítési foktól függően. Nemionos cellulóz-éterhez tartozik.

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

(2) A metilcellulóz vízvisszatartása függ az adagolási mennyiségtől, a viszkozitástól, a részecskemérettől és az oldódási sebességtől. Általában, ha az adagolási mennyiség nagy, a finomság kicsi és a viszkozitás nagy, akkor a vízvisszatartási sebesség magas. Ezek közül az adagolás mennyisége van a legnagyobb hatással a vízvisszatartási sebességre, és a viszkozitás szintje nem egyenesen arányos a vízvisszatartási sebesség szintjével. Az oldódási sebesség főként a cellulózrészecskék felületmódosításának mértékétől és a részecskefinomságtól függ. A fenti cellulóz-éterek közül a metilcellulóz és a hidroxipropil-metilcellulóz rendelkezik magasabb vízvisszatartási sebességgel.

(3) A hőmérsékletváltozások komolyan befolyásolhatják a metilcellulóz vízvisszatartását. Általánosságban elmondható, hogy minél magasabb a hőmérséklet, annál rosszabb a vízvisszatartás. Ha a habarcs hőmérséklete meghaladja a 40°C-ot, a metilcellulóz vízvisszatartása jelentősen csökken, ami komolyan befolyásolja a habarcs szerkezetét.

(4)metil-cellulózjelentős hatással van a habarcs bedolgozhatóságára és kohéziójára. A „tapadóképesség” itt a munkavállaló által használt felhordó szerszám és a falfelület között érzett kötőerőre, azaz a habarcs nyírási ellenállására utal. A tapadóképesség magas, a habarcs nyírási ellenállása nagy, a munkavállalók által a felhasználás során megkövetelt szilárdság is nagy, a habarcs szerkezeti teljesítménye pedig gyenge. A metilcellulóz kohéziója közepes szintű a cellulóz-éter termékekben.

Hidroxi-propil-metil-cellulóz:

A hidroxipropil-metilcellulóz egy olyan cellulózfajta, amelynek termelése és fogyasztása gyorsan növekszik. Ez egy nemionos cellulózkeverék-éter, amelyet finomított pamutból állítanak elő lúgosítás után, propilén-oxid és metil-klorid éterezőszer felhasználásával, egy sor reakció révén. A szubsztitúciós fok általában 1,2~2,0. Tulajdonságai a metoxil- és hidroxipropil-tartalom arányától függően változnak.

(1) A hidroxipropil-metilcellulóz hideg vízben könnyen oldódik, forró vízben viszont nehezen oldódik. A gélesedési hőmérséklete forró vízben azonban jelentősen magasabb, mint a metilcellulózáé. A hideg vízben való oldhatósága is jelentősen jobb a metilcellulózhoz képest.

(2) A hidroxipropil-metilcellulóz viszkozitása a molekulatömegével függ össze, és minél nagyobb a molekulatömeg, annál nagyobb a viszkozitás. A hőmérséklet is befolyásolja a viszkozitását, a hőmérséklet növekedésével a viszkozitás csökken. A magas viszkozitás és a hőmérséklet hatása azonban kisebb, mint a metilcellulózáé. Oldata szobahőmérsékleten tárolva stabil.

(3) A hidroxipropil-metilcellulóz vízvisszatartása függ az adagolási mennyiségtől, a viszkozitástól stb., és azonos adagolási mennyiség mellett a vízvisszatartási sebessége magasabb, mint a metilcellulózáé.

(4)Hidroxipropil-metilcellulózStabil savakkal és lúgokkal szemben, vizes oldata pedig nagyon stabil pH=2~12 tartományban. A marónátron és a meszes víz csekély hatással van a teljesítményére, de a lúg felgyorsíthatja az oldódását és kissé növelheti a viszkozitását. A hidroxipropil-metilcellulóz stabil a közönséges sókkal szemben, de ha a sóoldat koncentrációja magas, a hidroxipropil-metilcellulóz oldat viszkozitása általában megnő.

(5) A hidroxipropil-metilcellulóz vízoldható polimer vegyületekkel keverhető, hogy egyenletes és nagyobb viszkozitású oldatot képezzen. Ilyen például a polivinil-alkohol, a keményítő-éter, a növényi gumi stb.

(6) A hidroxipropil-metilcellulóz enzimrezisztenciája jobb, mint a metilcellulózé, és oldatát kisebb valószínűséggel bontják le enzimek, mint a metilcellulózt.

(7) A hidroxipropil-metilcellulóz tapadása a habarcsszerkezethez nagyobb, mint a metilcellulózáé.

Hidroxietil-cellulóz:

Finomított, lúggal kezelt pamutból készül, amelyet izopropanol jelenlétében éterezőszerként etilén-oxiddal reagáltatnak. Szubsztitúciós foka általában 1,5-2,0. Erős hidrofil tulajdonságokkal rendelkezik, és könnyen felszívja a nedvességet.

(1) A hidroxietil-cellulóz hideg vízben oldódik, de forró vízben nehezen oldódik. Oldata magas hőmérsékleten stabil, gélesedés nélkül. Magas hőmérsékleten hosszú ideig használható habarcsban, de vízvisszatartása alacsonyabb, mint a metilcellulózáé.

(2) A hidroxietil-cellulóz általános savakkal és lúgokkal szemben ellenálló, az alkáliák felgyorsíthatják az oldódását és kissé növelhetik a viszkozitását. Vízben való diszpergálhatósága valamivel rosszabb, mint a metilcellulózá és a hidroxipropil-metilcellulózá.

(3) A hidroxietil-cellulóz jó megereszkedésgátló tulajdonságokkal rendelkezik habarcs esetén, de a cementhez képest hosszabb a késleltetési ideje.

(4) Egyes hazai vállalatok által gyártott hidroxietil-cellulóz teljesítménye nyilvánvalóan alacsonyabb, mint a metil-cellulózá, magas víztartalma és magas hamutartalma miatt.

(5) A hidroxietil-cellulóz vizes oldatának penészedése viszonylag komoly probléma. Körülbelül 40°C hőmérsékleten 3-5 napon belül penészesedés léphet fel, ami befolyásolja a teljesítményét.

Karboximetil-cellulóz:

Az ioncellulóz-étert természetes szálakból (pamut stb.) állítják elő lúgos kezelés után, nátrium-monoklór-acetát éterezőszerrel, és egy sor reakciókezelésen megy keresztül. A szubsztitúciós fok általában 0,4-1,4, és teljesítményét nagymértékben befolyásolja a szubsztitúció foka.

(1) A karboximetil-cellulóz higroszkóposabb, és általános tárolási körülmények között több vizet tartalmaz.

(2) A karboximetil-cellulóz vizes oldata nem képez gélt, és a viszkozitása a hőmérséklet növekedésével csökken. Amikor a hőmérséklet meghaladja az 50°C-ot, a viszkozitás visszafordíthatatlanná válik.

(3) Stabilitását nagymértékben befolyásolja a pH. Általában gipszalapú habarcsokban használható, de cementalapú habarcsokban nem. Erősen lúgos közegben elveszíti viszkozitását.

(4) Vízvisszatartása jóval alacsonyabb, mint a metilcellulózé. Késleltető hatással van a gipszalapú habarcsra és csökkenti annak szilárdságát. A karboximetil-cellulóz ára azonban jelentősen alacsonyabb, mint a metilcellulózá.

Cellulóz-alkil-éter:

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

A képletben R CH3-at vagy C2H5-öt jelent. Az alkálikoncentráció nemcsak az éteresítés mértékét befolyásolja, hanem az alkil-halogenidek fogyasztását is. Minél alacsonyabb az alkálikoncentráció, annál erősebb az alkil-halogenid hidrolízise. Az éterképzőszer-fogyasztás csökkentése érdekében növelni kell az alkálikoncentrációt. Ha azonban az alkálikoncentráció túl magas, a cellulóz duzzadó hatása csökken, ami nem kedvez az éteresítési reakciónak, és ezért csökken az éteresítés mértéke. Erre a célra a reakció során tömény lúgot vagy szilárd lúgot lehet hozzáadni. A reaktornak jó keverő- és tépőberendezéssel kell rendelkeznie, hogy az alkáli egyenletesen eloszolhasson. A metilcellulózt széles körben használják sűrítőanyagként, ragasztóként és védőkolloidként stb. Használható diszpergálószerként emulziós polimerizációhoz, kötőanyagként magvakhoz, textilszuszpenzióként, élelmiszer- és kozmetikai adalékanyagként, orvosi ragasztóként, gyógyszerbevonóanyagként, valamint latexfestékben, nyomdafestékben, kerámiagyártásban és cementbe keverve. A kötési idő szabályozására és a kezdeti szilárdság növelésére stb. használják. Az etilcellulóz termékek nagy mechanikai szilárdsággal, rugalmassággal, hőállósággal és hidegállósággal rendelkeznek. Az alacsony szubsztituált etilcellulóz vízben és híg lúgos oldatokban oldódik, a magas szubsztituált tartalmú termékek pedig a legtöbb szerves oldószerben oldódnak. Jól összeférhető különféle gyantákkal és lágyítókkal. Használható műanyagok, fóliák, lakkok, ragasztók, latex és gyógyszerbevonó anyagok stb. előállítására. A cellulóz-alkil-éterekbe hidroxi-alkil-csoportok bevitele javíthatja oldhatóságát, csökkentheti a kisózódással szembeni érzékenységét, növelheti a gélesedési hőmérsékletet és javíthatja a forróolvadék tulajdonságait stb. A fenti tulajdonságok változásának mértéke a szubsztituensek jellegétől és az alkil- és hidroxi-alkil-csoportok arányától függ.

Cellulóz-hidroxi-alkil-éter:

Jellemző anyagok a hidroxietil-cellulóz és a hidroxipropil-cellulóz. Az éterképző szerek az epoxidok, például az etilén-oxid és a propilén-oxid. Katalizátorként savat vagy bázist kell használni. Az ipari termelés lényege az alkáli cellulóz reagáltatása éterképző szerrel:hidroxietil-cellulózA magas helyettesítési értékű hidroxipropil-cellulóz hideg és forró vízben is oldódik. A magas helyettesítési értékű hidroxipropil-cellulóz csak hideg vízben oldódik, forró vízben nem. A hidroxietil-cellulóz sűrítőanyagként használható latexbevonatokhoz, textilnyomó és festőpasztákhoz, papíralapanyagokhoz, ragasztókhoz és védőkolloidokhoz. A hidroxipropil-cellulóz felhasználása hasonló a hidroxietil-cellulózéhoz. Az alacsony helyettesítési értékű hidroxipropil-cellulóz gyógyszerészeti segédanyagként használható, amely kötő- és szétesést elősegítő tulajdonságokkal is rendelkezhet.

A karboximetil-cellulóz, az angol CMC rövidítése, általában nátriumsó formájában létezik. Az éterképző szer monoklórecetsav, a reakció pedig a következő:

A karboximetil-cellulóz a legszélesebb körben használt vízoldható cellulóz-éter. Régebben főként fúróiszapként használták, de ma már mosószer-, ruhazagy-, latexfesték-, karton- és papírbevonat-adalékanyagként is használják. A tiszta karboximetil-cellulóz felhasználható élelmiszerekben, gyógyszerekben, kozmetikumokban, valamint kerámiák és formák ragasztójaként is.

A polianionos cellulóz (PAC) egy ionos cellulóz-éter, és a karboximetil-cellulóz (CMC) kiváló minőségű helyettesítője. Fehér, törtfehér vagy enyhén sárga por vagy granulátum, nem mérgező, íztelen, könnyen oldódik vízben, átlátszó oldatot képez, bizonyos viszkozitással, jobb hőállósági stabilitással és sóállósággal, valamint erős antibakteriális tulajdonságokkal rendelkezik. Nem penészedik és nem romlik. Jellemzői a nagy tisztaság, a magas helyettesítési fokú és a szubsztituensek egyenletes eloszlása. Kötőanyagként, sűrítőanyagként, reológiai módosítóként, folyadékveszteség-csökkentőként, szuszpenzióstabilizátorként stb. használható. A polianionos cellulózt (PAC) széles körben használják minden olyan iparágban, ahol a CMC alkalmazható, ami jelentősen csökkentheti az adagolást, megkönnyítheti a felhasználást, jobb stabilitást biztosíthat és magasabb folyamatkövetelményeknek is megfelelhet.

A cianoetil-cellulóz a cellulóz és az akrilnitril reakcióterméke lúg katalízise alatt.

A cianoetil-cellulóz magas dielektromos állandóval és alacsony veszteségi együtthatóval rendelkezik, és gyanta mátrixként használható foszfor- és elektrolumineszcens lámpákhoz. Az alacsony szubsztituáltsági fokú cianoetil-cellulóz szigetelőpapírként használható transzformátorokhoz.

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

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

5. Elkészítési elv:

A magas α-cellulóztartalmú pépet lúgos oldattal áztatják, hogy megduzzadjon, ezáltal több hidrogénkötést bontson le, elősegítse a reagensek diffúzióját és alkáli cellulóz keletkezzen, majd éterezőszerrel reagáltatva cellulóz-étert kapjon. Az éterezőszerek közé tartoznak a szénhidrogén-halogenidek (vagy szulfátok), epoxidok, valamint az α és β telítetlen vegyületek elektron akceptorokkal.

6. Alapvető teljesítmény:

Az adalékok kulcsszerepet játszanak az építési szárazon kevert habarcsok teljesítményének javításában, és a szárazon kevert habarcsok anyagköltségének több mint 40%-át teszik ki. A hazai piacon az adalékok jelentős részét külföldi gyártók szállítják, és a termék referencia adagolását is a szállító biztosítja. Ennek eredményeként a szárazon kevert habarcstermékek ára továbbra is magas, és nehéz a nagy mennyiségű és széles választékú elterjedt falazó- és vakolóhabarcsokat népszerűsíteni. A csúcskategóriás piaci termékeket külföldi vállalatok ellenőrzik, a szárazon kevert habarcsgyártók alacsony profittal és rossz ár-érték arányúak; az adalékok alkalmazásában hiányzik a szisztematikus és célzott kutatás, és vakon követik a külföldi formulákat.

A vízvisszatartó szer kulcsfontosságú adalék a szárazon kevert habarcsok vízvisszatartó képességének javításában, és ez az egyik kulcsfontosságú adalék a szárazon kevert habarcsanyagok költségének meghatározásában is. A cellulóz-éter fő funkciója a vízvisszatartás.

A cellulóz-éter egy általános kifejezés az alkáli-cellulóz és az éterképző szer bizonyos körülmények között történő reakciójával előállított termékek sorozatára. Az alkáli-cellulózt különböző éterképző szerekkel helyettesítik, hogy különböző cellulóz-étereket kapjanak. A szubsztituensek ionizációs tulajdonságai szerint a cellulóz-éterek két kategóriába sorolhatók: ionos (például karboximetil-cellulóz) és nemionos (például metil-cellulóz). A szubsztituens típusa szerint a cellulóz-éter monoéterre (például metil-cellulóz) és vegyes éterre (például hidroxipropil-metil-cellulóz) osztható. Az oldhatóságuk szerint vízben oldhatóra (például hidroxietil-cellulóz) és szerves oldószerben oldhatóra (például etil-cellulóz) oszthatók. A szárazon kevert habarcs főként vízben oldódó cellulóz, a vízben oldódó cellulóz pedig azonnal oldódó és felületkezelt, késleltetett oldódású típusra osztható.

A cellulóz-éter hatásmechanizmusa habarcsban a következő:

(1) Miután acellulóz-éterA habarcsban lévő cement vízben oldódik, a felületi aktivitás biztosítja a cementtartalmú anyag hatékony és egyenletes eloszlását a rendszerben, a cellulóz-éter pedig védőkolloidként „beburkolja” a szilárd részecskéket, és külső felületén egy kenőfilmréteg alakul ki, ami stabilabbá teszi a habarcsrendszert, valamint javítja a habarcs folyékonyságát a keverési folyamat során és a kivitelezés simaságát.

(2) Saját molekulaszerkezetének köszönhetően a cellulóz-éter oldat megakadályozza a habarcsban lévő nedvesség könnyű elvesztését, és fokozatosan, hosszú idő alatt szabadítja fel, így a habarcs jó vízvisszatartó képességgel és bedolgozhatósággal rendelkezik.