Apa itu Selulosa Eter?

Selulosa eteradalah senyawa polimer dengan struktur eter yang terbuat dari selulosa. Setiap cincin glukosil dalam makromolekul selulosa mengandung tiga gugus hidroksil, gugus hidroksil primer pada atom karbon keenam, gugus hidroksil sekunder pada atom karbon kedua dan ketiga, dan hidrogen dalam gugus hidroksil digantikan oleh gugus hidrokarbon untuk menghasilkan turunan eter selulosa. Ini adalah produk di mana hidrogen dari gugus hidroksil dalam polimer selulosa digantikan oleh gugus hidrokarbon. Selulosa adalah senyawa polimer polihidroksi yang tidak larut atau meleleh. Setelah eterifikasi, selulosa larut dalam air, larutan alkali encer dan pelarut organik, dan memiliki termoplastisitas.

Selulosa merupakan senyawa polimer polihidroksi yang tidak larut maupun mencair. Setelah mengalami eterifikasi, selulosa larut dalam air, larutan alkali encer, dan pelarut organik, serta memiliki sifat termoplastisitas.

1. Alam：

Kelarutan selulosa setelah eterifikasi berubah secara signifikan. Dapat dilarutkan dalam air, asam encer, alkali encer atau pelarut organik. Kelarutan terutama tergantung pada tiga faktor: (1) Karakteristik kelompok yang diperkenalkan dalam proses eterifikasi, semakin besar kelompok, semakin rendah kelarutannya, dan semakin kuat polaritas kelompok yang diperkenalkan, semakin mudah eter selulosa larut dalam air; (2) Tingkat substitusi dan distribusi kelompok eterifikasi dalam makromolekul. Sebagian besar eter selulosa hanya dapat dilarutkan dalam air di bawah tingkat substitusi tertentu, dan tingkat substitusi antara 0 dan 3; (3) Tingkat polimerisasi eter selulosa, semakin tinggi derajat polimerisasi, semakin sedikit larut; Semakin rendah derajat substitusi yang dapat dilarutkan dalam air, semakin luas kisarannya. Ada banyak jenis eter selulosa dengan kinerja yang sangat baik, dan banyak digunakan dalam konstruksi, semen, minyak bumi, makanan, tekstil, deterjen, cat, obat-obatan, pembuatan kertas dan komponen elektronik serta industri lainnya.

2. Mengembangkan:

Tiongkok merupakan produsen dan konsumen eter selulosa terbesar di dunia, dengan tingkat pertumbuhan tahunan rata-rata lebih dari 20%. Menurut statistik awal, terdapat sekitar 50 perusahaan produksi eter selulosa di Tiongkok, kapasitas produksi yang dirancang untuk industri eter selulosa telah melampaui 400.000 ton, dan terdapat sekitar 20 perusahaan dengan lebih dari 10.000 ton, yang sebagian besar didistribusikan di Shandong, Hebei, Chongqing, dan Jiangsu. , Zhejiang, Shanghai, dan tempat-tempat lainnya.

3. Kebutuhan:

Pada tahun 2011, kapasitas produksi CMC Tiongkok sekitar 300.000 ton. Dengan meningkatnya permintaan eter selulosa berkualitas tinggi dalam industri seperti obat-obatan, makanan, dan bahan kimia sehari-hari, permintaan domestik untuk produk eter selulosa lainnya selain CMC meningkat. , kapasitas produksi MC/HPMC sekitar 120.000 ton, dan HEC sekitar 20.000 ton. PAC masih dalam tahap promosi dan aplikasi di Tiongkok. Dengan pengembangan ladang minyak lepas pantai yang besar dan pengembangan bahan bangunan, makanan, kimia, dan industri lainnya, jumlah dan bidang PAC meningkat dan berkembang dari tahun ke tahun, dengan kapasitas produksi lebih dari 10.000 ton.

4. Klasifikasi:

Menurut klasifikasi struktur kimia substituen, substituen dapat dibagi menjadi eter anionik, kationik, dan nonionik. Bergantung pada agen eterifikasi yang digunakan, ada metil selulosa, hidroksi etil metil selulosa, karboksimetil selulosa, etil selulosa, benzil selulosa, hidroksi etil selulosa, hidroksipropil metil selulosa selulosa, sianoetil selulosa, benzil sianoetil selulosa, karboksimetil hidroksi etil selulosa, dan fenil selulosa, dll. Metil selulosa dan etil selulosa lebih praktis.

Metilselulosa：

Setelah kapas olahan diolah dengan alkali, eter selulosa diproduksi melalui serangkaian reaksi dengan metana klorida sebagai agen eterifikasi. Umumnya, derajat substitusi adalah 1,6~2,0, dan kelarutannya juga berbeda dengan derajat substitusi yang berbeda. Eter selulosa termasuk dalam eter selulosa non-ionik.

(1) Metilselulosa larut dalam air dingin, dan akan sulit larut dalam air panas. Larutan berairnya sangat stabil dalam kisaran pH=3~12. Ia memiliki kompatibilitas yang baik dengan pati, gom guar, dll. dan banyak surfaktan. Ketika suhu mencapai suhu gelasi, gelasi terjadi.

(2) Retensi air metil selulosa bergantung pada jumlah penambahan, viskositas, ukuran partikel, dan laju pelarutan. Umumnya, jika jumlah penambahan besar, kehalusan kecil, dan viskositas besar, laju retensi air tinggi. Di antara mereka, jumlah penambahan memiliki dampak terbesar pada laju retensi air, dan tingkat viskositas tidak berbanding lurus dengan tingkat laju retensi air. Laju pelarutan terutama bergantung pada tingkat modifikasi permukaan partikel selulosa dan kehalusan partikel. Di antara eter selulosa di atas, metil selulosa dan hidroksipropil metil selulosa memiliki laju retensi air yang lebih tinggi.

(3) Perubahan suhu dapat berdampak serius pada retensi air metil selulosa. Umumnya, semakin tinggi suhu, semakin buruk retensi air. Jika suhu mortar melebihi 40°C, retensi air metil selulosa akan berkurang secara signifikan, yang berdampak serius pada konstruksi mortar.

(4)Metil selulosamemiliki efek signifikan pada kemampuan kerja dan kohesi mortar. "Daya rekat" di sini mengacu pada gaya ikatan yang dirasakan antara alat aplikator pekerja dan substrat dinding, yaitu, ketahanan geser mortar. Daya rekatnya tinggi, ketahanan geser mortar besar, dan kekuatan yang dibutuhkan oleh pekerja dalam proses penggunaan juga besar, dan kinerja konstruksi mortar buruk. Kohesi metil selulosa berada pada tingkat sedang dalam produk eter selulosa.

Hidroksipropilmetilselulosa：

Hidroksipropil metilselulosa merupakan jenis selulosa yang produksi dan konsumsinya meningkat pesat. Ini merupakan campuran eter selulosa non-ionik yang terbuat dari kapas olahan setelah alkalisasi, menggunakan propilena oksida dan metil klorida sebagai agen eterifikasi, melalui serangkaian reaksi. Tingkat substitusi umumnya 1,2~2,0. Sifat-sifatnya bervariasi tergantung pada rasio kandungan metoksil terhadap kandungan hidroksipropil.

(1) Hidroksipropil metilselulosa mudah larut dalam air dingin, dan akan mengalami kesulitan dalam melarutkannya dalam air panas. Namun, suhu gelasinya dalam air panas jauh lebih tinggi daripada suhu gelasi metilselulosa. Kelarutannya dalam air dingin juga jauh lebih baik dibandingkan dengan metilselulosa.

(2) Viskositas hidroksipropil metilselulosa berkaitan dengan berat molekulnya, dan semakin besar berat molekulnya, semakin tinggi viskositasnya. Suhu juga memengaruhi viskositasnya, saat suhu meningkat, viskositasnya menurun. Namun, pengaruh viskositas dan suhunya yang tinggi lebih rendah daripada metil selulosa. Larutannya stabil saat disimpan pada suhu kamar.

(3) Retensi air hidroksipropil metilselulosa tergantung pada jumlah penambahannya, viskositas, dll., dan tingkat retensi airnya pada jumlah penambahan yang sama lebih tinggi daripada metil selulosa.

(4)Hidroksipropil metilselulosastabil terhadap asam dan alkali, dan larutan berairnya sangat stabil dalam kisaran pH=2~12. Soda kaustik dan air kapur memiliki sedikit pengaruh terhadap kinerjanya, tetapi alkali dapat mempercepat pembubarannya dan sedikit meningkatkan viskositasnya. Hidroksipropil metilselulosa stabil terhadap garam biasa, tetapi ketika konsentrasi larutan garam tinggi, viskositas larutan hidroksipropil metilselulosa cenderung meningkat.

(5) Hidroksipropil metilselulosa dapat dicampur dengan senyawa polimer yang larut dalam air untuk membentuk larutan yang seragam dan viskositasnya lebih tinggi. Seperti polivinil alkohol, eter pati, gom nabati, dll.

(6) Hidroksipropil metilselulosa mempunyai ketahanan enzim yang lebih baik daripada metilselulosa, dan larutannya lebih kecil kemungkinannya untuk didegradasi oleh enzim daripada metilselulosa.

(7) Daya rekat hidroksipropil metilselulosa terhadap konstruksi mortar lebih tinggi dibandingkan dengan metilselulosa.

Hidroksi etil selulosa：

Terbuat dari kapas halus yang diolah dengan alkali, dan direaksikan dengan etilen oksida sebagai agen eterifikasi dengan adanya isopropanol. Derajat substitusinya umumnya 1,5~2,0. Memiliki sifat hidrofilisitas yang kuat dan mudah menyerap kelembapan.

(1) Hidroksietil selulosa larut dalam air dingin, tetapi sulit larut dalam air panas. Larutannya stabil pada suhu tinggi tanpa pembentukan gel. Dapat digunakan dalam jangka waktu lama pada suhu tinggi dalam mortar, tetapi retensi airnya lebih rendah daripada metil selulosa.

(2) Hidroksi etil selulosa stabil terhadap asam dan alkali umum, dan alkali dapat mempercepat pembubarannya dan sedikit meningkatkan viskositasnya. Dispersibilitasnya dalam air sedikit lebih buruk daripada metil selulosa dan hidroksipropil metil selulosa.

(3) Hidroksi etil selulosa memiliki kinerja anti-kendur yang baik untuk mortar, tetapi memiliki waktu perlambatan yang lebih lama untuk semen.

(4) Kinerja hidroksi etil selulosa yang diproduksi oleh beberapa perusahaan dalam negeri jelas lebih rendah dibandingkan dengan metil selulosa karena kandungan air dan kadar abunya yang tinggi.

(5) Jamur pada larutan hidroksi etil selulosa dalam air tergolong serius. Pada suhu sekitar 40°C, jamur dapat muncul dalam waktu 3 hingga 5 hari, yang akan mempengaruhi kinerjanya.

Karboksimetil selulosa：

Eter selulosa lonik dibuat dari serat alami (katun, dll.) setelah diolah dengan alkali, menggunakan natrium monokloroasetat sebagai agen eterifikasi, dan menjalani serangkaian perlakuan reaksi. Derajat substitusi umumnya 0,4~1,4, dan kinerjanya sangat dipengaruhi oleh derajat substitusi.

(1) Karboksimetil selulosa lebih higroskopis, dan akan mengandung lebih banyak air jika disimpan dalam kondisi umum.

(2) Larutan berair karboksimetil selulosa tidak membentuk gel, dan viskositas menurun seiring dengan peningkatan suhu. Ketika suhu melebihi 50°C, viskositas tidak dapat diubah kembali.

(3) Stabilitasnya sangat dipengaruhi oleh pH. Umumnya, dapat digunakan dalam mortar berbasis gipsum, tetapi tidak dalam mortar berbasis semen. Bila sangat basa, viskositasnya akan berkurang.

(4) Retensi airnya jauh lebih rendah daripada metil selulosa. Ia memiliki efek penghambatan pada mortar berbasis gipsum dan mengurangi kekuatannya. Namun, harga karboksimetil selulosa jauh lebih rendah daripada metil selulosa.

Selulosa Alkil Eter：

Yang representatif adalah metil selulosa dan etil selulosa. Dalam produksi industri, metil klorida atau etil klorida umumnya digunakan sebagai agen eterifikasi, dan reaksinya adalah sebagai berikut:

Dalam rumus, R mewakili CH3 atau C2H5. Konsentrasi alkali tidak hanya memengaruhi derajat eterifikasi, tetapi juga memengaruhi konsumsi alkil halida. Semakin rendah konsentrasi alkali, semakin kuat hidrolisis alkil halida. Untuk mengurangi konsumsi zat eterifikasi, konsentrasi alkali harus ditingkatkan. Namun, ketika konsentrasi alkali terlalu tinggi, efek pembengkakan selulosa berkurang, yang tidak kondusif untuk reaksi eterifikasi, dan karenanya derajat eterifikasi berkurang. Untuk tujuan ini, alkali pekat atau alkali padat dapat ditambahkan selama reaksi. Reaktor harus memiliki alat pengaduk dan pencabik yang baik sehingga alkali dapat didistribusikan secara merata. Metil selulosa banyak digunakan sebagai pengental, perekat, dan koloid pelindung, dll. Metil selulosa juga dapat digunakan sebagai dispersan untuk polimerisasi emulsi, dispersan pengikat untuk benih, bubur tekstil, aditif untuk makanan dan kosmetik, perekat medis, bahan pelapis obat, dan digunakan dalam cat lateks, tinta cetak, produksi keramik, dan dicampur ke dalam semen. Digunakan untuk mengontrol waktu pengerasan dan meningkatkan kekuatan awal, dll. Produk etil selulosa memiliki kekuatan mekanis, fleksibilitas, ketahanan panas, dan ketahanan dingin yang tinggi. Etil selulosa tersubstitusi rendah larut dalam air dan larutan alkali encer, dan produk tersubstitusi tinggi larut dalam sebagian besar pelarut organik. Etil selulosa memiliki kompatibilitas yang baik dengan berbagai resin dan plasticizer. Dapat digunakan untuk membuat plastik, film, pernis, perekat, lateks dan bahan pelapis untuk obat-obatan, dll. Pengenalan gugus hidroksialkil ke dalam eter alkil selulosa dapat meningkatkan kelarutannya, mengurangi sensitivitasnya terhadap penggaraman, meningkatkan suhu gelasi dan meningkatkan sifat leleh panas, dll. Tingkat perubahan pada sifat-sifat di atas bervariasi dengan sifat substituen dan rasio gugus alkil terhadap gugus hidroksialkil.

Selulosa Hidroksialkil Eter：

Yang representatif adalah hidroksi etil selulosa dan hidroksipropil selulosa. Agen eterifikasi adalah epoksida seperti etilena oksida dan propilena oksida. Gunakan asam atau basa sebagai katalis. Produksi industri adalah dengan mereaksikan selulosa alkali dengan agen eterifikasi:hidroksi etil selulosadengan nilai substitusi tinggi dapat larut dalam air dingin dan air panas. Hidroksipropil selulosa dengan nilai substitusi tinggi hanya larut dalam air dingin tetapi tidak dalam air panas. Hidroksietil selulosa dapat digunakan sebagai pengental untuk pelapis lateks, pasta cetak dan pewarna tekstil, bahan perekat kertas, perekat dan koloid pelindung. Penggunaan hidroksipropil selulosa mirip dengan hidroksietil selulosa. Hidroksipropil selulosa dengan nilai substitusi rendah dapat digunakan sebagai eksipien farmasi, yang dapat memiliki sifat pengikatan dan disintegrasi.

Karboksimetil selulosa, singkatan bahasa Inggris CMC, umumnya terdapat dalam bentuk garam natrium. Agen eterifikasi adalah asam monokloroasetat, dan reaksinya adalah sebagai berikut:

Karboksimetil selulosa merupakan eter selulosa yang larut dalam air yang paling banyak digunakan. Dahulu, karboksimetil selulosa terutama digunakan sebagai lumpur pengeboran, tetapi kini telah diperluas untuk digunakan sebagai aditif deterjen, bubur pakaian, cat lateks, pelapis karton dan kertas, dll. Karboksimetil selulosa murni dapat digunakan dalam makanan, obat-obatan, kosmetik, dan juga sebagai perekat untuk keramik dan cetakan.

Selulosa polianionik (PAC) adalah eter selulosa ionik dan merupakan produk pengganti kelas atas untuk karboksimetil selulosa (CMC). Ini adalah bubuk atau butiran putih, putih pucat atau agak kuning, tidak beracun, tidak berasa, mudah larut dalam air untuk membentuk larutan transparan dengan viskositas tertentu, memiliki stabilitas ketahanan panas dan ketahanan garam yang lebih baik, dan sifat antibakteri yang kuat. Tidak berjamur dan rusak. Ini memiliki karakteristik kemurnian tinggi, tingkat substitusi tinggi, dan distribusi substituen yang seragam. Ini dapat digunakan sebagai pengikat, pengental, pengubah reologi, pereduksi kehilangan cairan, penstabil suspensi, dll. Selulosa polianionik (PAC) banyak digunakan di semua industri tempat CMC dapat diterapkan, yang dapat sangat mengurangi dosis, memfasilitasi penggunaan, memberikan stabilitas yang lebih baik dan memenuhi persyaratan proses yang lebih tinggi.

Sianoetil selulosa merupakan produk reaksi selulosa dan akrilonitril dengan katalisis alkali.

Sianoetil selulosa memiliki konstanta dielektrik tinggi dan koefisien rugi rendah serta dapat digunakan sebagai matriks resin untuk lampu fosfor dan lampu elektroluminesensi. Sianoetil selulosa dengan substitusi rendah dapat digunakan sebagai kertas isolasi untuk transformator.

Eter alkohol lemak tinggi, eter alkenil, dan eter alkohol aromatik dari selulosa telah disiapkan, tetapi belum digunakan dalam praktik.

Metode persiapan selulosa eter dapat dibagi menjadi metode media air, metode pelarut, metode pengadukan, metode bubur, metode gas-padat, metode fase cair dan kombinasi metode-metode di atas.

5. Prinsip persiapan:

Pulp α-selulosa tinggi direndam dengan larutan alkali untuk membengkakkannya guna menghancurkan lebih banyak ikatan hidrogen, memfasilitasi difusi reagen dan menghasilkan selulosa alkali, lalu bereaksi dengan agen eterifikasi untuk memperoleh eter selulosa. Agen eterifikasi meliputi halida hidrokarbon (atau sulfat), epoksida, dan senyawa tak jenuh α dan β dengan akseptor elektron.

6.Kinerja dasar:

Bahan tambahan memainkan peran penting dalam meningkatkan kinerja mortar campuran kering bangunan, dan mencakup lebih dari 40% biaya material dalam mortar campuran kering. Sebagian besar bahan tambahan di pasar domestik dipasok oleh produsen asing, dan dosis referensi produk juga disediakan oleh pemasok. Akibatnya, biaya produk mortar campuran kering tetap tinggi, dan sulit untuk mempopulerkan mortar pasangan bata dan plesteran umum dengan jumlah besar dan jangkauan yang luas. Produk pasar kelas atas dikendalikan oleh perusahaan asing, dan produsen mortar campuran kering memiliki keuntungan rendah dan keterjangkauan harga yang buruk; penerapan bahan tambahan tidak memiliki penelitian yang sistematis dan terarah, dan secara membabi buta mengikuti formula asing.

Zat penahan air merupakan campuran utama untuk meningkatkan kinerja retensi air dari mortar campuran kering, dan juga merupakan salah satu campuran utama untuk menentukan biaya material mortar campuran kering. Fungsi utama eter selulosa adalah retensi air.

Eter selulosa adalah istilah umum untuk serangkaian produk yang dihasilkan oleh reaksi selulosa alkali dan agen eterifikasi dalam kondisi tertentu. Selulosa alkali digantikan oleh agen eterifikasi yang berbeda untuk mendapatkan eter selulosa yang berbeda. Menurut sifat ionisasi substituen, eter selulosa dapat dibagi menjadi dua kategori: ionik (seperti karboksimetil selulosa) dan nonionik (seperti metil selulosa). Menurut jenis substituen, eter selulosa dapat dibagi menjadi monoeter (seperti metil selulosa) dan eter campuran (seperti hidroksipropil metil selulosa). Menurut kelarutan yang berbeda, dapat dibagi menjadi kelarutan air (seperti hidroksi etil selulosa) dan kelarutan pelarut organik (seperti etil selulosa). Mortar campuran kering terutama selulosa yang larut dalam air, dan selulosa yang larut dalam air dibagi menjadi tipe instan dan tipe pelarutan tertunda yang diolah permukaan.

Mekanisme kerja selulosa eter dalam mortar adalah sebagai berikut:

(1) Setelahselulosa eterdalam mortar dilarutkan dalam air, distribusi bahan semen yang efektif dan seragam dalam sistem dipastikan karena aktivitas permukaan, dan selulosa eter, sebagai koloid pelindung, "membungkus" partikel padat dan Lapisan film pelumas terbentuk pada permukaan luarnya, yang membuat sistem mortar lebih stabil, dan juga meningkatkan fluiditas mortar selama proses pencampuran dan kelancaran konstruksi.

(2) Karena struktur molekulnya sendiri, larutan selulosa eter membuat kelembaban dalam mortar tidak mudah hilang, dan melepaskannya secara bertahap dalam jangka waktu yang lama, memberikan mortar retensi air dan kemampuan kerja yang baik.