Selulosa eterSelulosa adalah 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 maupun meleleh. Setelah eterifikasi, selulosa larut dalam air, larutan alkali encer, dan pelarut organik, serta memiliki sifat termoplastisitas.
Selulosa adalah senyawa polimer polihidroksi yang tidak larut maupun meleleh. Setelah eterifikasi, selulosa larut dalam air, larutan alkali encer, dan pelarut organik, serta memiliki sifat termoplastisitas.
1. Alam:
Kelarutan selulosa setelah eterifikasi berubah secara signifikan. Selulosa dapat larut dalam air, asam encer, alkali encer, atau pelarut organik. Kelarutan terutama bergantung pada tiga faktor: (1) Karakteristik gugus yang dimasukkan dalam proses eterifikasi, semakin besar gugus yang dimasukkan, semakin rendah kelarutannya, dan semakin kuat polaritas gugus yang dimasukkan, semakin mudah eter selulosa larut dalam air; (2) Derajat substitusi dan distribusi gugus tereterifikasi dalam makromolekul. Sebagian besar eter selulosa hanya dapat larut dalam air pada derajat substitusi tertentu, dan derajat substitusi tersebut berkisar antara 0 dan 3; (3) Derajat polimerisasi eter selulosa, semakin tinggi derajat polimerisasi, semakin rendah kelarutannya; semakin rendah derajat substitusi, semakin luas jangkauan kelarutannya dalam air. Terdapat banyak jenis eter selulosa dengan kinerja yang sangat baik, dan banyak digunakan dalam industri konstruksi, semen, perminyakan, makanan, tekstil, deterjen, cat, obat-obatan, pembuatan kertas, dan komponen elektronik serta industri lainnya.
2. Mengembangkan:
China adalah 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 China, kapasitas produksi yang dirancang untuk industri eter selulosa telah melebihi 400.000 ton, dan terdapat sekitar 20 perusahaan dengan kapasitas lebih dari 10.000 ton, yang sebagian besar tersebar di Shandong, Hebei, Chongqing, Jiangsu, Zhejiang, Shanghai, dan tempat-tempat lainnya.
3. Kebutuhan:
Pada tahun 2011, kapasitas produksi CMC di Tiongkok sekitar 300.000 ton. Dengan meningkatnya permintaan akan eter selulosa berkualitas tinggi di berbagai industri seperti obat-obatan, makanan, dan bahan kimia sehari-hari, permintaan domestik untuk produk eter selulosa selain CMC juga 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 perkembangan ladang minyak lepas pantai yang besar dan perkembangan bahan bangunan, makanan, kimia, dan industri lainnya, jumlah dan bidang penggunaan PAC meningkat dan meluas dari tahun ke tahun, dengan kapasitas produksi lebih dari 10.000 ton.
4. Klasifikasi:
Menurut klasifikasi struktur kimia substituen, eter dapat dibagi menjadi eter anionik, kationik, dan nonionik. Tergantung pada agen eterifikasi yang digunakan, terdapat metil selulosa, hidroksietil metil selulosa, karboksimetil selulosa, etil selulosa, benzil selulosa, hidroksietil selulosa, hidroksipropil metil selulosa, sianoetil selulosa, benzil sianoetil selulosa, karboksimetil hidroksietil 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. Ini termasuk eter selulosa non-ionik.
(1) Metilselulosa larut dalam air dingin, dan akan sulit larut dalam air panas. Larutan airnya sangat stabil dalam kisaran pH=3~12. Ia memiliki kompatibilitas yang baik dengan pati, guar gum, dll. dan banyak surfaktan. Ketika suhu mencapai suhu gelasi, gelasi terjadi.
(2) Retensi air metil selulosa bergantung pada jumlah penambahannya, viskositas, ukuran partikel, dan laju pelarutan. Umumnya, jika jumlah penambahannya besar, kehalusannya kecil, dan viskositasnya besar, maka laju retensi airnya tinggi. Di antara faktor-faktor tersebut, jumlah penambahan memiliki pengaruh terbesar terhadap laju retensi air, dan tingkat viskositas tidak berbanding lurus dengan tingkat 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 secara serius mempengaruhi retensi air metil selulosa. Umumnya, semakin tinggi suhu, semakin buruk retensi airnya. Jika suhu mortar melebihi 40°C, retensi air metil selulosa akan berkurang secara signifikan, sehingga sangat mempengaruhi konstruksi mortar.
(4)Metil selulosaHal ini memiliki pengaruh signifikan terhadap kemudahan pengerjaan dan kohesi mortar. "Daya rekat" di sini mengacu pada gaya ikatan yang dirasakan antara alat aplikator pekerja dan substrat dinding, yaitu, daya tahan geser mortar. Daya rekat yang tinggi, daya tahan geser mortar yang besar, dan kekuatan yang dibutuhkan oleh pekerja dalam proses penggunaan juga besar, dan kinerja konstruksi mortar buruk. Kohesi metil selulosa berada pada tingkat menengah di antara produk eter selulosa.
Hidroksipropilmetilselulosa：
Hidroksipropil metilselulosa adalah jenis selulosa yang produksi dan konsumsinya meningkat pesat. Ini adalah eter campuran selulosa non-ionik yang dibuat dari kapas olahan setelah alkalinisasi, menggunakan propilen oksida dan metil klorida sebagai agen eterifikasi, melalui serangkaian reaksi. Derajat substitusinya 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 larut dalam air panas. Namun suhu gelasinya dalam air panas jauh lebih tinggi dibandingkan dengan metil selulosa. Kelarutannya dalam air dingin juga jauh lebih baik dibandingkan dengan metil selulosa.
(2) Viskositas hidroksipropil metilselulosa berhubungan dengan berat molekulnya, dan semakin besar berat molekulnya, semakin tinggi viskositasnya. Suhu juga mempengaruhi viskositasnya, seiring peningkatan suhu, viskositas menurun. Namun, pengaruh viskositas tinggi dan suhu lebih rendah dibandingkan dengan metil selulosa. Larutannya stabil bila disimpan pada suhu ruang.
(3) Retensi air hidroksipropil metilselulosa bergantung pada jumlah penambahannya, viskositas, dan lain-lain, dan tingkat retensi airnya pada jumlah penambahan yang sama lebih tinggi daripada metil selulosa.
(4)Hidroksipropil metilselulosaHidroksipropil metilselulosa stabil terhadap asam dan basa, dan larutan airnya sangat stabil dalam kisaran pH=2~12. Natrium hidroksipropil dan air kapur memiliki sedikit pengaruh terhadap kinerjanya, tetapi basa dapat mempercepat pelarutannya dan sedikit meningkatkan viskositasnya. Hidroksipropil metilselulosa stabil terhadap garam dapur, 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. Misalnya polivinil alkohol, eter pati, gom nabati, dll.
(6) Hidroksipropil metilselulosa mempunyai ketahanan enzim yang lebih baik daripada metilselulosa, dan larutannya lebih kecil kemungkinannya terdegradasi oleh enzim dibandingkan metilselulosa.
(7) Daya rekat hidroksipropil metilselulosa pada konstruksi mortar lebih tinggi dibandingkan dengan metilselulosa.
Hidroksietil selulosa:
Bahan ini terbuat dari kapas olahan yang diolah dengan alkali, dan direaksikan dengan etilen oksida sebagai agen eterifikasi dengan adanya isopropanol. Derajat substitusinya umumnya 1,5~2,0. Bahan ini memiliki 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 membentuk gel. Dapat digunakan dalam waktu lama pada suhu tinggi dalam mortar, tetapi retensi airnya lebih rendah daripada metil selulosa.
(2) Hidroksietil selulosa stabil terhadap asam dan basa umum, dan basa dapat mempercepat pelarutannya dan sedikit meningkatkan viskositasnya. Dispersibilitasnya dalam air sedikit lebih buruk dibandingkan dengan metil selulosa dan hidroksipropil metil selulosa.
(3) Hidroksietil selulosa memiliki kinerja anti-sag yang baik untuk mortar, tetapi memiliki waktu perlambatan yang lebih lama untuk semen.
(4) Kinerja hidroksietil selulosa yang diproduksi oleh beberapa perusahaan dalam negeri jelas lebih rendah dibandingkan dengan metil selulosa karena kandungan air dan kandungan abunya yang tinggi.
(5) Jamur pada larutan berair hidroksietil selulosa relatif serius. Pada suhu sekitar 40°C, jamur dapat muncul dalam waktu 3 hingga 5 hari, yang akan mempengaruhi kinerjanya.
Karboksimetil selulosa:
Selulosa eter ionik dibuat dari serat alami (kapas, dll.) setelah perlakuan 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 tersebut.
(1) Karboksimetil selulosa lebih higroskopis, dan akan mengandung lebih banyak air bila disimpan dalam kondisi umum.
(2) Larutan air karboksimetil selulosa tidak menghasilkan gel, dan viskositasnya menurun seiring dengan peningkatan suhu. Ketika suhu melebihi 50°C, viskositasnya tidak dapat kembali ke bentuk semula.
(3) Stabilitasnya sangat dipengaruhi oleh pH. Umumnya, dapat digunakan dalam mortar berbahan dasar gipsum, tetapi tidak dalam mortar berbahan dasar semen. Ketika sangat basa, viskositasnya akan berkurang.
(4) Daya serap airnya jauh lebih rendah dibandingkan metil selulosa. Ia memiliki efek menghambat pada mortar berbahan dasar gipsum dan mengurangi kekuatannya. Namun, harga karboksimetil selulosa jauh lebih rendah dibandingkan metil selulosa.
Selulosa Alkil Eter:
Salah satu contohnya 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 tersebut, 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 menguntungkan reaksi eterifikasi, dan oleh karena itu derajat eterifikasi berkurang. Untuk tujuan ini, larutan alkali pekat atau larutan alkali padat dapat ditambahkan selama reaksi. Reaktor harus memiliki alat pengaduk dan pengocokan yang baik agar alkali dapat terdistribusi secara merata. Metil selulosa banyak digunakan sebagai pengental, perekat, dan koloid pelindung, dll. Ia juga dapat digunakan sebagai pendispersi untuk polimerisasi emulsi, pendispersi 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 untuk mengontrol waktu pengerasan dan meningkatkan kekuatan awal, dll. Produk etil selulosa memiliki kekuatan mekanik, fleksibilitas, ketahanan panas, dan ketahanan dingin yang tinggi. Etil selulosa dengan substitusi rendah larut dalam air dan larutan alkali encer, sedangkan produk dengan substitusi tinggi larut dalam sebagian besar pelarut organik. Ia memiliki kompatibilitas yang baik dengan berbagai resin dan plasticizer. Bahan ini dapat digunakan untuk membuat plastik, film, pernis, perekat, lateks, dan bahan pelapis untuk obat-obatan, dll. Penambahan gugus hidroksialkil ke dalam eter alkil selulosa dapat meningkatkan kelarutannya, mengurangi sensitivitasnya terhadap pengendapan garam, meningkatkan suhu gelasi, dan meningkatkan sifat leleh panas, dll. Tingkat perubahan sifat-sifat tersebut bervariasi tergantung pada sifat substituen dan rasio gugus alkil terhadap gugus hidroksialkil.
Selulosa Hidroksialkil Eter:
Yang menjadi contoh adalah hidroksietil selulosa dan hidroksipropil selulosa. Agen eterifikasi adalah epoksida seperti etilen oksida dan propilen oksida. Gunakan asam atau basa sebagai katalis. Produksi industri dilakukan dengan mereaksikan alkali selulosa dengan agen eterifikasi:hidroksietil selulosaHidroksipropil selulosa dengan nilai substitusi tinggi 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 pewarnaan tekstil, bahan pengukur kertas, perekat, dan koloid pelindung. Penggunaan hidroksipropil selulosa serupa dengan hidroksietil selulosa. Hidroksipropil selulosa dengan nilai substitusi rendah dapat digunakan sebagai eksipien farmasi, yang dapat memiliki sifat pengikat dan penghancur.
Karboksimetil selulosa, singkatan bahasa Inggrisnya CMC, umumnya terdapat dalam bentuk garam natrium. Agen eterifikasinya adalah asam monokloroasetat, dan reaksinya adalah sebagai berikut:
Karboksimetil selulosa adalah eter selulosa larut air yang paling banyak digunakan. Di masa lalu, penggunaannya terutama sebagai lumpur pengeboran, tetapi sekarang 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). PAC berupa bubuk atau butiran berwarna putih, putih kekuningan, atau agak kuning, tidak beracun, tidak berbau, mudah larut dalam air membentuk larutan transparan dengan viskositas tertentu, memiliki stabilitas tahan panas dan tahan garam yang lebih baik, serta sifat antibakteri yang kuat. Tidak berjamur dan tidak mudah rusak. PAC memiliki karakteristik kemurnian tinggi, tingkat substitusi tinggi, dan distribusi substituen yang seragam. Dapat digunakan sebagai pengikat, pengental, pengubah reologi, pengurang kehilangan cairan, penstabil suspensi, dll. Selulosa polianionik (PAC) banyak digunakan di semua industri yang dapat menggunakan CMC, karena dapat mengurangi dosis secara signifikan, memudahkan penggunaan, memberikan stabilitas yang lebih baik, dan memenuhi persyaratan proses yang lebih tinggi.
Sianoetil selulosa adalah produk reaksi antara selulosa dan akrilonitril di bawah katalisis alkali.
Selulosa sianoetil memiliki konstanta dielektrik yang tinggi dan koefisien rugi yang rendah, serta dapat digunakan sebagai matriks resin untuk lampu fosfor dan lampu elektroluminesen. Selulosa sianoetil 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 pembuatan eter selulosa dapat dibagi menjadi metode media air, metode pelarut, metode pengadukan, metode bubur, metode gas-padat, metode fase cair, dan kombinasi dari metode-metode tersebut.
5. Prinsip persiapan:
Pulp selulosa α tinggi direndam dalam larutan alkali untuk mengembangkannya sehingga lebih banyak ikatan hidrogen hancur, memfasilitasi difusi reagen dan menghasilkan selulosa alkali, kemudian direaksikan dengan agen eterifikasi untuk mendapatkan 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 kunci dalam meningkatkan kinerja mortar kering bangunan, dan mencakup lebih dari 40% biaya material dalam mortar kering. Sebagian besar bahan tambahan di pasar domestik dipasok oleh produsen asing, dan dosis referensi produk juga disediakan oleh pemasok. Akibatnya, biaya produk mortar kering tetap tinggi, dan sulit untuk mempopulerkan mortar pasangan bata dan plesteran umum dalam jumlah besar dan beragam. Produk pasar kelas atas dikendalikan oleh perusahaan asing, dan produsen mortar kering memiliki keuntungan rendah dan daya saing harga yang buruk; penerapan bahan tambahan kurang memiliki penelitian sistematis dan terarah, dan secara membabi buta mengikuti formula asing.
Bahan penahan air merupakan bahan tambahan kunci untuk meningkatkan kinerja retensi air pada mortar kering, dan juga merupakan salah satu bahan tambahan kunci yang menentukan biaya bahan mortar kering. Fungsi utama eter selulosa adalah retensi air.
Selulosa eter adalah istilah umum untuk serangkaian produk yang dihasilkan dari reaksi selulosa alkali dan zat eterifikasi dalam kondisi tertentu. Selulosa alkali digantikan oleh berbagai zat eterifikasi untuk mendapatkan berbagai eter selulosa. 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 dalam air (seperti hidroksietil selulosa) dan kelarutan dalam pelarut organik (seperti etil selulosa). Mortar campuran kering terutama mengandung selulosa yang larut dalam air, dan selulosa yang larut dalam air dibagi menjadi tipe instan dan tipe pelarutan tertunda yang diolah permukaannya.
Mekanisme kerja eter selulosa dalam mortar adalah sebagai berikut:
(1) Setelaheter selulosaKetika mortar dilarutkan dalam air, distribusi material semen yang efektif dan seragam dalam sistem dipastikan karena aktivitas permukaan, dan eter selulosa, sebagai koloid pelindung, "membungkus" partikel padat dan membentuk lapisan film pelumas 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 eter selulosa membuat kelembapan dalam mortar tidak mudah hilang, dan secara bertahap melepaskannya dalam jangka waktu yang lama, sehingga memberikan mortar retensi air dan kemudahan pengerjaan yang baik.
Waktu posting: 28 April 2024