Hvað er sellulósaeter?

Sellulósaeterer fjölliðuefnasamband með eterbyggingu úr sellulósa. Hver glúkósýlhringur í sellulósa-stórsameindinni inniheldur þrjá hýdroxýlhópa, aðalhýdroxýlhópinn á sjötta kolefnisatóminu, aukahýdroxýlhópinn á öðru og þriðja kolefnisatóminu, og vetnið í hýdroxýlhópnum er skipt út fyrir kolvetnishóp til að mynda sellulósa-eterafleiður. Þetta er vara þar sem vetnið í hýdroxýlhópnum í sellulósa-fjölliðunni er skipt út fyrir kolvetnishóp. Sellulósi er fjölhýdroxýfjölliðuefnasamband sem hvorki leysist upp né bráðnar. Eftir etermyndun er sellulósi leysanlegur í vatni, þynntri basískri lausn og lífrænum leysum og hefur hitaþol.

Sellulósi er pólýhýdroxý fjölliða sem hvorki leysist upp né bráðnar. Eftir etermyndun er sellulósi leysanlegur í vatni, þynntri basískri lausn og lífrænum leysiefnum og hefur hitaþol.

1. Náttúran:

Leysni sellulósa eftir etermyndun breytist verulega. Hana má leysa upp í vatni, þynntri sýru, þynntri basa eða lífrænum leysiefnum. Leysnin fer aðallega eftir þremur þáttum: (1) Einkennum hópanna sem eru kynntir í etermyndunarferlinu, því stærri sem hópurinn er, því minni leysni og því sterkari sem pólunin er, því auðveldara er sellulósaeterinn að leysast upp í vatni; (2) Stig skiptingar og dreifing eteraðra hópa í stórsameindinni. Flestir sellulósaeterar geta aðeins leyst upp í vatni með ákveðnu stigi skiptingar, og skiptingarstigið er á milli 0 og 3; (3) Fjölliðunarstig sellulósaeterar, því hærra sem fjölliðunarstigið er, því minna leysanlegt; því lægra sem skiptingarstigið er sem hægt er að leysa upp í vatni, því breiðara er sviðið. Það eru margar gerðir af sellulósaeterum með framúrskarandi afköstum og þeir eru mikið notaðir í byggingariðnaði, sementi, jarðolíu, matvælum, textíl, þvottaefnum, málningu, lyfjum, pappírsframleiðslu og rafeindabúnaði og öðrum atvinnugreinum.

2. Þróa:

Kína er stærsti framleiðandi og neytandi sellulósaeters í heiminum, með meðalárlegan vöxt upp á meira en 20%. Samkvæmt bráðabirgðatölfræði eru um 50 fyrirtæki sem framleiða sellulósaeter í Kína, áætluð framleiðslugeta sellulósaeteriðnaðarins hefur farið yfir 400.000 tonn og um 20 fyrirtæki með meira en 10.000 tonn, aðallega dreift í Shandong, Hebei, Chongqing og Jiangsu, Zhejiang, Shanghai og víðar.

3. Þörf:

Árið 2011 var framleiðslugeta Kína fyrir CMC um 300.000 tonn. Með vaxandi eftirspurn eftir hágæða sellulósaeterum í atvinnugreinum eins og lyfjaiðnaði, matvælaiðnaði og daglegum efnaiðnaði, er innlend eftirspurn eftir öðrum sellulósaetervörum en CMC að aukast. Framleiðslugeta MC/HPMC er um 120.000 tonn og framleiðslugeta HEC er um 20.000 tonn. PAC er enn á kynningar- og notkunarstigi í Kína. Með þróun stórra olíusvæða á hafi úti og þróun byggingarefna, matvæla-, efna- og annarra atvinnugreina, eykst magn og svið PAC ár frá ári, með framleiðslugetu upp á meira en 10.000 tonn.

4. Flokkun:

Samkvæmt efnafræðilegri uppbyggingu skiptihópa má skipta þeim í anjóníska, katjóníska og ójóníska etera. Eftir því hvaða eterunarefni er notað eru til metýlsellulósi, hýdroxýetýlmetýlsellulósi, karboxýmetýlsellulósi, etýlsellulósi, bensýlsellulósi, hýdroxýetýlsellulósi, hýdroxýprópýlmetýlsellulósi, sýanóetýlsellulósi, bensýlsýanóetýlsellulósi, karboxýmetýlhýdroxýetýlsellulósi og fenýlsellulósi, o.s.frv. Metýlsellulósi og etýlsellulósi eru hagnýtari.

Metýlsellulósi:

Eftir að hreinsuð bómull hefur verið meðhöndluð með basa, er sellulósaeter framleiddur með röð efnahvarfa með metanklóríði sem eterunarefni. Almennt er skiptingarstigið 1,6 ~ 2,0 og leysnin er einnig mismunandi eftir mismunandi skiptingarstigum. Það tilheyrir ójónískum sellulósaeter.

(1) Metýlsellulósi er leysanlegt í köldu vatni og erfitt að leysa það upp í heitu vatni. Vatnslausn þess er mjög stöðug á bilinu pH = 3 ~ 12. Það hefur góða samhæfni við sterkju, gúargúmmí o.fl. og mörg yfirborðsvirk efni. Þegar hitastigið nær hlaupmyndunarhitastigi á sér stað hlaupmyndun.

(2) Vatnsheldni metýlsellulósa fer eftir magni þess sem bætt er við, seigju, agnastærð og upplausnarhraða. Almennt séð, ef mikið er bætt við, er fínleiki þess lítill og seigjan mikil, þá er vatnsheldnihraðinn hár. Meðal þeirra hefur magn viðbótar mest áhrif á vatnsheldnihraðann og seigjustigið er ekki í beinu hlutfalli við vatnsheldnihraðann. Upplausnarhraðinn fer aðallega eftir því hversu mikið yfirborðsbreytingar sellulósaagnanna hafa átt sér stað og fínleika agnanna. Meðal ofangreindra sellulósaetera hafa metýlsellulósi og hýdroxýprópýlmetýlsellulósi hærri vatnsheldni.

(3) Breytingar á hitastigi geta haft alvarleg áhrif á vatnsheldni metýlsellulósa. Almennt séð, því hærra sem hitastigið er, því verri verður vatnsheldnin. Ef hitastig múrsins fer yfir 40°C minnkar vatnsheldni metýlsellulósa verulega, sem hefur alvarleg áhrif á uppbyggingu múrsins.

(4)Metýlsellulósihefur veruleg áhrif á vinnanleika og samloðun múrsins. „Límkraftur“ vísar hér til límkraftsins sem finnst milli ásetningartóls verkmannsins og veggjarundirlagsins, þ.e. klippiþol múrsins. Límkrafturinn er mikill, klippiþol múrsins er mikið og styrkurinn sem starfsmenn þurfa í notkun er einnig mikill og byggingargeta múrsins er léleg. Samloðun metýlsellulósa er á miðlungs stigi í sellulósaeterafurðum.

Hýdroxýprópýlmetýlsellulósa:

Hýdroxýprópýl metýlsellulósi er sellulósaafbrigði sem framleiðsla og notkun eykst hratt. Það er ójónískur sellulósablandaður eter sem er búinn til úr hreinsaðri bómull eftir basíkun, með því að nota própýlenoxíð og metýlklóríð sem eterunarefni, í gegnum röð viðbragða. Stig skiptingar er almennt 1,2~2,0. Eiginleikar þess eru breytilegir eftir hlutfalli metoxýlinnihalds og hýdroxýprópýlinnihalds.

(1) Hýdroxýprópýl metýlsellulósi leysist auðveldlega upp í köldu vatni og á erfitt með að leysast upp í heitu vatni. En hlaupmyndunarhitastig þess í heitu vatni er töluvert hærra en metýlsellulósi. Leysni þess í köldu vatni er einnig mjög betri samanborið við metýlsellulósa.

(2) Seigja hýdroxýprópýl metýlsellulósa tengist mólþunga hennar, og því meiri sem mólþunginn er, því hærri er seigjan. Hitastig hefur einnig áhrif á seigju þess, því hærri sem hitastigið er, því minnkar seigjan. Hins vegar eru áhrif mikillar seigju og hitastigs minni en metýlsellulósa. Lausn þess er stöðug þegar hún er geymd við stofuhita.

(3) Vatnsheldni hýdroxýprópýlmetýlsellulósa fer eftir viðbættu magni, seigju o.s.frv. og vatnsheldni þess við sama viðbættu magn er hærri en metýlsellulósa.

(4)Hýdroxýprópýl metýlsellulósier stöðugt gagnvart sýru og basa og vatnslausn þess er mjög stöðug á bilinu pH = 2 ~ 12. Vítissódi og kalkvatn hafa lítil áhrif á virkni þess, en basi getur hraðað upplausn þess og aukið seigju þess lítillega. Hýdroxýprópýl metýlsellulósi er stöðugt gagnvart venjulegum söltum, en þegar styrkur saltlausnarinnar er mikill hefur seigja hýdroxýprópýl metýlsellulósalausnarinnar tilhneigingu til að aukast.

(5) Hægt er að blanda hýdroxýprópýlmetýlsellulósa við vatnsleysanlegar fjölliður til að mynda einsleita og seigjuríkari lausn. Svo sem pólývínýlalkóhól, sterkjueter, jurtagúmmí o.s.frv.

(6) Hýdroxýprópýl metýlsellulósi hefur betri ensímþol en metýlsellulósi og lausn þess er ólíklegri til að brotna niður af ensímum en metýlsellulósi.

(7) Viðloðun hýdroxýprópýl metýlsellulósa við múrstein er meiri en viðloðun metýlsellulósa.

Hýdroxýetýl sellulósi:

Það er úr hreinsaðri bómull sem hefur verið meðhöndluð með basa og hvarfað með etýlenoxíði sem eterunarefni í viðurvist ísóprópanóls. Staðgengisstig þess er almennt 1,5 ~ 2,0. Það hefur sterka vatnssækni og frásogast auðveldlega raka.

(1) Hýdroxýetýlsellulósi er leysanlegt í köldu vatni en erfitt að leysa það upp í heitu vatni. Lausn þess er stöðug við háan hita án þess að mynda hlaup. Það er hægt að nota það í langan tíma við háan hita í múrsteini en vatnsheldni þess er minni en metýlsellulósi.

(2) Hýdroxýetýlsellulósi er stöðugt gagnvart almennum sýrum og basa, og basi getur hraðað upplausn þess og aukið seigju þess lítillega. Dreifileiki þess í vatni er örlítið verri en dreifanleiki metýlsellulósa og hýdroxýprópýlmetýlsellulósa.

(3) Hýdroxýetýlsellulósi hefur góða sigvarnareiginleika fyrir múrstein en hefur lengri seinkunartíma fyrir sement.

(4) Afköst hýdroxýetýlsellulósa sem framleidd er af sumum innlendum fyrirtækjum eru augljóslega lakari en afköst metýlsellulósa vegna mikils vatnsinnihalds og öskuinnihalds.

(5) Mygla í vatnslausn af hýdroxýetýlsellulósa er tiltölulega alvarleg. Við hitastig upp á um 40°C getur mygla myndast innan 3 til 5 daga, sem hefur áhrif á virkni hennar.

Karboxýmetýlsellulósi:

Jónískt sellulósaeter er framleitt úr náttúrulegum trefjum (bómull o.s.frv.) eftir basíska meðferð, með því að nota natríummónóklórasetat sem eterunarefni og gangast undir röð viðbragða. Stig skiptingar er almennt 0,4 ~ 1,4 og virkni þess er mjög háð stigi skiptingar.

(1) Karboxýmetýlsellulósi er rakadrægara og inniheldur meira vatn þegar það er geymt við almennar aðstæður.

(2) Vatnslausn karboxýmetýlsellulósa myndar ekki hlaup og seigjan minnkar með hækkandi hitastigi. Þegar hitastigið fer yfir 50°C er seigjan óafturkræf.

(3) Stöðugleiki þess er mjög háður sýrustigi. Almennt má nota það í gipsmúr en ekki í sementmúr. Þegar það er mjög basískt tapar það seigju.

(4) Vatnsheldni þess er mun minni en metýlsellulósi. Það hefur seinkandi áhrif á gifsmúr og dregur úr styrk þess. Hins vegar er verð á karboxýmetýlsellulósa mun lægra en verð á metýlsellulósa.

Sellulósa alkýl eter:

Dæmigert efni eru metýlsellulósi og etýlsellulósi. Í iðnaðarframleiðslu er metýlklóríð eða etýlklóríð almennt notað sem etermyndunarefni og viðbrögðin eru sem hér segir:

Í formúlunni táknar R CH3 eða C2H5. Alkalíþéttni hefur ekki aðeins áhrif á etermyndunarstigið heldur einnig á notkun alkýlhalíða. Því lægri sem alkalíþéttnin er, því sterkari verður vatnsrof alkýlhalíðsins. Til að draga úr notkun etermyndunarefnisins verður að auka alkalíþéttnina. Hins vegar, þegar alkalíþéttnin er of há, minnkar bólguáhrif sellulósa, sem er ekki stuðlað að etermyndunarviðbrögðunum og því minnkar etermyndunarstigið. Í þessu skyni er hægt að bæta við þéttum lúti eða föstum lúti meðan á viðbrögðunum stendur. Hvarfefnið ætti að hafa góðan hræri- og rifbúnað svo að basían dreifist jafnt. Metýlsellulósi er mikið notað sem þykkingarefni, lím og verndandi kolloid o.fl. Það er einnig hægt að nota sem dreifiefni fyrir fjölliðun í emulsión, dreifiefni fyrir fræ, vefnaðarblöndu, aukefni í matvæli og snyrtivörur, læknisfræðilegt lím, lyfjahúðunarefni og notað í latexmálningu, prentblek, keramikframleiðslu og blandað í sement. Notað til að stjórna hörðnunartíma og auka upphafsstyrk o.fl. Etýlsellulósiafurðir hafa mikinn vélrænan styrk, sveigjanleika, hitaþol og kuldaþol. Lítið-skipt etýlsellulósi er leysanlegt í vatni og þynntum basískum lausnum, og vörur með hátt-skipt efni eru leysanlegar í flestum lífrænum leysum. Það hefur góða eindrægni við ýmis plastefni og mýkiefni. Það er hægt að nota til að búa til plast, filmur, lakk, lím, latex og húðunarefni fyrir lyf o.s.frv. Innleiðing hýdroxýalkýlhópa í sellulósaalkýletera getur bætt leysni þess, dregið úr næmi þess fyrir söltun, aukið hlaupmyndunarhitastig og bætt bræðslueiginleika o.s.frv. Breytingar á ofangreindum eiginleikum eru mismunandi eftir eðli staðgengla og hlutfalli alkýl- og hýdroxýalkýlhópa.

Sellulósa hýdroxýalkýl eter:

Dæmigert efni eru hýdroxýetýlsellulósi og hýdroxýprópýlsellulósi. Etermyndandi efni eru epoxíð eins og etýlenoxíð og própýlenoxíð. Sýra eða basi er notaður sem hvati. Iðnaðarframleiðsla felst í því að hvarfa basískan sellulósa við etermyndandi efni:hýdroxýetýl sellulósiHýdroxýprópýlsellulósi með hátt staðgengi er leysanlegt bæði í köldu og heitu vatni. Hýdroxýprópýlsellulósi með hátt staðgengi er aðeins leysanlegt í köldu vatni en ekki í heitu vatni. Hýdroxýetýlsellulósi má nota sem þykkingarefni fyrir latexhúðun, prent- og litunarpasta fyrir textíl, pappírslímingarefni, lím og verndandi kolloid. Notkun hýdroxýprópýlsellulósa er svipuð og hýdroxýetýlsellulósi. Hýdroxýprópýlsellulósi með lágt staðgengi má nota sem lyfjafræðilegt hjálparefni, sem getur haft bæði bindandi og sundrandi eiginleika.

Karboxýmetýlsellulósi, enska skammstöfunin CMC, er almennt til í formi natríumsalts. Etermyndunarefnið er einklóredíksýra og viðbrögðin eru sem hér segir:

Karboxýmetýlsellulósi er mest notaði vatnsleysanlegi sellulósaeterinn. Áður fyrr var hann aðallega notaður sem borleðja, en nú hefur hann verið stækkaður til að vera aukefni í þvottaefni, fatnaðarleðju, latexmálningu, húðun á pappa og pappír o.s.frv. Hreinn karboxýmetýlsellulósi er hægt að nota í matvæli, lyf, snyrtivörur og einnig sem lím fyrir keramik og mót.

Pólýanjónísk sellulósi (PAC) er jónískur sellulósaeter og er hágæða staðgengill fyrir karboxýmetýlsellulósa (CMC). Það er hvítt, beinhvítt eða örlítið gult duft eða korn, eitrað, bragðlaust, auðvelt að leysa upp í vatni til að mynda gegnsæja lausn með ákveðinni seigju, hefur betri hitaþol, stöðugleika og saltþol og sterka bakteríudrepandi eiginleika. Engin mygla og slit. Það hefur eiginleika eins og mikla hreinleika, mikla skiptingu og jafna dreifingu skiptihópa. Það er hægt að nota sem bindiefni, þykkingarefni, seigjubreytiefni, vökvatapsminnkun, sviflausnarstöðugleika o.s.frv. Pólýanjónísk sellulósi (PAC) er mikið notað í öllum atvinnugreinum þar sem CMC er hægt að nota, sem getur dregið verulega úr skömmtum, auðveldað notkun, veitt betri stöðugleika og uppfyllt strangari kröfur um ferli.

Sýanóetýlsellulósi er efnahvarfsafurð sellulósa og akrýlnítríls undir hvata af basa.

Sýanóetýlsellulósi hefur háan rafsvörunarstuðul og lágan tapstuðul og er hægt að nota sem plastefni fyrir fosfór- og rafljósperur. Lág-skipt sýanóetýlsellulósi er hægt að nota sem einangrunarpappír fyrir spennubreyta.

Eterar úr hærri fitualkóhóli, alkenýleterar og arómatískir alkóhóleterar úr sellulósa hafa verið framleiddir en hafa ekki verið notaðir í reynd.

Aðferðir til að búa til sellulósaeter má skipta í vatnsmiðil, leysiefni, hnoðunaraðferð, slurryaðferð, gas-fast aðferð, vökvafasa aðferð og samsetningu ofangreindra aðferða.

5. Undirbúningsregla:

Maukið með háu α-sellulósainnihaldi er lagt í bleyti í basískri lausn til að bólgna því, brjóta niður fleiri vetnistengi, auðvelda dreifingu hvarfefna og mynda basískan sellulósa, og síðan hvarfast það við etermyndunarefnið til að fá sellulósaeter. Etermyndunarefnin eru meðal annars kolvetnishalíð (eða súlföt), epoxíð og ómettuð α og β efnasambönd með rafeindaþegum.

6. Grunnframmistaða:

Aukefni gegna lykilhlutverki í að bæta afköst þurrblönduðs múrs í byggingum og nema meira en 40% af efniskostnaði þurrblönduðs múrs. Töluverður hluti aukefnanna á innlendum markaði er frá erlendum framleiðendum og viðmiðunarskammtur vörunnar er einnig frá birgjum. Þar af leiðandi er kostnaður við þurrblönduð múrefni enn hár og erfitt er að gera algeng múr- og gifsmúrefni vinsæl í miklu magni og fjölbreyttu úrvali. Hágæða vörur eru undir stjórn erlendra fyrirtækja og framleiðendur þurrblönduðs múrs hafa lítinn hagnað og lélegt verðlag; notkun aukefna skortir kerfisbundnar og markvissar rannsóknir og fylgir blint erlendum formúlum.

Vatnsheldandi efni er lykilbætiefni til að bæta vatnsheldni þurrblandaðs múrs og það er einnig eitt af lykilbætiefnunum til að ákvarða kostnað við þurrblandað múrefni. Helsta hlutverk sellulósaeters er vatnsheldni.

Sellulósaeter er almennt hugtak yfir röð afurða sem framleiddar eru með efnahvarfi basísks sellulósa og etermyndunarefnis við ákveðnar aðstæður. Basísk sellulósa er skipt út fyrir mismunandi etermyndunarefni til að fá mismunandi sellulósaetera. Samkvæmt jónunareiginleikum skiptihópanna má skipta sellulósaetera í tvo flokka: jóníska (eins og karboxýmetýl sellulósa) og ójóníska (eins og metýl sellulósa). Samkvæmt gerð skiptihópsins má skipta sellulósaetera í mónóetera (eins og metýl sellulósa) og blandaða etera (eins og hýdroxýprópýl metýl sellulósa). Samkvæmt mismunandi leysni má skipta honum í vatnsleysni (eins og hýdroxýetýl sellulósa) og leysni í lífrænum leysiefnum (eins og etýl sellulósa). Þurrblandað múrefni er aðallega vatnsleysanleg sellulósa og vatnsleysanleg sellulósa er skipt í hraðleysanlegt og yfirborðsmeðhöndlað seinkuð upplausn.

Verkunarháttur sellulósaeters í múrsteini er sem hér segir:

(1) EftirsellulósaeterÞegar múrinn er leystur upp í vatni er tryggð virk og jöfn dreifing sementsefnisins í kerfinu vegna yfirborðsvirkni, og sellulósaeterinn, sem verndandi kolloid, „vefur“ fastar agnir og lag af smurfilmu myndast á ytra yfirborði þess, sem gerir múrkerfið stöðugra og bætir einnig flæði múrsins við blöndun og sléttleika byggingarins.

(2) Vegna eigin sameindabyggingar sinnar gerir sellulósaeterlausnin það erfitt að missa raka í múrblöndunni og losar hann smám saman yfir langan tíma, sem gerir múrblöndunni góða vatnsheldni og vinnanleika.