Целлюлоза эфирі дегеніміз не?

Целлюлоза эфиріцеллюлозадан жасалған эфир құрылымы бар полимерлі қосылыс болып табылады. Целлюлозаның макромолекуласындағы әрбір глюкоза сақинасы үш гидроксил тобынан тұрады, алтыншы көміртегі атомында біріншілік гидроксил тобы, екінші және үшінші көміртегі атомдарында екінші гидроксил тобы, ал гидроксил тобындағы сутегі көмірсутек тобымен ауыстырылып, целлюлоза эфир туындыларын жасайды. Бұл целлюлоза полимеріндегі гидроксил тобының сутегін көмірсутек тобымен алмастыратын өнім. Целлюлоза - ерімейтін және балқымайтын полигидрокси полимерлі қосылыс. Этерификациядан кейін целлюлоза суда, сұйылтылған сілті ерітіндісінде және органикалық еріткіште ериді және термопластикалық қасиетіне ие.

Целлюлоза - ерімейтін және балқымайтын полигидрокси полимерлі қосылыс. Этерификациядан кейін целлюлоза суда, сұйылтылған сілті ерітіндісінде және органикалық еріткіште ериді және термопластикалық қасиетіне ие.

1.Табиғат:

Этерификациядан кейін целлюлозаның ерігіштігі айтарлықтай өзгереді. Оны суда, сұйылтылған қышқылда, сұйылтылған сілтіде немесе органикалық еріткіште ерітуге болады. Ерігіштік негізінен үш факторға байланысты: (1) Эфирлеу процесіне енгізілген топтардың сипаттамалары, енгізілген Топ неғұрлым үлкен болса, ерігіштігі төмен және енгізілген топтың полярлығы неғұрлым күшті болса, целлюлоза эфирі суда оңай ериді; (2) Макромолекуладағы эфирленген топтардың орын басу дәрежесі және таралуы. Целлюлоза эфирлерінің көпшілігі суда белгілі бір алмастыру дәрежесінде ғана ерітіледі, ал басу дәрежесі 0-ден 3-ке дейін; (3) Целлюлоза эфирінің полимерлену дәрежесі, полимерлену дәрежесі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым аз ериді; Суда ерітілетін алмастыру дәрежесі неғұрлым төмен болса, диапазон соғұрлым кеңірек болады. Өте жақсы өнімділікке ие целлюлоза эфирлерінің көптеген түрлері бар және олар құрылыс, цемент, мұнай, тамақ, тоқыма, жуғыш ұнтақ, бояу, медицина, қағаз жасау және электронды компоненттер мен басқа салаларда кеңінен қолданылады.

2. Әзірлеу:

Қытай целлюлоза эфирінің әлемдегі ең ірі өндірушісі және тұтынушысы болып табылады, оның орташа жылдық өсу қарқыны 20%-дан асады. Алдын ала статистикалық мәліметтерге сәйкес, Қытайда целлюлоза эфирін шығаратын 50-ге жуық кәсіпорын бар, целлюлоза эфирі өнеркәсібінің жобаланған өндірістік қуаты 400 000 тоннадан асты, ал 10 000 тоннадан астам 20-ға жуық кәсіпорын бар, олар негізінен Шандонг, Хэбэй, Чунцин және Цзяньда таралған. , Чжэцзян, Шанхай және т.б.

3. Қажеттілік:

2011 жылы Қытайдың CMC өндірістік қуаты шамамен 300 000 тоннаны құрады. Медицина, азық-түлік және күнделікті химиялық заттар сияқты салаларда жоғары сапалы целлюлоза эфирлеріне сұраныстың өсуімен CMC-ден басқа целлюлоза эфирлерінің басқа өнімдеріне ішкі сұраныс артып келеді. , MC/HPMC өндірістік қуаты шамамен 120 000 тонна, ал HEC шамамен 20 000 тонна. PAC әлі де Қытайда жылжыту және қолдану сатысында. Теңіздегі ірі мұнай кен орындарының игерілуімен және құрылыс материалдарының, тамақ, химия және басқа да өнеркәсіптердің дамуымен ПАК көлемі мен өрісі жылдан-жылға артып, кеңеюде, өндірістік қуаты 10 000 тоннадан астам.

4. Жіктелуі:

Орынбасарлардың химиялық құрылымы бойынша классификациясы бойынша оларды анионды, катионды және иондық емес эфирлер деп бөлуге болады. Қолданылатын эфирлеуші ​​затқа байланысты метилцеллюлоза, гидроксиэтилметилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, этилцеллюлоза, бензилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, цианоэтилцеллюлоза, бензилцеллюлоза, цианоэтилцеллюлоза, бензилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза және фенилцеллюлоза және т.б. Метилцеллюлоза және этил целлюлоза практикалық.

Метилцеллюлоза:

Тазартылған мақта сілтімен өңделгеннен кейін, эфирлеуші ​​агент ретінде метан хлоридімен бірқатар реакциялар арқылы целлюлоза эфирі алынады. Әдетте, алмастыру дәрежесі 1,6~2,0, ал ерігіштік те әртүрлі алмастыру дәрежесімен ерекшеленеді. Ол иондық емес целлюлоза эфиріне жатады.

(1) Метилцеллюлоза суық суда ериді және оны ыстық суда еріту қиын болады. Оның судағы ерітіндісі рН=3~12 диапазонында өте тұрақты. Ол крахмалмен, гуар сағызымен және т.б. және көптеген беттік белсенді заттармен жақсы үйлесімділікке ие. Температура гельдену температурасына жеткенде, гельдену пайда болады.

(2) Метилцеллюлозаның суды ұстап тұруы оның қосылған мөлшеріне, тұтқырлығына, бөлшектерінің өлшеміне және еру жылдамдығына байланысты. Жалпы, егер қосу мөлшері көп болса, майдалығы аз, ал тұтқырлығы үлкен болса, суды ұстау жылдамдығы жоғары болады. Олардың ішінде суды ұстау жылдамдығына қосу мөлшері ең көп әсер етеді, ал тұтқырлық деңгейі суды ұстау жылдамдығының деңгейіне тура пропорционал емес. Еріту жылдамдығы негізінен целлюлоза бөлшектерінің бетінің модификациясының дәрежесіне және бөлшектердің ұсақтығына байланысты. Жоғарыда аталған целлюлоза эфирлерінің ішінде метилцеллюлоза мен гидроксипропилметилцеллюлозаның суды ұстау көрсеткіштері жоғары.

(3) Температураның өзгеруі метилцеллюлозаның судың сақталуына елеулі әсер етуі мүмкін. Әдетте, температура неғұрлым жоғары болса, суды ұстау соғұрлым нашар болады. Егер ерітінді температурасы 40°С-тан асса, метилцеллюлозаның суды ұстауы айтарлықтай төмендейді, бұл ерітіндінің құрылысына елеулі әсер етеді.

(4)Метилцеллюлозаерітіндінің жұмысқа қабілеттілігі мен біріктірілуіне айтарлықтай әсер етеді. Мұндағы «жабысқандық» жұмысшының аппликатор құралы мен қабырға астары арасында сезілетін байланыстыру күшін, яғни ерітіндінің ығысу кедергісін білдіреді. Жабысқақтығы жоғары, ерітіндінің ығысуға төзімділігі үлкен, пайдалану процесінде жұмысшылардың талап ететін беріктігі де үлкен, ерітіндінің құрылыс көрсеткіштері нашар. Целлюлоза эфирі өнімдерінде метилцеллюлозаның когезиясы орташа деңгейде.

Гидроксипропилметилцеллюлоза:

Гидроксипропилметилцеллюлоза - өндірісі мен тұтынуы тез өсетін целлюлоза сорты. Бұл иондық емес целлюлоза аралас эфир, сілтілеуден кейін тазартылған мақтадан, эфирлеуші ​​агент ретінде пропилен оксиді мен метилхлоридті пайдаланып, бірқатар реакциялар арқылы жасалған. Ауыстыру дәрежесі әдетте 1,2~2,0. Оның қасиеттері метоксилдің гидроксипропилге қатынасына байланысты өзгереді.

(1) Гидроксипропил метилцеллюлоза суық суда оңай ериді және ыстық суда ерітуде қиындықтарға тап болады. Бірақ оның ыстық судағы гельдену температурасы метилцеллюлозаға қарағанда айтарлықтай жоғары. Суық суда ерігіштігі де метилцеллюлозамен салыстырғанда айтарлықтай жақсарады.

(2) Гидроксипропилметилцеллюлозаның тұтқырлығы оның молекулалық салмағына байланысты, ал молекулалық массасы неғұрлым үлкен болса, тұтқырлық соғұрлым жоғары болады. Температура оның тұтқырлығына да әсер етеді, температура жоғарылаған сайын тұтқырлық төмендейді. Бірақ оның жоғары тұтқырлығы мен температурасының әсері метилцеллюлозаға қарағанда төмен. Оның ерітіндісі бөлме температурасында сақталған кезде тұрақты болады.

(3) Гидроксипропилметилцеллюлозаның суды ұстап тұруы оның қосылған мөлшеріне, тұтқырлығына және т.б. байланысты және сол қосылған мөлшердегі суды ұстау жылдамдығы метилцеллюлозаға қарағанда жоғары.

(4)Гидроксипропилметилцеллюлозақышқыл мен сілтіге тұрақты, ал оның судағы ерітіндісі рН=2~12 диапазонында өте тұрақты. Каустикалық сода мен әк суы оның өнімділігіне аз әсер етеді, бірақ сілті оның еруін тездетеді және оның тұтқырлығын аздап арттырады. Гидроксипропилметилцеллюлоза ас тұздарына тұрақты, бірақ тұз ерітіндісінің концентрациясы жоғары болған кезде гидроксипропилметилцеллюлоза ерітіндісінің тұтқырлығы жоғарылау үрдісіне ие.

(5) Гидроксипропилметилцеллюлозаны суда еритін полимерлі қосылыстармен араластырып, біртекті және тұтқырлығы жоғары ерітіндіні жасауға болады. Мысалы, поливинил спирті, крахмал эфирі, өсімдік сағызы және т.б.

(6) Гидроксипропил метилцеллюлоза метилцеллюлозаға қарағанда жақсы ферментке төзімділікке ие және оның ерітіндісі метилцеллюлозаға қарағанда ферменттермен ыдырау ықтималдығы аз.

(7) Гидроксипропил метилцеллюлозаның ерітінді құрылысына адгезиясы метилцеллюлозаға қарағанда жоғары.

Гидроксиэтилцеллюлоза:

Ол сілтімен өңделген тазартылған мақтадан жасалған және изопропанол қатысуымен этилен оксидімен эфирлеуші ​​агент ретінде әрекеттеседі. Оның алмастыру дәрежесі әдетте 1,5~2,0. Ол күшті гидрофильділікке ие және ылғалды сіңіру оңай.

(1) Гидроксиэтил целлюлоза суық суда ериді, бірақ оны ыстық суда еріту қиын. Оның ерітіндісі жоғары температурада гельденбей тұрақты. Оны ерітіндіде жоғары температурада ұзақ уақыт қолдануға болады, бірақ оның суды ұстауы метилцеллюлозаға қарағанда төмен.

(2) Гидроксиэтил целлюлоза жалпы қышқыл мен сілтіге тұрақты, ал сілті оның еруін тездетіп, тұтқырлығын аздап жоғарылатуы мүмкін. Оның судағы дисперстілігі метилцеллюлоза мен гидроксипропилметилцеллюлозаға қарағанда біршама нашар.

(3) Гидроксиэтил целлюлоза ерітінді үшін жақсы шөгуге қарсы өнімділікке ие, бірақ цемент үшін ұзағырақ баяулау уақыты бар.

(4) Кейбір отандық кәсіпорындар өндіретін гидроксиэтил целлюлозаның өнімділігі оның құрамындағы судың және күлдің жоғары болуына байланысты метилцеллюлозадан төмен екені анық.

(5) Гидроксиэтилцеллюлозаның сулы ерітіндісінің көгеруі салыстырмалы түрде ауыр. Шамамен 40°C температурада көгеру 3-5 күн ішінде пайда болуы мүмкін, бұл оның жұмысына әсер етеді.

Карбоксиметилцеллюлоза:

Лоникалық целлюлоза эфирі табиғи талшықтардан (мақта және т.б.) сілтілік өңдеуден кейін натрий монохлорацетатын эфирлеуші ​​агент ретінде қолданып, бірқатар реакциялық өңдеулерден өтеді. Ауыстыру дәрежесі әдетте 0,4~1,4 құрайды және оның өнімділігіне алмастыру дәрежесі қатты әсер етеді.

(1) Карбоксиметил целлюлоза гигроскопиялық болып табылады және жалпы жағдайларда сақталған кезде оның құрамында көбірек су болады.

(2) Карбоксиметилцеллюлозаның сулы ерітіндісі гель түзбейді, ал тұтқырлық температураның жоғарылауымен төмендейді. Температура 50°С-тан асқанда тұтқырлық қайтымсыз болады.

(3) Оның тұрақтылығына рН қатты әсер етеді. Әдетте, оны гипс негізіндегі ерітіндіде қолдануға болады, бірақ цемент негізіндегі ерітіндіде емес. Жоғары сілтілі болған кезде ол тұтқырлығын жоғалтады.

(4) Оның суды ұстауы метилцеллюлозадан әлдеқайда төмен. Ол гипс негізіндегі ерітіндіге баяу әсер етеді және оның беріктігін төмендетеді. Дегенмен, карбоксиметил целлюлозаның бағасы метилцеллюлозаға қарағанда айтарлықтай төмен.

Целлюлоза алкил эфирі:

Өкілдері – метилцеллюлоза және этилцеллюлоза. Өнеркәсіптік өндірісте әдетте эфирлеуші ​​агент ретінде метилхлорид немесе этилхлорид қолданылады және реакция келесідей:

Формуладағы R CH3 немесе C2H5 білдіреді. Сілті концентрациясы тек эфирлену дәрежесіне әсер етіп қоймайды, сонымен қатар алкилгалогенидтердің шығынына да әсер етеді. Сілті концентрациясы неғұрлым төмен болса, алкилгалогенидтің гидролизі соғұрлым күшті болады. Эфирлеуші ​​затты тұтынуды азайту үшін сілтінің концентрациясын арттыру керек. Бірақ сілтінің концентрациясы тым жоғары болған кезде целлюлозаның ісіну әсері төмендейді, бұл эфирлену реакциясына қолайлы емес, сондықтан эфирлену дәрежесі төмендейді. Осы мақсатта реакция кезінде концентрлі сілті немесе қатты сілті қосуға болады. Реакторда сілті біркелкі таралуы үшін жақсы араластыратын және жыртатын құрылғы болуы керек. Метилцеллюлоза қоюлатқыш, жабысқақ және қорғаныш коллоидты және т.б. ретінде кеңінен қолданылады. Сондай-ақ оны эмульсияны полимерлеу үшін дисперсенттер, тұқымдар үшін байланыстырушы дисперсенттер, тоқыма суспензиясы, тамақ және косметика үшін қоспалар, медициналық желім, дәрілік жабын материалы ретінде пайдалануға болады, сондай-ақ латекс өндірісінде, бояғышты өңдеуде және өңдеуде қолданылады. қату уақытын және бастапқы беріктікті арттыру және т.б. Этил целлюлоза өнімдерінің механикалық беріктігі, икемділігі, ыстыққа төзімділігі және суыққа төзімділігі жоғары. Төмен алмастырылған этил целлюлоза суда және сұйылтылған сілтілі ерітінділерде ериді, ал жоғары алмастырылған өнімдер органикалық еріткіштердің көпшілігінде ериді. Ол әртүрлі шайырлармен және пластификаторлармен жақсы үйлесімділікке ие. Оны пластмасса, пленка, лактар, желімдер, латекс және дәрілік заттарға арналған жабын материалдары және т.б. жасау үшін пайдалануға болады. Целлюлоза алкил эфирлеріне гидроксиалкил топтарын енгізу оның ерігіштігін жақсартуға, оның тұздануға сезімталдығын төмендетуге, гельдену температурасын арттыруға және ыстық балқыма қасиеттерін жақсартуға және т.б. гидроксиалкил топтары.

Целлюлоза гидроксиалкил эфирі:

Өкілдері – гидроксиэтил целлюлоза және гидроксипропил целлюлоза. Эфирлеуші ​​агенттер этилен оксиді және пропилен оксиді сияқты эпоксидтер болып табылады. Катализатор ретінде қышқылды немесе негізді пайдаланыңыз. Өнеркәсіптік өндіріс сілтілі целлюлозаны эфирлеуші ​​агентпен әрекеттестіру болып табылады:гидроксиэтилцеллюлозажоғары алмастыру қасиеті бар суық суда да, ыстық суда да ериді. Жоғары алмастыру мәні бар гидроксипропил целлюлоза тек суық суда ериді, бірақ ыстық суда емес. Гидроксиэтил целлюлоза латекс жабындары, тоқыма баспа және бояу пасталары, қағаз өлшемді материалдар, желімдер және қорғаныс коллоидтары үшін қоюландырғыш ретінде пайдаланылуы мүмкін. Гидроксипропил целлюлозаны қолдану гидроксиэтил целлюлозаға ұқсас. Төмен алмастыру мәні бар гидроксипропил целлюлозасы байланыстырушы және ыдыратушы қасиеттерге ие болатын фармацевтикалық көмекші зат ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Карбоксиметил целлюлоза, ағылшын аббревиатурасы CMC, әдетте натрий тұзы түрінде болады. Эфирлеуші ​​агент монохлорсірке қышқылы болып табылады және реакция келесідей:

Карбоксиметил целлюлоза ең көп қолданылатын суда еритін целлюлоза эфирі. Бұрын ол негізінен бұрғылау ерітіндісі ретінде қолданылса, қазір ол жуғыш зат, киім суспензиясы, латекс бояуы, картон мен қағаз жабыны және т.б. қоспа ретінде қолданыла бастады. Таза карбоксиметил целлюлозаны тамақ, медицина, косметика, сонымен қатар керамика мен қалыптарға арналған желім ретінде қолдануға болады.

Полианионды целлюлоза (PAC) иондық целлюлоза эфирі болып табылады және карбоксиметилцеллюлозаны (CMC) жоғары сапалы алмастырғыш өнім болып табылады. Бұл ақ, ақ немесе сәл сарғыш ұнтақ немесе түйіршік, улы емес, дәмсіз, суда оңай ериді, белгілі бір тұтқырлығы бар мөлдір ерітінді түзеді, ыстыққа төзімділік тұрақтылығы мен тұзға төзімділігі жақсы, бактерияға қарсы қасиеттері күшті. Көгеру және бұзылулар жоқ. Ол жоғары тазалық, жоғары алмастыру дәрежесі және алмастырғыштардың біркелкі таралуы сипаттамаларына ие. Оны байланыстырғыш, қоюлатқыш, реология модификаторы, сұйықтық жоғалуын төмендеткіш, суспензия тұрақтандырғышы және т.б. ретінде пайдалануға болады. Полианионды целлюлоза (PAC) CMC қолдануға болатын барлық салаларда кеңінен қолданылады, ол дозаны айтарлықтай азайтады, пайдалануды жеңілдетеді, жақсы тұрақтылықты қамтамасыз етеді және жоғары технологиялық талаптарды қанағаттандырады.

Цианоэтил целлюлоза сілтінің катализі кезінде целлюлоза мен акрилонитрилдің реакция өнімі болып табылады.

Цианоэтил целлюлоза жоғары диэлектрлік өтімділікке және төмен жоғалту коэффициентіне ие және оны фосфор және электролюминесцентті лампалар үшін шайыр матрицасы ретінде пайдалануға болады. Төмен алмастырылған цианэтил целлюлозаны трансформаторлар үшін оқшаулағыш қағаз ретінде пайдалануға болады.

Целлюлозаның жоғары майлы спиртті эфирлері, алкенил эфирлері және хош иісті спиртті эфирлері дайындалған, бірақ іс жүзінде қолданылмаған.

Целлюлоза эфирін дайындау әдістерін су ортасы әдісі, еріткіш әдісі, илеу әдісі, суспензия әдісі, газ-қатты әдіс, сұйық фаза әдісі және жоғарыда аталған әдістердің комбинациясы деп бөлуге болады.

5. Дайындау принципі:

Жоғары α-целлюлоза целлюлозасы көбірек сутектік байланыстарды жою, реагенттердің диффузиясын жеңілдету және сілтілі целлюлозаны генерациялау үшін ісіну үшін сілтілі ерітіндімен сіңдіріледі, содан кейін целлюлоза эфирін алу үшін эфирлеуші ​​агентпен әрекеттеседі. Эфирлеуші ​​агенттерге көмірсутек галогенидтері (немесе сульфаттар), эпоксидтер және электронды акцепторлары бар α және β қанықпаған қосылыстар жатады.

6.Негізгі өнімділік:

Қоспалар құрылыстық құрғақ ерітіндінің өнімділігін арттыруда шешуші рөл атқарады және құрғақ ерітіндідегі материал құнының 40%-дан астамын құрайды. Ішкі нарықтағы қоспаның едәуір бөлігін шетелдік өндірушілер жеткізеді, ал өнімнің эталондық дозасын жеткізуші де қамтамасыз етеді. Осының салдарынан құрғақ ерітіндіден жасалған бұйымдардың құны жоғары болып қалып отыр, сонымен қатар көп мөлшерде және кең ассортиментпен қарапайым қалау және сылақ ерітінділерін танымал ету қиын. Нарықтағы жоғары сапалы өнімдерді шетелдік компаниялар бақылайды, ал құрғақ ерітінділерді өндірушілердің пайдасы төмен және бағаның қолжетімділігі төмен; қоспаларды қолдануда жүйелі және мақсатты зерттеулер жоқ, шетелдік формулаларды соқыр ұстанады.

Суды сақтайтын агент құрғақ аралас ерітіндінің суды ұстап тұру қасиетін жақсарту үшін негізгі қоспа болып табылады, сонымен қатар ол құрғақ аралас ерітінді материалдарының құнын анықтауға арналған негізгі қоспалардың бірі болып табылады. Целлюлоза эфирінің негізгі қызметі суды ұстау болып табылады.

Целлюлоза эфирі - белгілі бір жағдайларда сілтілі целлюлоза мен эфирлеуші ​​агенттің реакциясы нәтижесінде алынатын өнімдер сериясы үшін жалпы термин. Әртүрлі целлюлоза эфирлерін алу үшін сілтілі целлюлоза әртүрлі эфирлеуші ​​заттармен ауыстырылады. Орынбасарлардың иондану қасиеттері бойынша целлюлоза эфирлерін екі категорияға бөлуге болады: иондық (мысалы, карбоксиметилцеллюлоза) және иондық емес (мысалы, метилцеллюлоза). Орынбасушы түріне қарай целлюлоза эфирін моноэфирге (мысалы, метилцеллюлоза) және аралас эфирге (мысалы, гидроксипропилметилцеллюлоза) бөлуге болады. Әртүрлі ерігіштікке сәйкес оны суда ерігіштікке (мысалы, гидроксиэтил целлюлоза) және органикалық ерігіштікке (мысалы, этил целлюлоза) бөлуге болады. Құрғақ аралас ерітінді негізінен суда еритін целлюлоза болып табылады, ал суда еритін целлюлоза лезде типке және беттік өңделген кешіктірілген ерігіш типке бөлінеді.

Ерітіндідегі целлюлоза эфирінің әсер ету механизмі келесідей:

(1) кейінцеллюлоза эфиріерітіндіде суда ерітіледі, беттік белсенділіктің арқасында жүйеде цементті материалдың тиімді және біркелкі таралуы қамтамасыз етіледі, ал целлюлоза эфирі қорғаныш коллоид ретінде қатты бөлшектерді «орады» және оның сыртқы бетінде майлау қабықшасының қабаты пайда болады, бұл ерітінді жүйесін тұрақты етеді, сонымен қатар ерітіндіні араластыру процесінде сұйықтықтың тегістігін және тегістігін жақсартады. құрылыс.

(2) Өзінің молекулалық құрылымына байланысты, целлюлоза эфирінің ерітіндісі ерітіндідегі ылғалды жоғалтуды жеңілдетпейді және оны ұзақ уақыт бойы бірте-бірте босатып, ерітіндіге суды жақсы ұстап тұруды және жұмысқа қабілеттілікті қамтамасыз етеді.