Kas yra celiuliozės eteris?

Celiuliozės eterisyra polimerinis junginys su eterio struktūra, pagamintas iš celiuliozės. Kiekvienas gliukozilo žiedas celiuliozės makromolekulėje turi tris hidroksilo grupes: pirminė hidroksilo grupė yra prie šeštojo anglies atomo, antrinė hidroksilo grupė yra prie antrojo ir trečiojo anglies atomų, o vandenilis hidroksilo grupėje yra pakeistas angliavandenilio grupe, kad susidarytų celiuliozės eterio dariniai. Tai produktas, kuriame celiuliozės polimero hidroksilo grupės vandenilis yra pakeistas angliavandenilio grupe. Celiuliozė yra polihidroksipolimero junginys, kuris nei tirpsta, nei lydosi. Po eterinimo celiuliozė tirpsta vandenyje, praskiestame šarmų tirpale ir organiniame tirpiklyje ir yra termoplastiška.

Celiuliozė yra polihidroksipolimerinis junginys, kuris nei tirpsta, nei lydosi. Po eterinimo celiuliozė tirpsta vandenyje, praskiestame šarmų tirpale ir organiniuose tirpikliuose, yra termoplastiška.

1. Gamta:

Celiuliozės tirpumas po eterinimo labai pasikeičia. Ji gali būti tirpi vandenyje, praskiestoje rūgštyje, praskiestame šarme arba organiniame tirpiklyje. Tirpumas daugiausia priklauso nuo trijų veiksnių: (1) eterinimo procese įvestų grupių charakteristikos: kuo didesnė grupė, tuo mažesnis tirpumas ir kuo stipresnis įvestos grupės poliškumas, tuo lengviau celiuliozės eteris tirpsta vandenyje; (2) pakeitimo laipsnis ir eterintų grupių pasiskirstymas makromolekulėje. Dauguma celiuliozės eterių vandenyje tirpsta tik esant tam tikram pakeitimo laipsniui, o pakeitimo laipsnis yra nuo 0 iki 3; (3) celiuliozės eterio polimerizacijos laipsnis: kuo didesnis polimerizacijos laipsnis, tuo mažiau tirpsta; kuo mažesnis pakeitimo laipsnis, kurį galima ištirpinti vandenyje, tuo platesnis diapazonas. Yra daug rūšių celiuliozės eterių, pasižyminčių puikiomis savybėmis, ir jie plačiai naudojami statybos, cemento, naftos, maisto, tekstilės, ploviklių, dažų, medicinos, popieriaus gamybos, elektronikos komponentų ir kitose pramonės šakose.

2. Sukurti:

Kinija yra didžiausia pasaulyje celiuliozės eterio gamintoja ir vartotoja, kurios vidutinis metinis augimo tempas viršija 20 %. Remiantis preliminariais statistiniais duomenimis, Kinijoje yra apie 50 celiuliozės eterio gamybos įmonių, kurių projektiniai celiuliozės eterio pramonės gamybos pajėgumai viršija 400 000 tonų, o apie 20 įmonių, kurių gamybos pajėgumai viršija 10 000 tonų, daugiausia platinamos Šandongo, Hebei, Čongčingo ir Dziangsu, Džedziango, Šanchajaus ir kitur.

3. Poreikis:

2011 m. Kinijos CMC gamybos pajėgumai siekė apie 300 000 tonų. Augant aukštos kokybės celiuliozės eterių paklausai tokiose pramonės šakose kaip medicina, maistas ir kasdienės chemijos produktai, didėja ir kitų celiuliozės eterių produktų, išskyrus CMC, paklausa vidaus rinkoje. MC/HPMC gamybos pajėgumai siekia apie 120 000 tonų, o HEC – apie 20 000 tonų. PAC vis dar yra reklamos ir taikymo Kinijoje etape. Plėtojant didelius jūrinius naftos telkinius ir statybinių medžiagų, maisto, chemijos ir kitas pramonės šakas, PAC kiekis ir sritis kasmet didėja ir plečiasi, o gamybos pajėgumai viršija 10 000 tonų.

4. Klasifikacija:

Pagal pakaitų cheminės struktūros klasifikaciją juos galima suskirstyti į anijoninius, katijoninius ir nejoninius eterius. Priklausomai nuo naudojamo eterinimo agento, yra metilceliuliozė, hidroksietilmetilceliuliozė, karboksimetilceliuliozė, etilceliuliozė, benzilceliuliozė, hidroksietilceliuliozė, hidroksipropilmetilceliuliozė, cianoetilceliuliozė, benzilcianoetilceliuliozė, karboksimetilhidroksietilceliuliozė, fenilceliuliozė ir kt. Metilceliuliozė ir etilceliuliozė yra praktiškesnės.

Metilceliuliozė:

Rafinuotai medvilnei apdorojus šarmu, vykstant eilei reakcijų su metano chloridu kaip eterinimo agentu, susidaro celiuliozės eteris. Paprastai pakeitimo laipsnis yra 1,6–2,0, o tirpumas taip pat skiriasi priklausomai nuo pakeitimo laipsnio. Jis priklauso nejoniniams celiuliozės eteriams.

(1) Metilceliuliozė tirpsta šaltame vandenyje ir sunkiai tirpsta karštame vandenyje. Jos vandeninis tirpalas yra labai stabilus pH = 3–12 intervale. Ji gerai suderinama su krakmolu, guaro derva ir kt. bei daugeliu paviršinio aktyvumo medžiagų. Kai temperatūra pasiekia želatinizacijos temperatūrą, prasideda želatinizacijos procesas.

(2) Metilceliuliozės vandens sulaikymas priklauso nuo jos pridėto kiekio, klampumo, dalelių dydžio ir tirpimo greičio. Paprastai, jei pridėtas kiekis yra didelis, smulkumas mažas, o klampumas didelis, vandens sulaikymo greitis yra didelis. Iš jų didžiausią įtaką vandens sulaikymo greičiui turi pridėtas kiekis, o klampumo lygis nėra tiesiogiai proporcingas vandens sulaikymo greičiui. Tirpimo greitis daugiausia priklauso nuo celiuliozės dalelių paviršiaus modifikavimo laipsnio ir dalelių smulkumo. Iš minėtų celiuliozės eterių metilceliuliozė ir hidroksipropilmetilceliuliozė pasižymi didesniu vandens sulaikymo greičiu.

(3) Temperatūros pokyčiai gali smarkiai paveikti metilceliuliozės vandens sulaikymą. Paprastai kuo aukštesnė temperatūra, tuo blogesnis vandens sulaikymas. Jei skiedinio temperatūra viršija 40 °C, metilceliuliozės vandens sulaikymas gerokai sumažėja, o tai smarkiai paveikia skiedinio konstrukciją.

(4)Metilceliuliozėdaro didelę įtaką skiedinio darbingumui ir sukibimui. „Sukibimas“ čia reiškia sukibimo jėgą, jaučiamą tarp darbuotojo įrankio ir sienos pagrindo, t. y. skiedinio atsparumą šlyčiai. Sukibimas yra didelis, skiedinio atsparumas šlyčiai yra didelis, o darbuotojams reikalingas stiprumas naudojimo procese taip pat yra didelis, o skiedinio konstrukcinės savybės yra prastos. Metilceliuliozės sukibimas celiuliozės eterio produktuose yra vidutinio lygio.

Hidroksipropilmetilceliuliozė:

Hidroksipropilmetilceliuliozė yra celiuliozės rūšis, kurios gamyba ir vartojimas sparčiai auga. Tai nejoninis celiuliozės mišrus eteris, pagamintas iš rafinuotos medvilnės po šarminimo, naudojant propileno oksidą ir metilchloridą kaip eterinimo agentus, per seriją reakcijų. Pakeitimo laipsnis paprastai yra 1,2–2,0. Jos savybės skiriasi priklausomai nuo metoksilo ir hidroksipropilo kiekio santykio.

(1) Hidroksipropilmetilceliuliozė lengvai tirpsta šaltame vandenyje ir sunkiai tirpsta karštame vandenyje. Tačiau jos stingimo temperatūra karštame vandenyje yra gerokai aukštesnė nei metilceliuliozės. Tirpumas šaltame vandenyje taip pat yra gerokai geresnis, palyginti su metilceliulioze.

(2) Hidroksipropilmetilceliuliozės klampumas yra susijęs su jos molekuline mase, ir kuo didesnė molekulinė masė, tuo didesnis klampumas. Temperatūra taip pat turi įtakos jos klampumui, kylant temperatūrai, klampumas mažėja. Tačiau didelės klampos ir temperatūros įtaka yra mažesnė nei metilceliuliozės. Jos tirpalas yra stabilus laikant kambario temperatūroje.

(3) Hidroksipropilmetilceliuliozės vandens sulaikymas priklauso nuo jos įpylimo kiekio, klampumo ir kt., o jos vandens sulaikymo greitis, esant tokiam pačiam įpylimo kiekiui, yra didesnis nei metilceliuliozės.

(4)Hidroksipropilmetilceliuliozėyra atsparus rūgštims ir šarmams, o jo vandeninis tirpalas yra labai stabilus pH = 2–12 diapazone. Kaustinė soda ir kalkių vanduo mažai veikia jo veikimą, tačiau šarmai gali pagreitinti jo tirpimą ir šiek tiek padidinti klampumą. Hidroksipropilmetilceliuliozė yra atspari įprastoms druskoms, tačiau esant didelei druskos tirpalo koncentracijai, hidroksipropilmetilceliuliozės tirpalo klampumas linkęs didėti.

(5) Hidroksipropilmetilceliuliozė gali būti maišoma su vandenyje tirpiais polimeriniais junginiais, tokiais kaip polivinilo alkoholis, krakmolo eteris, augalinė derva ir kt., kad susidarytų vienodas ir didesnio klampumo tirpalas.

(6) Hidroksipropilmetilceliuliozė yra atsparesnė fermentams nei metilceliuliozė, o jos tirpalą fermentai skaido rečiau nei metilceliuliozės tirpalą.

(7) Hidroksipropilmetilceliuliozės sukibimas su skiedinio konstrukcija yra geresnis nei metilceliuliozės.

Hidroksietilceliuliozė:

Jis pagamintas iš rafinuotos medvilnės, apdorotos šarmu ir reaguojančios su etileno oksidu kaip eterinimo agentu izopropanolio akivaizdoje. Jo pakeitimo laipsnis paprastai yra 1,5–2,0. Jis pasižymi stipriu hidrofiliškumu ir lengvai sugeria drėgmę.

(1) Hidroksietilceliuliozė tirpsta šaltame vandenyje, bet sunkiai tirpsta karštame vandenyje. Jos tirpalas yra stabilus aukštoje temperatūroje, nesudaro stingulio. Ją galima ilgą laiką naudoti skiedinyje aukštoje temperatūroje, tačiau jos vandens sulaikymas yra mažesnis nei metilceliuliozės.

(2) Hidroksietilceliuliozė yra atspari bendroms rūgštims ir šarmams, o šarmai gali pagreitinti jos tirpimą ir šiek tiek padidinti klampumą. Jos dispersiškumas vandenyje yra šiek tiek blogesnis nei metilceliuliozės ir hidroksipropilmetilceliuliozės.

(3) Hidroksietilceliuliozė pasižymi geromis savybėmis, apsaugančiomis nuo skiedinio sulinkimo, tačiau cemento džiūvimo laikas yra ilgesnis.

(4) Kai kurių vietinių įmonių gaminamos hidroksietilceliuliozės našumas yra akivaizdžiai mažesnis nei metilceliuliozės dėl didelio vandens kiekio ir didelio pelenų kiekio.

(5) Hidroksietilceliuliozės vandeninio tirpalo miltligė yra gana rimta problema. Esant maždaug 40 °C temperatūrai, miltligė gali atsirasti per 3–5 dienas ir paveikti tirpalo veikimą.

Karboksimetilceliuliozė:

Joninės celiuliozės eteris gaminamas iš natūralių pluoštų (medvilnės ir kt.), apdorotų šarmais, naudojant natrio monochloracetatą kaip eterinimo agentą ir atliekant keletą reakcijos apdorojimų. Pakeitimo laipsnis paprastai yra 0,4–1,4, o jo veikimui didelę įtaką daro pakeitimo laipsnis.

(1) Karboksimetilceliuliozė yra higroskopiškesnė ir, laikant įprastomis sąlygomis, joje bus daugiau vandens.

(2) Karboksimetilceliuliozės vandeninis tirpalas nesudaro gelio, o klampumas mažėja kylant temperatūrai. Kai temperatūra viršija 50 °C, klampumas tampa negrįžtamas.

(3) Jo stabilumui didelę įtaką daro pH. Paprastai jį galima naudoti gipso pagrindu pagamintame skiedinyje, bet ne cemento pagrindu pagamintame skiedinyje. Esant stipriam šarmingumui, jis praranda klampumą.

(4) Jo vandens sulaikymas yra daug mažesnis nei metilceliuliozės. Jis lėtina gipso pagrindo skiedinio gipso ...

Celiuliozės alkilo eteris:

Tipiniai pavyzdžiai yra metilceliuliozė ir etilceliuliozė. Pramoninėje gamyboje metilchloridas arba etilchloridas paprastai naudojamas kaip eterinimo agentas, o reakcija yra tokia:

Formulėje R reiškia CH3 arba C2H5. Šarmo koncentracija turi įtakos ne tik eterinimo laipsniui, bet ir alkilhalogenidų sunaudojimui. Kuo mažesnė šarmo koncentracija, tuo stipresnė alkilhalogenido hidrolizė. Norint sumažinti eterinimo agento sunaudojimą, reikia padidinti šarmo koncentraciją. Tačiau kai šarmo koncentracija per didelė, sumažėja celiuliozės brinkimo efektas, o tai nepalanku eterinimo reakcijai, todėl sumažėja eterinimo laipsnis. Šiuo tikslu reakcijos metu galima įpilti koncentruoto arba kieto šarmo. Reaktoriuje turėtų būti geras maišymo ir plėšymo įtaisas, kad šarmas būtų tolygiai paskirstytas. Metilceliuliozė plačiai naudojama kaip tirštiklis, klijai ir apsauginis koloidas ir kt. Ji taip pat gali būti naudojama kaip dispergentas emulsijos polimerizacijai, sėklų rišiklis, tekstilės srutos, maisto ir kosmetikos priedas, medicininiai klijai, vaistų dangų medžiaga, naudojama latekso dažuose, spausdinimo dažuose, keramikos gamyboje ir maišoma su cementu. Naudojama stingimo laikui kontroliuoti ir pradiniam stiprumui padidinti ir kt. Etilceliuliozės produktai pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu, lankstumu, atsparumu karščiui ir šalčiui. Mažai pakeista etilo celiuliozė tirpsta vandenyje ir praskiestuose šarminiuose tirpaluose, o daug pakeista – daugumoje organinių tirpiklių. Ji gerai suderinama su įvairiomis dervomis ir plastifikatoriais. Ji gali būti naudojama plastikams, plėvelėms, lakams, klijams, lateksui ir vaistų dangų medžiagoms gaminti ir kt. Hidroksialkilo grupių įvedimas į celiuliozės alkilo eterius gali pagerinti jo tirpumą, sumažinti jautrumą druskingumui, padidinti stingimo temperatūrą ir pagerinti karšto lydymosi savybes ir kt. Šių savybių pokyčio laipsnis priklauso nuo pakaitų pobūdžio ir alkilo bei hidroksialkilo grupių santykio.

Celiuliozės hidroksialkilo eteris:

Tipiniai jų pavyzdžiai yra hidroksietilceliuliozė ir hidroksipropilceliuliozė. Eterinimo agentai yra epoksidai, tokie kaip etileno oksidas ir propileno oksidas. Kaip katalizatorius naudojama rūgštis arba bazė. Pramoninė gamyba vyksta šarminės celiuliozės reakcijoje su eterinimo agentu:hidroksietilceliuliozėDidelės pakeitimo vertės hidroksipropilceliuliozė tirpsta tiek šaltame, tiek karštame vandenyje. Didelės pakeitimo vertės hidroksipropilceliuliozė tirpsta tik šaltame, bet ne karštame vandenyje. Hidroksietilceliuliozė gali būti naudojama kaip tirštiklis latekso dangoms, tekstilės marginimo ir dažymo pastoms, popieriaus klijams, klijams ir apsauginiams koloidams. Hidroksipropilceliuliozės naudojimas yra panašus į hidroksietilceliuliozės. Mažos pakeitimo vertės hidroksipropilceliuliozė gali būti naudojama kaip farmacinė pagalbinė medžiaga, kuri gali turėti ir rišamųjų, ir skaidamųjų savybių.

Karboksimetilceliuliozė, angliška santrumpa CMC, paprastai yra natrio druskos pavidalu. Eterinimo agentas yra monochloracto rūgštis, o reakcija yra tokia:

Karboksimetilceliuliozė yra plačiausiai naudojamas vandenyje tirpus celiuliozės eteris. Anksčiau ji daugiausia buvo naudojama kaip gręžimo skystis, tačiau dabar ji buvo išplėsta ir naudojama kaip ploviklių, drabužių suspensijų, latekso dažų, kartono ir popieriaus dangų ir kt. priedas. Gryna karboksimetilceliuliozė gali būti naudojama maisto produktuose, medicinoje, kosmetikoje, taip pat kaip klijai keramikai ir liejiniams.

Polianioninė celiuliozė (PAC) yra joninis celiuliozės eteris ir yra aukštos klasės karboksimetilceliuliozės (CMC) pakaitalas. Tai balti, balkšvi arba šiek tiek gelsvi milteliai arba granulės, netoksiški, beskoniai, lengvai tirpstantys vandenyje ir sudarantys skaidrų tirpalą su tam tikru klampumu, pasižymintys geresniu atsparumu karščiui ir druskoms, bei stipriomis antibakterinėmis savybėmis. Nesukelia pelėsio ir nesuyra. Ji pasižymi dideliu grynumu, dideliu pakeitimo laipsniu ir tolygiu pakaitų pasiskirstymu. Ji gali būti naudojama kaip rišiklis, tirštiklis, reologijos modifikatorius, skysčių nuostolių mažinimo priemonė, suspensijos stabilizatorius ir kt. Polianioninė celiuliozė (PAC) plačiai naudojama visose pramonės šakose, kuriose galima naudoti CMC, o tai gali gerokai sumažinti dozę, palengvinti naudojimą, užtikrinti geresnį stabilumą ir atitikti aukštesnius proceso reikalavimus.

Cianoetilceliuliozė yra celiuliozės ir akrilnitrilo reakcijos produktas, susidarantis katalizuojant šarmą.

Cianoetilceliuliozė pasižymi didele dielektrine konstanta ir mažu nuostolių koeficientu, todėl gali būti naudojama kaip dervos matrica fosforo ir elektroliuminescencinėms lempoms. Mažai pakeista cianoetilceliuliozė gali būti naudojama kaip izoliacinis popierius transformatoriams.

Buvo pagaminti aukštesniųjų riebalų alkoholių eteriai, alkenilo eteriai ir aromatinių alkoholių celiuliozės eteriai, tačiau praktikoje jie nebuvo naudojami.

Celiuliozės eterio paruošimo metodus galima suskirstyti į vandens terpės metodą, tirpiklio metodą, minkymo metodą, srutos metodą, dujų-kietos fazės metodą, skystosios fazės metodą ir aukščiau išvardytų metodų derinį.

5. Paruošimo principas:

Didelės α-celiuliozės koncentracijos celiuliozė mirkoma šarminiame tirpale, kad ją išbrinkintų, taip suardytų daugiau vandenilinių jungčių, palengvintų reagentų difuziją ir susidarytų šarminė celiuliozė, o tada reaguoja su eterinimo agentu ir gauna celiuliozės eterį. Eterinimo agentai apima angliavandenilių halogenidus (arba sulfatus), epoksidus ir α bei β nesočiuosius junginius su elektronų akceptoriais.

6. Pagrindinis našumas:

Įmaišos vaidina pagrindinį vaidmenį gerinant sauso statybinio skiedinio eksploatacines savybes ir sudaro daugiau nei 40 % sauso statybinio skiedinio medžiagų kainos. Didelę dalį įmaišų vidaus rinkoje tiekia užsienio gamintojai, o tiekėjas taip pat pateikia ir etaloninę produkto dozę. Dėl to sauso statybinio skiedinio produktų kaina išlieka didelė, ir sunku populiarinti įprastus mūro ir tinkavimo skiedinius, kurių kiekis ir asortimentas didelis. Aukštos klasės rinkos produktus kontroliuoja užsienio įmonės, o sauso statybinio skiedinio gamintojai gauna mažą pelną ir yra prastai įperkamos kainos; įmaišų naudojimui trūksta sistemingų ir tikslingų tyrimų, aklai vadovaujamasi užsienio formulėmis.

Vandenį sulaikanti medžiaga yra pagrindinė priemaiša, gerinanti sauso mišinio vandens sulaikymo savybes, taip pat viena iš pagrindinių priedų, lemiančių sauso mišinio kainą. Pagrindinė celiuliozės eterio funkcija yra vandens sulaikymas.

Celiuliozės eteris yra bendrinis terminas, apibūdinantis produktų seriją, gaunamą šarminės celiuliozės ir eterinimo agento reakcijos metu tam tikromis sąlygomis. Šarminė celiuliozė pakeičiama skirtingais eterinimo agentais, siekiant gauti skirtingus celiuliozės eterius. Pagal pakaitų jonizacijos savybes celiuliozės eterius galima suskirstyti į dvi kategorijas: joninius (pvz., karboksimetilceliuliozė) ir nejoninius (pvz., metilceliuliozė). Pagal pakaitų tipą celiuliozės eterius galima suskirstyti į monoeterius (pvz., metilceliuliozė) ir mišrius eterius (pvz., hidroksipropilmetilceliuliozė). Pagal skirtingą tirpumą jis gali būti suskirstytas į tirpumą vandenyje (pvz., hidroksietilceliuliozė) ir tirpumą organiniuose tirpikliuose (pvz., etilo celiuliozė). Sausai sumaišytas skiedinys daugiausia yra vandenyje tirpi celiuliozė, o vandenyje tirpi celiuliozė skirstoma į greito tirpimo ir paviršiniu būdu apdorotą uždelsto tirpimo tipą.

Celiuliozės eterio veikimo mechanizmas skiedinyje yra toks:

(1) Po to, kaiceliuliozės eterisSkiedinyje ištirpus vandenyje, dėl paviršiaus aktyvumo užtikrinamas efektyvus ir tolygus cementinės medžiagos pasiskirstymas sistemoje, o celiuliozės eteris, kaip apsauginis koloidas, „apgaubia“ kietąsias daleles ir ant jo išorinio paviršiaus susidaro tepimo plėvelės sluoksnis, kuris padaro skiedinio sistemą stabilesnę, taip pat pagerina skiedinio takumą maišymo metu ir konstrukcijos lygumą.

(2) Dėl savo molekulinės struktūros celiuliozės eterio tirpalas neleidžia lengvai prarasti skiedinyje esančios drėgmės ir palaipsniui ją atpalaiduoja per ilgą laiką, suteikdamas skiediniui gerą vandens sulaikymą ir tinkamumą naudoti.