Kas ir celulozes ēteris?

Celulozes ēterisir polimēru savienojums ar ētera struktūru, kas izgatavots no celulozes. Katrs glikozila gredzens celulozes makromolekulā satur trīs hidroksilgrupas: primāro hidroksilgrupu pie sestā oglekļa atoma, sekundāro hidroksilgrupu pie otrā un trešā oglekļa atoma, un ūdeņradis hidroksilgrupā ir aizstāts ar ogļūdeņraža grupu, veidojot celulozes ētera atvasinājumus. Tas ir produkts, kurā celulozes polimēra hidroksilgrupas ūdeņradis ir aizstāts ar ogļūdeņraža grupu. Celuloze ir polihidroksipolimēru savienojums, kas nešķīst, ne kūst. Pēc ēterifikācijas celuloze šķīst ūdenī, atšķaidītā sārmu šķīdumā un organiskajā šķīdinātājā, un tai piemīt termoplastiskums.

Celuloze ir polihidroksipolimēru savienojums, kas nešķīst, ne kūst. Pēc ēterifikācijas celuloze šķīst ūdenī, atšķaidītā sārmu šķīdumā un organiskajā šķīdinātājā, un tai piemīt termoplastiskums.

1.Daba:

Celulozes šķīdība pēc ēterifikācijas ievērojami mainās. To var šķīdināt ūdenī, atšķaidītā skābē, atšķaidītā sārmā vai organiskajā šķīdinātājā. Šķīdība galvenokārt ir atkarīga no trim faktoriem: (1) ēterifikācijas procesā ieviesto grupu īpašībām, jo ​​lielāka grupa, jo zemāka šķīdība un jo spēcīgāka ieviestās grupas polaritāte, jo vieglāk celulozes ēteris šķīst ūdenī; (2) aizvietošanas pakāpe un ēterificēto grupu sadalījums makromolekulā. Lielāko daļu celulozes ēteru var šķīdināt ūdenī tikai ar noteiktu aizvietošanas pakāpi, un aizvietošanas pakāpe ir no 0 līdz 3; (3) celulozes ētera polimerizācijas pakāpe, jo augstāka polimerizācijas pakāpe, jo mazāk šķīst; Jo zemāka aizvietošanas pakāpe, ko var šķīdināt ūdenī, jo plašāks ir diapazons. Ir daudz dažādu celulozes ēteru ar izcilu veiktspēju, un tos plaši izmanto būvniecībā, cementa, naftas, pārtikas, tekstila, mazgāšanas līdzekļu, krāsu, medicīnas, papīra ražošanas, elektronisko komponentu un citās nozarēs.

2. Izstrādāt:

Ķīna ir pasaulē lielākā celulozes ētera ražotāja un patērētāja, un tās vidējais gada pieauguma temps pārsniedz 20 %. Saskaņā ar provizorisko statistiku, Ķīnā ir aptuveni 50 celulozes ētera ražošanas uzņēmumu, celulozes ētera nozares projektētā ražošanas jauda pārsniedz 400 000 tonnu, un aptuveni 20 uzņēmumu ar vairāk nekā 10 000 tonnu saražoto, galvenokārt Šaņdunā, Hebejā, Čuncjinā un Dzjansu, Džedzjanā, Šanhajā un citur.

3. Nepieciešamība:

2011. gadā Ķīnas CMC ražošanas jauda bija aptuveni 300 000 tonnu. Pieaugot pieprasījumam pēc augstas kvalitātes celulozes ēteriem tādās nozarēs kā medicīna, pārtika un ikdienas ķīmiskās vielas, pieaug arī iekšzemes pieprasījums pēc citiem celulozes ētera produktiem, kas nav CMC. MC/HPMC ražošanas jauda ir aptuveni 120 000 tonnu, bet HEC - aptuveni 20 000 tonnu. PAC joprojām ir reklamēšanas un pielietošanas stadijā Ķīnā. Attīstoties lieliem naftas atradnēm jūrā un būvmateriālu, pārtikas, ķīmiskās un citās nozarēs, PAC daudzums un ieguves joma pieaug un paplašinās gadu no gada, un ražošanas jauda pārsniedz 10 000 tonnu.

4. Klasifikācija:

Saskaņā ar aizvietotāju ķīmiskās struktūras klasifikāciju tos var iedalīt anjonu, katjonu un nejonu ēteros. Atkarībā no izmantotā ēterifikācijas aģenta, ir metilceluloze, hidroksietilmetilceluloze, karboksimetilceluloze, etilceluloze, benzilceluloze, hidroksietilceluloze, hidroksipropilmetilceluloze, cianoetilceluloze, benzilcianoetilceluloze, karboksimetilhidroksietilceluloze un fenilceluloze utt. Metilceluloze un etilceluloze ir praktiskākas.

Metilceluloze:

Pēc tam, kad rafinēta kokvilna ir apstrādāta ar sārmu, celulozes ēteris, izmantojot virkni reakciju ar metāna hlorīdu kā ēterifikācijas aģentu, tiek iegūts. Parasti aizvietošanas pakāpe ir 1,6–2,0, un šķīdība atšķiras atkarībā no aizvietošanas pakāpes. Tas pieder pie nejonu celulozes ētera.

(1) Metilceluloze šķīst aukstā ūdenī un karstā ūdenī to būs grūti izšķīdināt. Tās ūdens šķīdums ir ļoti stabils pH diapazonā no 3 līdz 12. Tai ir laba saderība ar cieti, guāra sveķiem utt. un daudzām virsmaktīvajām vielām. Kad temperatūra sasniedz želejveida veidošanās temperatūru, notiek želejveida veidošanās.

(2) Metilcelulozes ūdens aizture ir atkarīga no tās pievienošanas daudzuma, viskozitātes, daļiņu izmēra un šķīšanas ātruma. Parasti, ja pievienošanas daudzums ir liels, smalkums ir mazs un viskozitāte ir liela, ūdens aizture ir augsta. Pievienojuma daudzumam ir vislielākā ietekme uz ūdens aiztures ātrumu, un viskozitātes līmenis nav tieši proporcionāls ūdens aiztures ātrumam. Šķīdināšanas ātrums galvenokārt ir atkarīgs no celulozes daļiņu virsmas modifikācijas pakāpes un daļiņu smalkuma. No iepriekš minētajiem celulozes ēteriem metilcelulozei un hidroksipropilmetilcelulozei ir augstāks ūdens aiztures ātrums.

(3) Temperatūras izmaiņas var nopietni ietekmēt metilcelulozes ūdens noturību. Parasti, jo augstāka temperatūra, jo sliktāka ir ūdens noturība. Ja javas temperatūra pārsniedz 40°C, metilcelulozes ūdens noturība ievērojami samazināsies, nopietni ietekmējot javas konstrukciju.

(4)Metilcelulozebūtiski ietekmē javas apstrādājamību un kohēziju. Ar "adhēziju" šeit tiek apzīmēts saķeres spēks, kas jūtams starp darbinieka uzklāšanas instrumentu un sienas pamatni, tas ir, javas bīdes pretestību. Adhēzija ir augsta, javas bīdes pretestība ir liela, un arī darbiniekiem lietošanas procesā nepieciešamā izturība ir liela, un javas konstrukcijas veiktspēja ir slikta. Metilcelulozes kohēzija celulozes ētera produktos ir vidēja līmeņa.

Hidroksipropilmetilceluloze:

Hidroksipropilmetilceluloze ir celulozes veids, kura ražošana un patēriņš strauji pieaug. Tā ir nejonu celulozes jaukta ētera masa, kas iegūta no rafinētas kokvilnas pēc sārmināšanas, izmantojot propilēnoksīdu un metilhlorīdu kā ēterifikācijas aģentu, izmantojot virkni reakciju. Aizvietošanas pakāpe parasti ir 1,2–2,0. Tās īpašības mainās atkarībā no metoksilgrupu satura attiecības ar hidroksipropilgrupu saturu.

(1) Hidroksipropilmetilceluloze viegli šķīst aukstā ūdenī, un tai būs grūtības šķīst karstā ūdenī. Taču tās želejveida veidošanās temperatūra karstā ūdenī ir ievērojami augstāka nekā metilcelulozei. Arī šķīdība aukstā ūdenī ir ievērojami labāka nekā metilcelulozei.

(2) Hidroksipropilmetilcelulozes viskozitāte ir saistīta ar tās molekulmasu, un jo lielāka molekulmasa, jo lielāka viskozitāte. Temperatūra ietekmē arī tās viskozitāti, palielinoties temperatūrai, viskozitāte samazinās. Tomēr tās augstās viskozitātes un temperatūras ietekme ir mazāka nekā metilcelulozei. Tās šķīdums ir stabils, uzglabājot istabas temperatūrā.

(3) Hidroksipropilmetilcelulozes ūdens aizture ir atkarīga no tās pievienošanas daudzuma, viskozitātes utt., un tās ūdens aiztures ātrums pie tāda paša pievienošanas daudzuma ir augstāks nekā metilcelulozei.

(4)HidroksipropilmetilcelulozeIr stabils pret skābēm un sārmiem, un tā ūdens šķīdums ir ļoti stabils pH diapazonā no 2 līdz 12. Kaustiskajai sodai un kaļķūdenim ir maza ietekme uz tā veiktspēju, bet sārmi var paātrināt tā šķīšanu un nedaudz palielināt tā viskozitāti. Hidroksipropilmetilceluloze ir stabila pret parastajiem sāļiem, bet, ja sāls šķīduma koncentrācija ir augsta, hidroksipropilmetilcelulozes šķīduma viskozitāte mēdz palielināties.

(5) Hidroksipropilmetilcelulozi var sajaukt ar ūdenī šķīstošiem polimēru savienojumiem, lai izveidotu vienmērīgu un augstākas viskozitātes šķīdumu, piemēram, polivinilspirtu, cietes ēteri, augu gumiju utt.

(6) Hidroksipropilmetilcelulozei ir labāka enzīmu izturība nekā metilcelulozei, un tās šķīdumu enzīmi noārda retāk nekā metilcelulozi.

(7) Hidroksipropilmetilcelulozes saķere ar javas konstrukciju ir augstāka nekā metilcelulozei.

Hidroksietilceluloze:

Tas ir izgatavots no rafinētas kokvilnas, kas apstrādāta ar sārmu un reaģē ar etilēnoksīdu kā ēterifikācijas līdzekli izopropanola klātbūtnē. Tā aizvietošanas pakāpe parasti ir 1,5–2,0. Tam ir spēcīga hidrofilitāte un tas viegli absorbē mitrumu.

(1) Hidroksietilceluloze šķīst aukstā ūdenī, bet karstā ūdenī to ir grūti izšķīdināt. Tās šķīdums ir stabils augstā temperatūrā, neveidojot želejveida formu. To var ilgstoši izmantot javā augstā temperatūrā, taču tās ūdens aizture ir zemāka nekā metilcelulozei.

(2) Hidroksietilceluloze ir izturīga pret vispārējām skābēm un sārmiem, un sārmi var paātrināt tās šķīšanu un nedaudz palielināt tās viskozitāti. Tās disperģējamība ūdenī ir nedaudz sliktāka nekā metilcelulozei un hidroksipropilmetilcelulozei.

(3) Hidroksietilcelulozei ir labas pretslīdes īpašības javai, bet tai ir ilgāks aizkavēšanās laiks cementam.

(4) Dažu vietējo uzņēmumu ražotās hidroksietilcelulozes veiktspēja acīmredzami ir zemāka nekā metilcelulozei, jo tai ir augsts ūdens saturs un augsts pelnu saturs.

(5) Hidroksietilcelulozes ūdens šķīduma pelējums ir diezgan nopietna problēma. Aptuveni 40°C temperatūrā pelējums var parādīties 3 līdz 5 dienu laikā, kas ietekmēs tā darbību.

Karboksimetilceluloze:

Joniskā celulozes ēteris tiek ražots no dabīgām šķiedrām (kokvilnas u.c.) pēc sārmu apstrādes, izmantojot nātrija monohloracetātu kā ēterifikācijas līdzekli un veicot virkni reakcijas apstrādi. Aizvietošanas pakāpe parasti ir 0,4–1,4, un tā darbību lielā mērā ietekmē aizvietošanas pakāpe.

(1) Karboksimetilceluloze ir higroskopiskāka, un, uzglabājot parastos apstākļos, tā saturēs vairāk ūdens.

(2) Karboksimetilcelulozes ūdens šķīdums neveido želeju, un viskozitāte samazinās, palielinoties temperatūrai. Ja temperatūra pārsniedz 50°C, viskozitāte kļūst neatgriezeniska.

(3) Tā stabilitāti lielā mērā ietekmē pH līmenis. Parasti to var izmantot ģipša javā, bet ne cementa javā. Ja tā ir ļoti sārmaina, tā zaudē viskozitāti.

(4) Tās ūdens saglabāšanas spēja ir daudz zemāka nekā metilcelulozei. Tai ir aizkavējoša iedarbība uz ģipša bāzes javu un tā stiprības samazināšanās. Tomēr karboksimetilcelulozes cena ir ievērojami zemāka nekā metilcelulozei.

Celulozes alkila ēteris:

Reprezentatīvie piemēri ir metilceluloze un etilceluloze. Rūpnieciskajā ražošanā metilhlorīdu vai etilhlorīdu parasti izmanto kā ēterifikācijas reaģentu, un reakcija ir šāda:

Formulā R apzīmē CH3 vai C2H5. Sārmu koncentrācija ietekmē ne tikai ēterifikācijas pakāpi, bet arī alkilhalogenīdu patēriņu. Jo zemāka sārmu koncentrācija, jo spēcīgāka ir alkilhalogenīda hidrolīze. Lai samazinātu ēterificējošā aģenta patēriņu, sārmu koncentrācija ir jāpalielina. Tomēr, ja sārmu koncentrācija ir pārāk augsta, celulozes uzbriešanas efekts samazinās, kas neveicina ēterifikācijas reakciju, un līdz ar to samazinās ēterifikācijas pakāpe. Šim nolūkam reakcijas laikā var pievienot koncentrētus sārmus vai cietus sārmus. Reaktoram jābūt aprīkotam ar labu maisīšanas un plēšanas ierīci, lai sārmi varētu vienmērīgi sadalīties. Metilceluloze tiek plaši izmantota kā biezinātājs, līmviela un aizsargkoloīds utt. To var izmantot arī kā disperģētāju emulsijas polimerizācijā, saistvielu disperģētāju sēklām, tekstila suspensiju, piedevu pārtikai un kosmētikai, medicīnisko līmi, zāļu pārklājuma materiālu, kā arī lateksa krāsās, tipogrāfijas krāsās, keramikas ražošanā un sajaucot ar cementu. To izmanto, lai kontrolētu sacietēšanas laiku un palielinātu sākotnējo stiprību utt. Etilcelulozes produktiem ir augsta mehāniskā izturība, elastība, karstumizturība un aukstumizturība. Zema aizvietotības etilceluloze šķīst ūdenī un atšķaidītos sārmainos šķīdumos, bet augsta aizvietotības līmeņa produkti šķīst lielākajā daļā organisko šķīdinātāju. Tai ir laba saderība ar dažādiem sveķiem un plastifikatoriem. To var izmantot plastmasas, plēvju, laku, līmju, lateksa un zāļu pārklājuma materiālu ražošanā utt. Hidroksialkilgrupu ievadīšana celulozes alkilēteros var uzlabot tā šķīdību, samazināt tā jutību pret sālīšanu, palielināt želejveida veidošanās temperatūru un uzlabot karstās kausēšanas īpašības utt. Iepriekš minēto īpašību izmaiņu pakāpe mainās atkarībā no aizvietotāju veida un alkilgrupu un hidroksialkilgrupu attiecības.

Celulozes hidroksialkilēteris:

Reprezentatīvie ir hidroksietilceluloze un hidroksipropilceluloze. Ēterificējošie reaģenti ir epoksīdi, piemēram, etilēnoksīds un propilēnoksīds. Kā katalizatoru izmanto skābi vai bāzi. Rūpnieciskā ražošana ir sārmainās celulozes reakcija ar ēterificēšanas aģentu:hidroksietilcelulozear augstu aizvietošanas vērtību šķīst gan aukstā, gan karstā ūdenī. Hidroksipropilceluloze ar augstu aizvietošanas vērtību šķīst tikai aukstā ūdenī, bet ne karstā ūdenī. Hidroksietilcelulozi var izmantot kā biezinātāju lateksa pārklājumiem, tekstila apdrukas un krāsošanas pastām, papīra līmēšanas materiāliem, līmēm un aizsargkoloīdiem. Hidroksipropilcelulozes lietošana ir līdzīga hidroksietilcelulozes lietošanai. Hidroksipropilcelulozi ar zemu aizvietošanas vērtību var izmantot kā farmaceitisku palīgvielu, kurai var būt gan saistošas, gan sairšanas īpašības.

Karboksimetilceluloze, angļu saīsinājums CMC, parasti pastāv nātrija sāls veidā. Ēterificējošais līdzeklis ir monohloretiķskābe, un reakcija ir šāda:

Karboksimetilceluloze ir visplašāk izmantotais ūdenī šķīstošais celulozes ēteris. Agrāk to galvenokārt izmantoja kā urbšanas dubļus, bet tagad to izmanto arī kā piedevu mazgāšanas līdzekļiem, apģērbu suspensijām, lateksa krāsām, kartona un papīra pārklājumiem utt. Tīru karboksimetilcelulozi var izmantot pārtikā, medicīnā, kosmētikā, kā arī kā līmi keramikai un veidnēm.

Polianjoniskā celuloze (PAC) ir jonu celulozes ēteris un augstas klases karboksimetilcelulozes (CMC) aizstājējprodukts. Tas ir balts, gandrīz balts vai viegli dzeltens pulveris vai granulas, netoksisks, bez garšas, viegli šķīst ūdenī, veidojot caurspīdīgu šķīdumu ar noteiktu viskozitāti, tam ir labāka karstumizturības stabilitāte un sāls izturība, kā arī spēcīgas antibakteriālas īpašības. Neveido pelējumu un nebojājas. Tai piemīt augsta tīrības pakāpe, augsta aizvietošanas pakāpe un vienmērīgs aizvietotāju sadalījums. To var izmantot kā saistvielu, biezinātāju, reoloģijas modifikatoru, šķidruma zuduma samazinātu, suspensijas stabilizatoru utt. Polianjoniskā celuloze (PAC) tiek plaši izmantota visās nozarēs, kur var pielietot CMC, kas var ievērojami samazināt devu, atvieglot lietošanu, nodrošināt labāku stabilitāti un atbilst augstākām procesa prasībām.

Cianoetilceluloze ir celulozes un akrilnitrila reakcijas produkts sārmu katalīzē.

Cianoetilcelulozei ir augsta dielektriskā konstante un zems zudumu koeficients, un to var izmantot kā sveķu matricu fosfora un elektroluminiscējošām lampām. Mazaizvietotu cianoetilcelulozi var izmantot kā izolācijas papīru transformatoriem.

Ir sagatavoti celulozes augstāko taukskābju spirtu ēteri, alkenilēteri un aromātisko spirtu ēteri, taču tie praksē nav izmantoti.

Celulozes ētera sagatavošanas metodes var iedalīt ūdens vides metodē, šķīdinātāja metodē, mīcīšanas metodē, suspensijas metodē, gāzes-cietvielas metodē, šķidrās fāzes metodē un iepriekš minēto metožu kombinācijā.

5. Sagatavošanas princips:

Augstas α-celulozes celulozi iemērc sārmainā šķīdumā, lai to uzbriestu, tādējādi noārdot vairāk ūdeņraža saišu, veicinot reaģentu difūziju un veidojot sārmainu celulozi, un pēc tam reaģē ar ēterifikācijas aģentu, lai iegūtu celulozes ēteri. Ēterifikācijas aģenti ietver ogļūdeņražu halogenīdus (vai sulfātus), epoksīdus un α un β nepiesātinātus savienojumus ar elektronu akceptoriem.

6.Pamata veiktspēja:

Piedevām ir galvenā loma sausās būvjavas veiktspējas uzlabošanā, un tās veido vairāk nekā 40% no sausās būvjavas materiālu izmaksām. Ievērojamu daļu no vietējā tirgū pieejamās piedevas piegādā ārvalstu ražotāji, un arī produkta atsauces devu nodrošina piegādātājs. Tā rezultātā sausās būvjavas produktu izmaksas joprojām ir augstas, un ir grūti popularizēt parastās mūra un apmetuma javas ar lielu daudzumu un plašu klāstu. Augstas klases tirgus produktus kontrolē ārvalstu uzņēmumi, un sausās būvjavas ražotājiem ir zema peļņa un slikta cenu pieejamība; piedevu pielietošanā trūkst sistemātisku un mērķtiecīgu pētījumu, un tiek akli sekots ārvalstu formulām.

Ūdens saglabāšanas līdzeklis ir galvenā piedeva, kas uzlabo sausās javas ūdens saglabāšanas īpašības, un tā ir arī viena no galvenajām piedevām, kas nosaka sausās javas materiālu izmaksas. Celulozes ētera galvenā funkcija ir ūdens saglabāšana.

Celulozes ēteris ir vispārīgs termins produktu sērijai, kas rodas sārmu celulozes un ēterificējoša aģenta reakcijā noteiktos apstākļos. Sārmu celulozi aizstāj ar dažādiem ēterificējošiem aģentiem, lai iegūtu dažādus celulozes ēterus. Atkarībā no aizvietotāju jonizācijas īpašībām celulozes ēterus var iedalīt divās kategorijās: jonu (piemēram, karboksimetilceluloze) un nejonu (piemēram, metilceluloze). Atkarībā no aizvietotāja veida celulozes ēterus var iedalīt monoēteros (piemēram, metilceluloze) un jauktos ēteros (piemēram, hidroksipropilmetilceluloze). Atkarībā no dažādās šķīdības tos var iedalīt ūdenī šķīstošā javā (piemēram, hidroksietilceluloze) un organiskajos šķīdinātājos šķīstošā javā (piemēram, etilceluloze). Sausā maisījuma java galvenokārt ir ūdenī šķīstoša celuloze, un ūdenī šķīstošā celuloze tiek iedalīta tūlītējas šķīdināšanas un virsmas apstrādātas aizkavētas šķīdināšanas javā.

Celulozes ētera darbības mehānisms javā ir šāds:

(1) Pēc tam, kadcelulozes ēterisJa javā esošā masa tiek izšķīdināta ūdenī, virsmas aktivitātes dēļ tiek nodrošināta efektīva un vienmērīga cementa materiāla sadale sistēmā, un celulozes ēteris kā aizsargkoloīds “ietin” cietās daļiņas, un uz tās ārējās virsmas veidojas eļļošanas plēves slānis, kas padara javas sistēmu stabilāku, kā arī uzlabo javas plūstamību maisīšanas procesā un konstrukcijas gludumu.

(2) Pateicoties savai molekulārajai struktūrai, celulozes ētera šķīdums neļauj javas mitrumam viegli iztvaikot un pakāpeniski to atbrīvo ilgā laika periodā, nodrošinot javai labu ūdens noturību un apstrādājamību.