Што е целулозен етер?

Целулозниот етере полимерно соединение со етерска структура составено од целулоза. Секој глукозилен прстен во макромолекулата на целулоза содржи три хидроксилни групи, примарната хидроксилна група на шестиот јаглероден атом, секундарната хидроксилна група на вториот и третиот јаглероден атом, а водородот во хидроксилната група е заменет со јаглеводородна група за да се генерираат деривати на целулоза од етер. Тоа е производ во кој водородот на хидроксилната група во целулозниот полимер е заменет со јаглеводородна група. Целулозата е полихидрокси полимерно соединение кое ниту се раствора ниту се топи. По етерификацијата, целулозата е растворлива во вода, разреден алкален раствор и органски растворувач и има термопластичност.

Целулозата е полихидрокси полимерно соединение кое ниту се раствора ниту се топи. По етерификацијата, целулозата е растворлива во вода, разреден алкален раствор и органски растворувач и има термопластичност.

1. Природа:

Растворливоста на целулозата по етерификацијата значително се менува. Може да се раствори во вода, разредена киселина, разредена алкалија или органски растворувач. Растворливоста главно зависи од три фактори: (1) Карактеристиките на групите воведени во процесот на етерификација, колку е воведена поголема групата, толку е помала растворливоста и колку е посилен поларитетот на воведената група, толку е полесно да се раствори целулозниот етер во вода; (2) Степенот на супституција и распределбата на етерифицираните групи во макромолекулата. Повеќето целулозни етери можат да се растворат во вода само под одреден степен на супституција, а степенот на супституција е помеѓу 0 и 3; (3) Степенот на полимеризација на целулозниот етер, колку е поголем степенот на полимеризација, толку е помалку растворлив; Колку е помал степенот на супституција што може да се раствори во вода, толку е поширок опсегот. Постојат многу видови целулозни етери со одлични перформанси и се широко користени во градежништвото, цементот, нафтата, храната, текстилот, детергентите, боите, медицината, производството на хартија и електронските компоненти и други индустрии.

2. Развивање:

Кина е најголемиот светски производител и потрошувач на целулозен етер, со просечна годишна стапка на раст од над 20%. Според прелиминарните статистички податоци, во Кина има околу 50 претпријатија за производство на целулозен етер, дизајнираниот производствен капацитет на индустријата за целулозен етер надминал 400.000 тони, а има околу 20 претпријатија со повеќе од 10.000 тони, главно дистрибуирани во Шандонг, Хебеј, Чонгкинг и Џангсу, Жеџијанг, Шангај и други места.

3. Потреба：

Во 2011 година, капацитетот за производство на CMC во Кина беше околу 300.000 тони. Со растечката побарувачка за висококвалитетни целулозни етери во индустрии како што се медицината, храната и секојдневните хемикалии, домашната побарувачка за други производи од целулозен етер, освен CMC, се зголемува. Производствениот капацитет на MC/HPMC е околу 120.000 тони, а на HEC е околу 20.000 тони. PAC е сè уште во фаза на промоција и примена во Кина. Со развојот на големи нафтени полиња на отворено море и развојот на градежни материјали, прехранбена, хемиска и други индустрии, количината и полето на PAC се зголемуваат и прошируваат од година во година, со производствен капацитет од повеќе од 10.000 тони.

4. Класификација:

Според хемиската структура на супституентите, тие можат да се поделат на анјонски, катјонски и нејонски етери. Во зависност од употребениот агенс за етерификација, постојат метил целулоза, хидроксиетил метил целулоза, карбоксиметил целулоза, етил целулоза, бензил целулоза, хидроксиетил целулоза, хидроксипропил метил целулоза целулоза, цијаноетил целулоза, бензил цијаноетил целулоза, карбоксиметил хидроксиетил целулоза и фенил целулоза, итн. Метил целулозата и етил целулозата се попрактични.

Метилцелулоза:

Откако рафинираниот памук ќе се третира со алкали, преку серија реакции со метан хлорид како средство за етерификација се добива целулозен етер. Општо земено, степенот на супституција е 1,6-2,0, а растворливоста е различна со различни степени на супституција. Припаѓа на нејонски целулозен етер.

(1) Метилцелулозата е растворлива во ладна вода, а тешко се раствора во топла вода. Нејзиниот воден раствор е многу стабилен во опсегот на pH=3~12. Има добра компатибилност со скроб, гуар гума итн. и многу сурфактанти. Кога температурата ќе ја достигне температурата на желатинирање, се јавува желатинација.

(2) Задржувањето на водата на метилцелулозата зависи од количината на додадена течност, вискозитетот, големината на честичките и брзината на растворање. Општо земено, ако количината на додадена течност е голема, финоста е мала, а вискозитетот е голем, брзината на задржување на водата е висока. Меѓу нив, количината на додадена течност има најголемо влијание врз брзината на задржување на водата, а нивото на вискозитет не е директно пропорционално на брзината на задржување на водата. Брзината на растворање главно зависи од степенот на површинска модификација на целулозните честички и финоста на честичките. Меѓу горенаведените целулозни етери, метилцелулозата и хидроксипропил метилцелулозата имаат повисоки стапки на задржување на водата.

(3) Промените во температурата можат сериозно да влијаат врз задржувањето на водата од метилцелулозата. Општо земено, колку е повисока температурата, толку е полошо задржувањето на водата. Ако температурата на малтерот надмине 40°C, задржувањето на водата од метилцелулозата ќе биде значително намалено, што сериозно ќе влијае на конструкцијата на малтерот.

(4)Метил целулозаима значително влијание врз обработливоста и кохезијата на малтерот. „Адпезивноста“ овде се однесува на силата на врзување што се чувствува помеѓу алатката за нанесување на работникот и подлогата на ѕидот, односно отпорноста на смолкнување на малтерот. Лепливоста е висока, отпорноста на смолкнување на малтерот е голема, а цврстината што ја бараат работниците во процесот на употреба е исто така голема, а конструктивните перформанси на малтерот се слаби. Кохезијата на метил целулоза е на средно ниво во производите од целулозен етер.

Хидроксипропилметилцелулоза:

Хидроксипропил метилцелулоза е вид на целулоза чие производство и потрошувачка брзо се зголемуваат. Тоа е нејонски целулозен мешан етер направен од рафиниран памук по алкализација, со употреба на пропилен оксид и метил хлорид како средство за етерификација, преку серија реакции. Степенот на супституција е генерално 1,2~2,0. Нејзините својства варираат во зависност од односот на содржината на метоксид и содржината на хидроксипропил.

(1) Хидроксипропил метилцелулозата е лесно растворлива во ладна вода и ќе се соочи со тешкотии при растворање во топла вода. Но, нејзината температура на желатинирање во топла вода е значително повисока од онаа на метилцелулозата. Растворливоста во ладна вода е исто така значително подобрена во споредба со метилцелулозата.

(2) Вискозитетот на хидроксипропил метилцелулозата е поврзан со нејзината молекуларна тежина, и колку е поголема молекуларната тежина, толку е поголем вискозитетот. Температурата, исто така, влијае на нејзиниот вискозитет, како што температурата се зголемува, вискозитетот се намалува. Сепак, влијанието на неговиот висок вискозитет и температура е помало од она на метилцелулозата. Неговиот раствор е стабилен кога се чува на собна температура.

(3) Задржувањето на водата кај хидроксипропил метилцелулозата зависи од количината на додадена вода, вискозитетот итн., а стапката на задржување на водата при иста количина на додадена вода е поголема од онаа на метилцелулозата.

(4)Хидроксипропил метилцелулозае стабилен на киселини и алкалии, а неговиот воден раствор е многу стабилен во опсегот на pH=2~12. Каустичната сода и варовата вода имаат мал ефект врз неговите перформанси, но алкалијата може да го забрза неговото растворање и малку да ја зголеми неговата вискозност. Хидроксипропил метилцелулозата е стабилна на вообичаени соли, но кога концентрацијата на растворот на сол е висока, вискозитетот на растворот на хидроксипропил метилцелулоза има тенденција да се зголемува.

(5) Хидроксипропил метилцелулозата може да се меша со полимерни соединенија растворливи во вода за да се формира униформен раствор со повисок вискозитет, како што се поливинил алкохол, скроб етер, растителна гума итн.

(6) Хидроксипропил метилцелулозата има подобра ензимска отпорност од метилцелулозата, а нејзиниот раствор е помалку склонен кон разградување од ензими отколку метилцелулозата.

(7) Адхезијата на хидроксипропил метилцелулоза на малтерската конструкција е поголема од онаа на метилцелулозата.

Хидроксиетил целулоза:

Изработен е од рафиниран памук третиран со алкали, кој реагира со етилен оксид како средство за етерификација во присуство на изопропанол. Неговиот степен на супституција е генерално 1,5~2,0. Има силна хидрофилност и лесно ја апсорбира влагата.

(1) Хидроксиетил целулозата е растворлива во ладна вода, но тешко се раствора во топла вода. Неговиот раствор е стабилен на висока температура без да се желира. Може да се користи долго време под висока температура во малтер, но задржувањето на вода е помало од она на метил целулозата.

(2) Хидроксиетил целулозата е стабилна на општи киселини и алкалии, а алкалијата може да го забрза нејзиното растворање и малку да ја зголеми нејзината вискозност. Нејзината дисперзибилност во вода е малку полоша од онаа на метил целулозата и хидроксипропил метил целулозата.

(3) Хидроксиетил целулозата има добри перформанси против спуштање за малтер, но има подолго време на забавување за цемент.

(4) Перформансите на хидроксиетил целулозата произведена од некои домашни претпријатија се очигледно пониски од оние на метил целулозата поради нејзината висока содржина на вода и висока содржина на пепел.

(5) Мувлата на водениот раствор на хидроксиетил целулоза е релативно сериозна. На температура од околу 40°C, мувлата може да се појави во рок од 3 до 5 дена, што ќе влијае на неговите перформанси.

Карбоксиметил целулоза:

Јонскиот целулозен етер се прави од природни влакна (памук, итн.) по третман со алкали, со употреба на натриум монохлороацетат како средство за етерификација и подлежи на серија реактивни третмани. Степенот на супституција е генерално 0,4~1,4, а неговите перформанси во голема мера зависат од степенот на супституција.

(1) Карбоксиметил целулозата е похигроскопска и содржи повеќе вода кога се складира под општи услови.

(2) Водениот раствор на карбоксиметил целулоза не создава гел, а вискозитетот се намалува со зголемување на температурата. Кога температурата ќе надмине 50°C, вискозитетот е неповратен.

(3) Неговата стабилност е во голема мера под влијание на pH вредноста. Општо земено, може да се користи во малтер на база на гипс, но не и во малтер на база на цемент. Кога е многу алкален, ќе изгуби вискозитет.

(4) Неговата способност за задржување на вода е далеку помала од онаа на метилцелулозата. Има забавувачки ефект врз малтерот на база на гипс и ја намалува неговата цврстина. Сепак, цената на карбоксиметил целулозата е значително пониска од онаа на метилцелулозата.

Целулоза алкил етер:

Репрезентативни се метил целулоза и етил целулоза. Во индустриското производство, метил хлоридот или етил хлоридот генерално се користи како средство за етерификација, а реакцијата е како што следува:

Во формулата, R претставува CH3 или C2H5. Концентрацијата на алкали не само што влијае на степенот на етерификација, туку влијае и на потрошувачката на алкил халиди. Колку е помала концентрацијата на алкали, толку е посилна хидролизата на алкил халидот. За да се намали потрошувачката на етерификувачко средство, концентрацијата на алкали мора да се зголеми. Меѓутоа, кога концентрацијата на алкали е превисока, ефектот на отекување на целулозата се намалува, што не е погодно за реакцијата на етерификација, а со тоа се намалува и степенот на етерификација. За таа цел, за време на реакцијата може да се додаде концентрирана луга или цврста луга. Реакторот треба да има добар уред за мешање и кинење, така што алкалијата може рамномерно да се распредели. Метилцелулозата е широко користена како згуснувач, лепило и заштитен колоид итн. Може да се користи и како дисперзант за емулзиска полимеризација, дисперзант за врзување за семиња, текстилна кашеста маса, додаток за храна и козметика, медицински лепак, материјал за обложување лекови, а се користи и во латекс бои, мастило за печатење, производство на керамика и се меша во цемент. Се користи за контрола на времето на стврднување и зголемување на почетната цврстина итн. Производите од етил целулоза имаат висока механичка цврстина, флексибилност, отпорност на топлина и отпорност на студ. Ниско-супституираната етил целулоза е растворлива во вода и разредени алкални раствори, а производите со висока супституција се растворливи во повеќето органски растворувачи. Има добра компатибилност со разни смоли и пластификатори. Може да се користи за производство на пластика, филмови, лакови, лепила, латекс и материјали за премачкување на лекови итн. Воведувањето на хидроксиалкилни групи во целулозни алкил етери може да ја подобри неговата растворливост, да ја намали нејзината чувствителност на солење, да ја зголеми температурата на желатинирање и да ги подобри својствата на топло топење итн. Степенот на промена на горенаведените својства варира во зависност од природата на супституентите и односот на алкил и хидроксиалкил групи.

Целулоза хидроксиалкил етер:

Репрезентативни се хидроксиетил целулоза и хидроксипропил целулоза. Етерификувачки агенси се епоксиди како што се етилен оксид и пропилен оксид. Користете киселина или база како катализатор. Индустриското производство е реакција на алкална целулоза со етерификациски агенс:хидроксиетил целулозасо висока вредност на супституција е растворлива и во ладна и во топла вода. Хидроксипропил целулозата со висока вредност на супституција е растворлива само во ладна вода, но не и во топла вода. Хидроксиетил целулозата може да се користи како згуснувач за латексни премази, пасти за печатење и боење текстил, материјали за обликување хартија, лепила и заштитни колоиди. Употребата на хидроксипропил целулоза е слична на онаа на хидроксиетил целулозата. Хидроксипропил целулозата со ниска вредност на супституција може да се користи како фармацевтски ексципиент, кој може да има и врзувачки и распаѓачки својства.

Карбоксиметил целулоза, англиската кратенка CMC, генерално постои во форма на натриумова сол. Етерификувачкото средство е монохлороцетна киселина, а реакцијата е како што следува:

Карбоксиметил целулозата е најшироко користениот водорастворлив целулозен етер. Во минатото, главно се користела како кал за дупчење, но сега е проширена и нејзината употреба како додаток на детергенти, кашеста маса за облека, латекс боја, премази од картон и хартија итн. Чистата карбоксиметил целулоза може да се користи во храната, медицината, козметиката, а исто така и како лепило за керамика и калапи.

Полианјонската целулоза (PAC) е јонски целулозен етер и е висококвалитетен производ за замена на карбоксиметил целулоза (CMC). Тоа е бел, бел или малку жолтеникав прав или гранули, нетоксичен, без вкус, лесно се раствора во вода за да формира транспарентен раствор со одреден вискозитет, има подобра стабилност на топлина и отпорност на сол, како и силни антибактериски својства. Без мувла и расипување. Има карактеристики на висока чистота, висок степен на супституција и рамномерна распределба на супституентите. Може да се користи како врзивно средство, згуснувач, модификатор на реологија, редуктор на загуба на течности, стабилизатор на суспензија итн. Полианјонската целулоза (PAC) е широко користена во сите индустрии каде што може да се примени CMC, што може значително да ја намали дозата, да ја олесни употребата, да обезбеди подобра стабилност и да ги задоволи повисоките барања на процесот.

Цијаноетил целулозата е реакциски производ на целулоза и акрилонитрил под катализа на алкали.

Цијаноетил целулозата има висока диелектрична константа и низок коефициент на загуба и може да се користи како смолеста матрица за фосфорни и електролуминисцентни ламби. Нискосупституираната цијаноетил целулоза може да се користи како изолациска хартија за трансформатори.

Подготвени се етери на вишо масни алкохоли, алкенил етери и ароматични алкохолни етери на целулоза, но не се користени во пракса.

Методите за подготовка на целулозен етер можат да се поделат на метод на водена средина, метод на растворувач, метод на месење, метод на кашеста маса, метод на гасно-цврста материја, метод на течна фаза и комбинација од горенаведените методи.

5. Принцип на подготовка:

Пулпата со висока α-целулоза се натопува со алкален раствор за да се набабри за да се уништат повеќе водородни врски, да се олесни дифузијата на реагенсите и да се генерира алкална целулоза, а потоа реагира со средство за етерификација за да се добие целулозен етер. Средствата за етерификација вклучуваат јаглеводородни халиди (или сулфати), епоксиди и α и β незаситени соединенија со електронски акцептори.

6. Основни перформанси:

Адитивите играат клучна улога во подобрувањето на перформансите на суво мешаниот малтер за градежништво и сочинуваат повеќе од 40% од цената на материјалот кај суво мешаниот малтер. Значителен дел од адитивот на домашниот пазар го снабдуваат странски производители, а референтната доза на производот ја обезбедува и добавувачот. Како резултат на тоа, цената на суво мешаните производи од малтер останува висока и тешко е да се популаризираат вообичаените малтери за ѕидање и малтерисување со голема количина и широк асортиман. Производите од висока класа на пазарот се контролирани од странски компании, а производителите на суво мешан малтер имаат ниска добивка и слаба прифатливост на цените; примената на адитиви нема систематско и целно истражување и слепо ги следи странските формули.

Средството за задржување на вода е клучен додаток за подобрување на перформансите на задржување на водата кај суво мешаниот малтер, а е исто така еден од клучните додатоци за одредување на цената на суво мешаните малтерски материјали. Главната функција на целулозниот етер е задржување на водата.

Целулозниот етер е општ термин за серија производи произведени со реакција на алкална целулоза и етерификувачко средство под одредени услови. Алкалната целулоза се заменува со различни етерификувачки средства за да се добијат различни целулозни етери. Според јонизирачките својства на супституентите, целулозните етери може да се поделат во две категории: јонски (како карбоксиметил целулоза) и нејонски (како метил целулоза). Според видот на супституентот, целулозниот етер може да се подели на моноетер (како метил целулоза) и мешан етер (како хидроксипропил метил целулоза). Според различната растворливост, може да се подели на растворливост во вода (како хидроксиетил целулоза) и растворливост во органски растворувач (како етил целулоза). Суво мешаниот малтер е главно целулоза растворлива во вода, а целулозата растворлива во вода е поделена на инстант тип и површински третиран тип со одложено растворање.

Механизмот на дејство на целулозниот етер во малтерот е како што следува:

(1) Поцелулозен етерКога малтерот се раствора во вода, ефикасната и рамномерна распределба на цементниот материјал во системот е обезбедена поради површинската активност, а целулозниот етер, како заштитен колоид, ги „обвиткува“ цврстите честички и на неговата надворешна површина се формира слој од подмачкувачки филм, што го прави малтерскиот систем постабилен, а исто така ја подобрува флуидноста на малтерот за време на процесот на мешање и мазноста на конструкцијата.

(2) Поради сопствената молекуларна структура, растворот на целулозен етер го спречува губењето на влагата во малтерот и постепено ја ослободува во текот на подолг временски период, обезбедувајќи му на малтерот добра задржување на водата и обработливост.