Typische structuren van tweecellulose-ethersworden weergegeven in figuren 1.1 en 1.2. Elke β-D-gedehydrateerde druif bevat een cellulosemolecuul.
De suikereenheid (de herhalende eenheid van cellulose) is gesubstitueerd met één ethergroep op elk van de C(2)-, C(3)- en C(6)-posities, d.w.z. tot drie
een ethergroep. Door de aanwezigheid van hydroxylgroepen hebben cellulosemacromoleculen intramoleculaire en intermoleculaire waterstofbruggen, waardoor ze moeilijk in water oplossen.
Het is bovendien moeilijk op te lossen in vrijwel alle organische oplosmiddelen. Na verethering van cellulose worden echter ethergroepen in de moleculaire keten geïntroduceerd.
Op deze manier worden de waterstofbruggen binnen en tussen de moleculen van cellulose verbroken en wordt de hydrofiliteit ervan verbeterd, waardoor de oplosbaarheid toeneemt.
aanzienlijk verbeterd. Figuur 1.1 toont de algemene structuur van twee anhydroglucose-eenheden van de cellulose-ethermolecuulketen, R1-R6=H
of organische substituenten. 1.2 is een fragment van de carboxymethylhydroxyethylcellulose-molecuulketen, de substitutiegraad van carboxymethyl is 0,5,4
De substitutiegraad van hydroxyethyl is 2,0 en de molaire substitutiegraad is 3,0.
Voor elke substituent van cellulose kan de totale hoeveelheid verethering ervan worden uitgedrukt als de substitutiegraad (DS). gemaakt van vezels
Uit de structuur van het primaire molecuul blijkt dat de substitutiegraad varieert van 0 tot 3. Dat wil zeggen, elke anhydroglucose-eenheidsring van cellulose
, het gemiddelde aantal hydroxylgroepen dat is vervangen door etherificerende groepen van het etherificatiemiddel. Vanwege de hydroxyalkylgroep van cellulose is de substitutie ervan
De verethering moet opnieuw worden gestart vanuit de nieuwe vrije hydroxylgroep. Daarom kan de substitutiegraad van dit type cellulose-ether in mol worden uitgedrukt.
substitutiegraad (MS). De zogenaamde molaire substitutiegraad geeft de hoeveelheid etherificatiemiddel aan die aan elke anhydroglucose-eenheid van cellulose is toegevoegd.
De gemiddelde massa van de reactanten.
1. Algemene structuur van een glucose-eenheid
2 Fragmenten van cellulose-ethermolecuulketens
1.2.2 Classificatie van cellulose-ethers
Of cellulose-ethers nu enkelvoudige ethers of gemengde ethers zijn, hun eigenschappen verschillen enigszins. Cellulose-macromoleculen
Als de hydroxylgroep van de eenheidsring wordt vervangen door een hydrofiele groep, kan het product onder de gegeven omstandigheden een lagere substitutiegraad hebben.
Het heeft een zekere wateroplosbaarheid; als het gesubstitueerd wordt door een hydrofobe groep, heeft het product slechts een bepaalde mate van substitutie wanneer de mate van substitutie matig is.
In water oplosbare, minder gesubstitueerde cellulose-etherificatieproducten kunnen alleen in water opzwellen of oplossen in minder geconcentreerde alkalische oplossingen.
midden.
Op basis van de soorten substituenten kunnen cellulose-ethers in drie categorieën worden verdeeld: alkylgroepen, zoals methylcellulose en ethylcellulose;
Hydroxyalkylverbindingen, zoals hydroxyethylcellulose en hydroxypropylcellulose; andere, zoals carboxymethylcellulose, enz. Als de ionisatie
Cellulose-ethers kunnen qua classificatie worden onderverdeeld in: ionische, zoals carboxymethylcellulose; niet-ionische, zoals hydroxyethylcellulose; en gemengde ethers.
type, zoals hydroxyethylcarboxymethylcellulose. Volgens de classificatie van oplosbaarheid kan cellulose worden onderverdeeld in: wateroplosbaar, zoals carboxymethylcellulose,
Hydroxyethylcellulose; wateronoplosbaar, zoals methylcellulose, enz.
1.2.3 Eigenschappen en toepassingen van cellulose-ethers
Cellulose-ether is een product dat ontstaat na de etherificatie van cellulose en heeft veel belangrijke eigenschappen, zoals:
Het heeft goede filmvormende eigenschappen; als drukpasta heeft het een goede wateroplosbaarheid, verdikkingseigenschappen, waterretentie en stabiliteit;
5
Zuivere ether is geurloos, niet-giftig en heeft een goede biocompatibiliteit. Daaronder valt carboxymethylcellulose (CMC), dat "industrieel mononatriumglutamaat" bevat.
bijnaam.
1.2.3.1 Filmvorming
De mate van verethering van cellulose-ether heeft een grote invloed op de filmvormende eigenschappen, zoals het vermogen tot filmvorming en de hechtsterkte. Cellulose-ether
Door zijn goede mechanische sterkte en goede compatibiliteit met diverse harsen kan het worden gebruikt in plastic folies, lijmen en andere materialen.
Materiaalvoorbereiding.
1.2.3.2 Oplosbaarheid
Door de aanwezigheid van vele hydroxylgroepen op de ring van de zuurstofhoudende glucose-eenheid hebben cellulose-ethers een betere wateroplosbaarheid.
Afhankelijk van de cellulose-ethersubstituent en de mate van substitutie, is er ook een verschillende selectiviteit voor organische oplosmiddelen.
1.2.3.3 Verdikking
Cellulose-ether is opgelost in een waterige oplossing in de vorm van een colloïde, waarbij de polymerisatiegraad van de cellulose-ether de cellulose bepaalt.
Viscositeit van etheroplossingen. In tegenstelling tot Newtoniaanse vloeistoffen verandert de viscositeit van cellulose-etheroplossingen met de schuifkracht.
Door deze structuur van de macromoleculen zal de viscositeit van de oplossing snel toenemen met de stijging van het vaste stofgehalte aan cellulose-ether. De viscositeit van de oplossing zal echter constant blijven.
De viscositeit neemt ook snel af bij toenemende temperatuur [33].
1.2.3.4 Afbreekbaarheid
Wanneer de cellulose-etheroplossing gedurende een bepaalde tijd in water wordt opgelost, zullen bacteriën groeien, waardoor enzymatische bacteriën worden geproduceerd en de cellulose-etherfase wordt afgebroken.
De aangrenzende ongesubstitueerde glucose-eenheden binden zich, waardoor de relatieve moleculaire massa van het macromolecule afneemt. Daarom vormen cellulose-ethers
Voor het conserveren van waterige oplossingen is het noodzakelijk om een bepaalde hoeveelheid conserveermiddelen toe te voegen.
Bovendien bezitten cellulose-ethers nog vele andere unieke eigenschappen, zoals oppervlakteactiviteit, ionische activiteit, schuimstabiliteit en additieve eigenschappen.
gelwerking. Dankzij deze eigenschappen worden cellulose-ethers gebruikt in textiel, papierproductie, synthetische detergenten, cosmetica, voedingsmiddelen, geneesmiddelen,
Het wordt op veel gebieden gebruikt.
1.3 Inleiding tot plantaardige grondstoffen
Uit het overzicht van cellulose-ether (1.2) blijkt dat de grondstof voor de bereiding van cellulose-ether voornamelijk katoencellulose is, en dat dit onderwerp een van de belangrijkste aspecten is.
Het doel is om cellulose, gewonnen uit plantaardige grondstoffen, te gebruiken ter vervanging van katoencellulose bij de bereiding van cellulose-ether. Hieronder volgt een korte introductie van de plant.
materiaal.
Naarmate de voorraden van gangbare grondstoffen zoals olie, steenkool en aardgas afnemen, zal ook de ontwikkeling van diverse producten op basis daarvan, zoals synthetische vezels en vezelfilms, steeds meer beperkt worden. Met de voortdurende ontwikkeling van de samenleving en landen over de hele wereld (vooral
Het is een ontwikkeld land dat veel aandacht besteedt aan het probleem van milieuvervuiling. Natuurlijke cellulose is biologisch afbreekbaar en milieuvriendelijk.
Het zal geleidelijk aan de belangrijkste bron van vezelmaterialen worden.
Geplaatst op: 26 september 2022