Hva er celluloseeter?

Celluloseeterer en polymerforbindelse med en eterstruktur laget av cellulose. Hver glukosylring i cellulosemakromolekylet inneholder tre hydroksylgrupper, den primære hydroksylgruppen på det sjette karbonatomet, den sekundære hydroksylgruppen på det andre og tredje karbonatomet, og hydrogenet i hydroksylgruppen er erstattet av en hydrokarbongruppe for å generere celluloseeterderivater. Det er et produkt der hydrogenet i hydroksylgruppen i cellulosepolymeren er erstattet av en hydrokarbongruppe. Cellulose er en polyhydroksypolymerforbindelse som verken løser seg opp eller smelter. Etter foretring er cellulose løselig i vann, fortynnet alkaliløsning og organisk løsningsmiddel, og har termoplastisitet.

Cellulose er en polyhydroksypolymerforbindelse som verken løser seg opp eller smelter. Etter foretring er cellulose løselig i vann, fortynnet alkaliløsning og organisk løsemiddel, og har termoplastisitet.

1. Natur:

Celluloses løselighet endres betydelig etter foretring. Den kan løses i vann, fortynnet syre, fortynnet base eller organisk løsemiddel. Løseligheten avhenger hovedsakelig av tre faktorer: (1) Egenskapene til gruppene som introduseres i foretringsprosessen, desto større gruppen er, desto lavere er løseligheten, og jo sterkere polariteten til den introduserte gruppen er, desto lettere er celluloseeteren å løse opp i vann; (2) Substitusjonsgraden og fordelingen av foretrede grupper i makromolekylet. De fleste celluloseetere kan bare løses i vann under en viss substitusjonsgrad, og substitusjonsgraden er mellom 0 og 3; (3) Polymerisasjonsgraden til celluloseeter, jo høyere polymerisasjonsgrad, desto mindre løselig; Jo lavere substitusjonsgrad som kan løses i vann, desto bredere er spekteret. Det finnes mange typer celluloseetere med utmerket ytelse, og de er mye brukt i bygg, sement, petroleum, mat, tekstil, vaskemiddel, maling, medisin, papirproduksjon og elektroniske komponenter og andre industrier.

2. Utvikle:

Kina er verdens største produsent og forbruker av celluloseeter, med en gjennomsnittlig årlig vekstrate på over 20 %. Ifølge foreløpig statistikk er det omtrent 50 celluloseeterproduksjonsbedrifter i Kina, den planlagte produksjonskapasiteten til celluloseeterindustrien har oversteget 400 000 tonn, og det er omtrent 20 bedrifter med mer enn 10 000 tonn, hovedsakelig fordelt i Shandong, Hebei, Chongqing og Jiangsu, Zhejiang, Shanghai og andre steder.

3. Behov:

I 2011 var Kinas produksjonskapasitet for CMC omtrent 300 000 tonn. Med den økende etterspørselen etter celluloseetere av høy kvalitet i industrier som medisin, mat og dagligkjemikalier, øker den innenlandske etterspørselen etter andre celluloseeterprodukter enn CMC. Produksjonskapasiteten for MC/HPMC er omtrent 120 000 tonn, og for HEC er den omtrent 20 000 tonn. PAC er fortsatt i markedsførings- og anvendelsesfasen i Kina. Med utviklingen av store offshore oljefelt og utviklingen av byggematerialer, mat, kjemisk industri og annen industri, øker og utvides mengden og feltet for PAC år for år, med en produksjonskapasitet på mer enn 10 000 tonn.

4. Klassifisering:

I henhold til den kjemiske strukturklassifiseringen av substituenter kan de deles inn i anioniske, kationiske og ikke-ioniske etere. Avhengig av hvilket foretringsmiddel som brukes, finnes det metylcellulose, hydroksyetylmetylcellulose, karboksymetylcellulose, etylcellulose, benzylcellulose, hydroksyetylcellulose, hydroksypropylmetylcellulose, cyanoetylcellulose, benzylcyanoetylcellulose, karboksymetylhydroksyetylcellulose og fenylcellulose, etc. Metylcellulose og etylcellulose er mer praktiske.

Metylcellulose:

Etter at den raffinerte bomullen er behandlet med alkali, produseres celluloseeter gjennom en serie reaksjoner med metanklorid som foretringsmiddel. Vanligvis er substitusjonsgraden 1,6~2,0, og løseligheten varierer også med ulik substitusjonsgrad. Den tilhører ikke-ionisk celluloseeter.

(1) Metylcellulose er løselig i kaldt vann, og det vil være vanskelig å løse det opp i varmt vann. Den vandige løsningen er svært stabil i området pH = 3 ~ 12. Den har god kompatibilitet med stivelse, guargummi, etc. og mange overflateaktive stoffer. Når temperaturen når geleringstemperaturen, skjer gelering.

(2) Vannretensjonen til metylcellulose avhenger av tilsatt mengde, viskositet, partikkelstørrelse og oppløsningshastighet. Generelt sett, hvis tilsatt mengde er stor, er finheten liten, og viskositeten er stor, er vannretensjonshastigheten høy. Blant disse har tilsatt mengde størst innvirkning på vannretensjonshastigheten, og viskositetsnivået er ikke direkte proporsjonalt med nivået av vannretensjonshastigheten. Oppløsningshastigheten avhenger hovedsakelig av graden av overflatemodifisering av cellulosepartiklene og partikkelfinheten. Blant de ovennevnte celluloseetrene har metylcellulose og hydroksypropylmetylcellulose høyere vannretensjonshastigheter.

(3) Temperaturendringer kan påvirke vannretensjonen til metylcellulose alvorlig. Generelt sett, jo høyere temperaturen er, desto dårligere er vannretensjonen. Hvis mørteltemperaturen overstiger 40 °C, vil vannretensjonen til metylcellulose reduseres betydelig, noe som vil påvirke mørtelens konstruksjon alvorlig.

(4)Metylcellulosehar en betydelig effekt på mørtelens bearbeidbarhet og kohesjon. Med «heft» menes her den bindingskraften som føles mellom arbeiderens påføringsverktøy og veggunderlaget, det vil si mørtelens skjærmotstand. Heftet er høyt, mørtelens skjærmotstand er stor, og styrken som kreves av arbeiderne i bruksprosessen er også stor, og mørtelens konstruksjonsytelse er dårlig. Kohesjonen til metylcellulose er på et middels nivå i celluloseeterprodukter.

Hydroksypropylmetylcellulose:

Hydroksypropylmetylcellulose er en cellulosevariant hvis produksjon og forbruk øker raskt. Det er en ikke-ionisk celluloseeter laget av raffinert bomull etter alkalisering, ved bruk av propylenoksid og metylklorid som foretringsmiddel, gjennom en rekke reaksjoner. Substitusjonsgraden er vanligvis 1,2~2,0. Egenskapene varierer avhengig av forholdet mellom metoksylinnhold og hydroksypropylinnhold.

(1) Hydroksypropylmetylcellulose er lettløselig i kaldt vann, og det vil være vanskelig å løse den opp i varmt vann. Geleringstemperaturen i varmt vann er imidlertid betydelig høyere enn for metylcellulose. Løseligheten i kaldt vann er også betydelig forbedret sammenlignet med metylcellulose.

(2) Viskositeten til hydroksypropylmetylcellulose er relatert til dens molekylvekt, og jo større molekylvekt, desto høyere viskositet. Temperatur påvirker også viskositeten. Viskositeten synker når temperaturen øker. Innflytelsen fra den høye viskositeten og temperaturen er imidlertid lavere enn for metylcellulose. Løsningen er stabil når den oppbevares ved romtemperatur.

(3) Vannretensjonen til hydroksypropylmetylcellulose avhenger av tilsatt mengde, viskositet osv., og vannretensjonen under samme tilsatt mengde er høyere enn for metylcellulose.

(4)Hydroksypropylmetylcelluloseer stabil mot syre og alkali, og den vandige løsningen er svært stabil i området pH = 2 ~ 12. Kaustisk soda og kalkvann har liten effekt på ytelsen, men alkali kan fremskynde oppløsningen og øke viskositeten litt. Hydroksypropylmetylcellulose er stabil mot vanlige salter, men når konsentrasjonen av saltløsningen er høy, har viskositeten til hydroksypropylmetylcelluloseløsningen en tendens til å øke.

(5) Hydroksypropylmetylcellulose kan blandes med vannløselige polymerforbindelser for å danne en jevn og høyere viskositetsløsning. Slik som polyvinylalkohol, stivelseseter, vegetabilsk gummi, osv.

(6) Hydroksypropylmetylcellulose har bedre enzymresistens enn metylcellulose, og løsningen er mindre sannsynlig å bli nedbrutt av enzymer enn metylcellulose.

(7) Vedheften til hydroksypropylmetylcellulose til mørtelkonstruksjon er høyere enn for metylcellulose.

Hydroksyetylcellulose:

Den er laget av raffinert bomull behandlet med alkali, og reagert med etylenoksid som eterifiseringsmiddel i nærvær av isopropanol. Substitusjonsgraden er vanligvis 1,5 ~ 2,0. Den har sterk hydrofilisitet og absorberer lett fuktighet.

(1) Hydroksyetylcellulose er løselig i kaldt vann, men den er vanskelig å løse opp i varmt vann. Løsningen er stabil ved høy temperatur uten å danne gel. Den kan brukes i lang tid under høy temperatur i mørtel, men vannretensjonen er lavere enn for metylcellulose.

(2) Hydroksyetylcellulose er stabil mot generelle syrer og alkalier, og alkalier kan akselerere oppløsningen og øke viskositeten litt. Dispergerbarheten i vann er litt dårligere enn for metylcellulose og hydroksypropylmetylcellulose.

(3) Hydroksyetylcellulose har god sigehemmende effekt for mørtel, men den har en lengre retardasjonstid for sement.

(4) Ytelsen til hydroksyetylcellulose produsert av noen innenlandske bedrifter er åpenbart lavere enn ytelsen til metylcellulose på grunn av dens høye vanninnhold og høye askeinnhold.

(5) Muggdannelse i den vandige løsningen av hydroksyetylcellulose er relativt alvorlig. Ved en temperatur på omtrent 40 °C kan muggdannelse oppstå innen 3 til 5 dager, noe som vil påvirke ytelsen.

Karboksymetylcellulose:

Ionisk celluloseeter er laget av naturlige fibre (bomull, etc.) etter alkalibehandling, bruk av natriummonokloracetat som foretringsmiddel, og gjennomgår en rekke reaksjonsbehandlinger. Substitusjonsgraden er vanligvis 0,4~1,4, og ytelsen påvirkes sterkt av substitusjonsgraden.

(1) Karboksymetylcellulose er mer hygroskopisk, og den vil inneholde mer vann når den lagres under generelle forhold.

(2) Vandig karboksymetylcellulose-løsning danner ikke gel, og viskositeten avtar med økende temperatur. Når temperaturen overstiger 50 °C, er viskositeten irreversibel.

(3) Stabiliteten påvirkes i stor grad av pH. Generelt kan den brukes i gipsbasert mørtel, men ikke i sementbasert mørtel. Når den er svært alkalisk, vil den miste viskositet.

(4) Dens vannretensjon er langt lavere enn metylcellulose. Den har en retarderende effekt på gipsbasert mørtel og reduserer dens styrke. Prisen på karboksymetylcellulose er imidlertid betydelig lavere enn prisen på metylcellulose.

Cellulosealkyleter:

Representative er metylcellulose og etylcellulose. I industriell produksjon brukes vanligvis metylklorid eller etylklorid som foretringsmiddel, og reaksjonen er som følger:

I formelen representerer R CH3 eller C2H5. Alkalikonsentrasjonen påvirker ikke bare foretringsgraden, men også forbruket av alkylhalogenider. Jo lavere alkalikonsentrasjonen er, desto sterkere er hydrolysen av alkylhalogeniden. For å redusere forbruket av foretringsmiddel må alkalikonsentrasjonen økes. Når alkalikonsentrasjonen imidlertid er for høy, reduseres celluloses svellingseffekt, noe som ikke er gunstig for foretringsreaksjonen, og foretringsgraden reduseres derfor. For dette formålet kan konsentrert lut eller fast lut tilsettes under reaksjonen. Reaktoren bør ha en god omrørings- og riveanordning slik at alkalien kan fordeles jevnt. Metylcellulose er mye brukt som fortykningsmiddel, klebemiddel og beskyttende kolloid etc. Det kan også brukes som dispergeringsmiddel for emulsjonspolymerisasjon, bindemiddel for frø, tekstilblanding, tilsetningsstoff for mat og kosmetikk, medisinsk klebemiddel, legemiddelbelegg, og brukes i lateksmaling, trykksverte, keramikkproduksjon og blandes inn i sement. Brukes for å kontrollere herdetiden og øke startstyrken, etc. Etylcelluloseprodukter har høy mekanisk styrke, fleksibilitet, varmebestandighet og kuldebestandighet. Lavsubstituert etylcellulose er løselig i vann og fortynnede alkaliske løsninger, og høysubstituerte produkter er løselige i de fleste organiske løsemidler. Den har god kompatibilitet med forskjellige harpikser og myknere. Det kan brukes til å lage plast, filmer, lakk, lim, lateks og beleggmaterialer for legemidler, etc. Innføring av hydroksyalkylgrupper i cellulosealkyletere kan forbedre løseligheten, redusere følsomheten for utsalting, øke geleringstemperaturen og forbedre smelteegenskapene, etc. Graden av endring i de ovennevnte egenskapene varierer med substituentenes natur og forholdet mellom alkyl- og hydroksyalkylgrupper.

Cellulosehydroksyalkyleter:

Representative er hydroksyetylcellulose og hydroksypropylcellulose. Foretringsmidler er epoksider som etylenoksid og propylenoksid. Bruk syre eller base som katalysator. Industriell produksjon går ut på å reagere alkalisk cellulose med foretringsmiddel:hydroksyetylcellulosemed høy substitusjonsverdi er løselig i både kaldt og varmt vann. Hydroksypropylcellulose med høy substitusjonsverdi er bare løselig i kaldt vann, men ikke i varmt vann. Hydroksyetylcellulose kan brukes som fortykningsmiddel for lateksbelegg, tekstiltrykk- og fargepasta, papirlimingsmaterialer, lim og beskyttende kolloider. Bruken av hydroksypropylcellulose ligner på hydroksyetylcellulose. Hydroksypropylcellulose med lav substitusjonsverdi kan brukes som et farmasøytisk hjelpestoff, som kan ha både bindende og oppløsende egenskaper.

Karboksymetylcellulose, den engelske forkortelsen CMC, finnes vanligvis i form av natriumsalt. Foretringsmiddelet er monokloreddiksyre, og reaksjonen er som følger:

Karboksymetylcellulose er den mest brukte vannløselige celluloseeteren. Tidligere ble den hovedsakelig brukt som boreslam, men nå har den blitt utvidet til å brukes som tilsetningsstoff i vaskemiddel, klesslam, lateksmaling, belegg av papp og papir, etc. Ren karboksymetylcellulose kan brukes i mat, medisin, kosmetikk, og også som lim for keramikk og former.

Polyanionisk cellulose (PAC) er en ionisk celluloseeter og er et avansert erstatningsprodukt for karboksymetylcellulose (CMC). Det er et hvitt, off-white eller svakt gult pulver eller granulat, giftfritt, smakløst, lett å løse opp i vann for å danne en gjennomsiktig løsning med en viss viskositet, har bedre varmebestandighet, stabilitet og saltbestandighet, og sterke antibakterielle egenskaper. Ingen mugg og forringelse. Den har egenskapene høy renhet, høy substitusjonsgrad og jevn fordeling av substituenter. Den kan brukes som bindemiddel, fortykningsmiddel, reologimodifikator, væsketapreduserende middel, suspensjonsstabilisator, etc. Polyanionisk cellulose (PAC) er mye brukt i alle bransjer der CMC kan brukes, noe som kan redusere doseringen betraktelig, forenkle bruken, gi bedre stabilitet og oppfylle høyere prosesskrav.

Cyanoetylcellulose er reaksjonsproduktet av cellulose og akrylnitril under katalyse av alkali.

Cyanoetylcellulose har en høy dielektrisk konstant og lav tapskoeffisient og kan brukes som harpiksmatrise for fosfor- og elektroluminescerende lamper. Lavsubstituert cyanoetylcellulose kan brukes som isolerende papir for transformatorer.

Høyere fettalkoholetere, alkenyletere og aromatiske alkoholetere av cellulose har blitt fremstilt, men har ikke blitt brukt i praksis.

Fremstillingsmetodene for celluloseeter kan deles inn i vannmediummetode, løsemiddelmetode, eltemetode, oppslemmingsmetode, gass-faststoffmetode, væskefasemetode og kombinasjonen av metodene ovenfor.

5. Tilberedningsprinsipp:

Massen med høyt α-celluloseinnhold bløtlegges med en alkalisk løsning for å svelle den, ødelegge flere hydrogenbindinger, lette diffusjonen av reagenser og generere alkalisk cellulose, og reagerer deretter med eterifiseringsmiddel for å oppnå celluloseeter. Eterifiseringsmidler inkluderer hydrokarbonhalogenider (eller sulfater), epoksider og umettede α- og β-forbindelser med elektronakseptorer.

6. Grunnleggende ytelse:

Tilsetningsstoffer spiller en nøkkelrolle i å forbedre ytelsen til tørrmørtel i bygging, og står for mer enn 40 % av materialkostnadene i tørrmørtel. En betydelig del av tilsetningsstoffene i det innenlandske markedet leveres av utenlandske produsenter, og referansedoseringen av produktet leveres også av leverandøren. Som et resultat forblir kostnaden for tørrmørtelprodukter høy, og det er vanskelig å popularisere vanlige mur- og pussmørtler med en stor mengde og et bredt spekter. High-end-markedsprodukter kontrolleres av utenlandske selskaper, og produsenter av tørrmørtel har lav fortjeneste og dårlig pris. Bruken av tilsetningsstoffer mangler systematisk og målrettet forskning, og følger blindt utenlandske formler.

Vannretensjonsmiddel er et viktig tilsetningsstoff for å forbedre vannretensjonsytelsen til tørrblandet mørtel, og det er også et av de viktigste tilsetningsstoffene for å bestemme kostnaden for tørrblandet mørtelmateriale. Hovedfunksjonen til celluloseeter er vannretensjon.

Celluloseeter er en generell betegnelse for en rekke produkter produsert ved reaksjon av alkalicellulose og eterifiseringsmiddel under visse forhold. Alkalicellulose erstattes av forskjellige eterifiseringsmidler for å oppnå forskjellige celluloseetere. I henhold til ioniseringsegenskapene til substituentene kan celluloseetere deles inn i to kategorier: ioniske (som karboksymetylcellulose) og ikke-ioniske (som metylcellulose). I henhold til substituenttypen kan celluloseeter deles inn i monoeter (som metylcellulose) og blandet eter (som hydroksypropylmetylcellulose). I henhold til ulik løselighet kan den deles inn i vannløselighet (som hydroksyetylcellulose) og organisk løsemiddelløselighet (som etylcellulose). Tørrblandet mørtel er hovedsakelig vannløselig cellulose, og vannløselig cellulose er delt inn i instant-type og overflatebehandlet forsinket oppløsningstype.

Virkningsmekanismen til celluloseeter i mørtel er som følger:

(1) EttercelluloseeterNår mørtelen er oppløst i vann, sikres en effektiv og jevn fordeling av sementmaterialet i systemet på grunn av overflateaktiviteten, og celluloseeteren, som et beskyttende kolloid, «omslutter» de faste partiklene, og et lag med smørefilm dannes på den ytre overflaten, noe som gjør mørtelsystemet mer stabilt, og forbedrer også mørtelens flyteevne under blandeprosessen og konstruksjonens glatthet.

(2) På grunn av sin egen molekylære struktur gjør celluloseeterløsningen at fuktigheten i mørtelen ikke lett mistes, og den frigjør den gradvis over en lengre periode, noe som gir mørtelen god vannretensjon og bearbeidbarhet.