Čo je éter celulózy?

Éter celulózyje polymérna zlúčenina s éterovou štruktúrou vyrobená z celulózy. Každý glukozylový kruh v makromolekule celulózy obsahuje tri hydroxylové skupiny, primárnu hydroxylovú skupinu na šiestom atóme uhlíka, sekundárnu hydroxylovú skupinu na druhom a treťom atóme uhlíka a vodík v hydroxylovej skupine je nahradený uhľovodíkovou skupinou, aby sa vytvorili deriváty éteru celulózy. Je to produkt, v ktorom je vodík hydroxylovej skupiny v celulózovom polyméri nahradený uhľovodíkovou skupinou. Celulóza je polyhydroxy polymérna zlúčenina, ktorá sa nerozpúšťa ani topí. Po éterifikácii je celulóza rozpustná vo vode, zriedenom alkalickom roztoku a organickom rozpúšťadle a má termoplasticitu.

Celulóza je polyhydroxy polymérna zlúčenina, ktorá sa nerozpúšťa ani topí. Po éterifikácii je celulóza rozpustná vo vode, zriedenom alkalickom roztoku a organickom rozpúšťadle a má termoplasticitu.

1. Príroda:

Rozpustnosť celulózy po éterifikácii sa výrazne mení. Môže byť rozpustený vo vode, zriedenej kyseline, zriedenej alkálii alebo organickom rozpúšťadle. Rozpustnosť závisí hlavne od troch faktorov: (1) Charakteristiky skupín zavedených v procese éterizácie, zavedené Čím väčšia je skupina, tým nižšia je rozpustnosť a čím silnejšia je polarita zavedenej skupiny, tým ľahšie sa éter celulózy rozpúšťa vo vode; (2) Stupeň substitúcie a distribúcia éterifikovaných skupín v makromolekule. Väčšina éterov celulózy sa môže rozpustiť vo vode len pri určitom stupni substitúcie a stupeň substitúcie je medzi 0 a 3; (3) Stupeň polymerizácie éteru celulózy, čím vyšší je stupeň polymerizácie, tým je menej rozpustný; Čím nižší je stupeň substitúcie, ktorý je možné rozpustiť vo vode, tým širší je rozsah. Existuje mnoho druhov celulózových éterov s vynikajúcim výkonom a sú široko používané v stavebníctve, cemente, rope, potravinách, textile, čistiacich prostriedkoch, farbách, medicíne, výrobe papiera a elektronických súčiastkach a iných priemyselných odvetviach.

2. Rozvinúť:

Čína je najväčším svetovým výrobcom a spotrebiteľom celulózového éteru s priemernou ročnou mierou rastu viac ako 20 %. Podľa predbežných štatistík je v Číne asi 50 podnikov na výrobu éterov celulózy, projektovaná výrobná kapacita priemyslu éterov celulózy presiahla 400 000 ton a existuje asi 20 podnikov s viac ako 10 000 tonami, ktoré sú distribuované najmä v Shandong, Hebei, Chongqing a Jiangsu. , Zhejiang, Šanghaj a ďalšie miesta.

3. Potreba:

V roku 2011 bola čínska výrobná kapacita CMC približne 300 000 ton. S rastúcim dopytom po vysokokvalitných éteroch celulózy v odvetviach, ako je medicína, potraviny a denné chemikálie, rastie domáci dopyt po iných produktoch z éterov celulózy iných ako CMC. , výrobná kapacita MC/HPMC je približne 120 000 ton a výrobná kapacita HEC je približne 20 000 ton. PAC je stále v štádiu propagácie a aplikácie v Číne. S rozvojom veľkých pobrežných ropných polí a rozvojom stavebných materiálov, potravinárskeho, chemického a iného priemyslu sa množstvo a oblasť PAC z roka na rok zvyšuje a rozširuje, s výrobnou kapacitou viac ako 10 000 ton.

4. Klasifikácia:

Podľa klasifikácie chemickej štruktúry substituentov ich možno rozdeliť na aniónové, katiónové a neiónové étery. V závislosti od použitého éterifikačného činidla existujú metylcelulóza, hydroxyetylmetylcelulóza, karboxymetylcelulóza, etylcelulóza, benzylcelulóza, hydroxyetylcelulóza, hydroxypropylmetylcelulóza, kyanoetylcelulóza, benzylkyanoetylcelulóza, karboxymetylhydroxyetylcelulóza a fenyletylcelulóza atď. Praktickejšia a metylcelulóza je celulóza.

Metylcelulóza:

Po spracovaní rafinovanej bavlny s alkáliou vzniká éter celulózy prostredníctvom série reakcií s metánchloridom ako éterifikačným činidlom. Všeobecne je stupeň substitúcie 1,6 až 2,0 a rozpustnosť je tiež odlišná s rôznymi stupňami substitúcie. Patrí do neiónového éteru celulózy.

(1) Metylcelulóza je rozpustná v studenej vode a bude ťažké ju rozpustiť v horúcej vode. Jeho vodný roztok je veľmi stabilný v rozmedzí pH=3~12. Má dobrú kompatibilitu so škrobom, guarovou gumou atď. a mnohými povrchovo aktívnymi látkami. Keď teplota dosiahne teplotu gélovatenia, dôjde k gélovateniu.

(2) Retencia vody v metylcelulóze závisí od jej pridaného množstva, viskozity, veľkosti častíc a rýchlosti rozpúšťania. Vo všeobecnosti, ak je pridané množstvo veľké, jemnosť je malá a viskozita je veľká, miera retencie vody je vysoká. Spomedzi nich má množstvo prídavku najväčší vplyv na rýchlosť retencie vody a úroveň viskozity nie je priamo úmerná úrovni rýchlosti retencie vody. Rýchlosť rozpúšťania závisí hlavne od stupňa povrchovej modifikácie celulózových častíc a jemnosti častíc. Spomedzi vyššie uvedených éterov celulózy majú metylcelulóza a hydroxypropylmetylcelulóza vyššiu mieru zadržiavania vody.

(3) Zmeny teploty môžu vážne ovplyvniť zadržiavanie vody v metylcelulóze. Všeobecne platí, že čím vyššia teplota, tým horšie zadržiavanie vody. Ak teplota malty presiahne 40°C, zadržiavanie vody metylcelulózou sa výrazne zníži, čo vážne ovplyvní konštrukciu malty.

(4)Metylcelulózamá významný vplyv na spracovateľnosť a súdržnosť malty. „Priľnavosť“ sa tu vzťahuje na spojovaciu silu pociťovanú medzi aplikačným nástrojom pracovníka a podkladom steny, to znamená odolnosť malty v šmyku. Priľnavosť je vysoká, odolnosť malty v šmyku je veľká a sila požadovaná pracovníkmi v procese použitia je tiež veľká a konštrukčná výkonnosť malty je nízka. Súdržnosť metylcelulózy je v produktoch éterov celulózy na strednej úrovni.

Hydroxypropylmetylcelulóza:

Hydroxypropylmetylcelulóza je odroda celulózy, ktorej produkcia a spotreba rýchlo narastajú. Je to neiónový zmesový éter celulózy vyrobený z rafinovanej bavlny po alkalizácii s použitím propylénoxidu a metylchloridu ako eterifikačného činidla prostredníctvom série reakcií. Stupeň substitúcie je všeobecne 1,2 až 2,0. Jeho vlastnosti sa menia v závislosti od pomeru obsahu metoxylu k obsahu hydroxypropylu.

(1) Hydroxypropylmetylcelulóza je ľahko rozpustná v studenej vode a pri rozpúšťaní v horúcej vode sa stretne s ťažkosťami. Ale jeho teplota gélovatenia v horúcej vode je výrazne vyššia ako teplota metylcelulózy. Rozpustnosť v studenej vode je tiež výrazne lepšia v porovnaní s metylcelulózou.

(2) Viskozita hydroxypropylmetylcelulózy súvisí s jej molekulovou hmotnosťou a čím väčšia je molekulová hmotnosť, tým vyššia je viskozita. Teplota ovplyvňuje aj jeho viskozitu, keď teplota stúpa, viskozita klesá. Vplyv jej vysokej viskozity a teploty je však nižší ako u metylcelulózy. Jeho roztok je stabilný pri skladovaní pri izbovej teplote.

(3) Zadržiavanie vody v hydroxypropylmetylcelulóze závisí od jej pridaného množstva, viskozity atď. a jej miera zadržiavania vody pri rovnakom pridanom množstve je vyššia ako pri metylcelulóze.

(4)Hydroxypropylmetylcelulózaje stabilný voči kyselinám a zásadám a jeho vodný roztok je veľmi stabilný v rozsahu pH = 2 ~ 12. Lúh sodný a vápenná voda majú malý vplyv na jeho výkon, ale zásada môže urýchliť jeho rozpúšťanie a mierne zvýšiť jeho viskozitu. Hydroxypropylmetylcelulóza je stabilná voči bežným soliam, ale keď je koncentrácia roztoku soli vysoká, viskozita roztoku hydroxypropylmetylcelulózy má tendenciu sa zvyšovať.

(5) Hydroxypropylmetylcelulóza sa môže zmiešať s vo vode rozpustnými polymérnymi zlúčeninami, aby sa vytvoril jednotný roztok s vyššou viskozitou. Napríklad polyvinylalkohol, éter škrobu, rastlinná guma atď.

(6) Hydroxypropylmetylcelulóza má lepšiu odolnosť voči enzýmom ako metylcelulóza a jej roztok je menej pravdepodobne degradovaný enzýmami ako metylcelulóza.

(7) Priľnavosť hydroxypropylmetylcelulózy ku konštrukcii malty je vyššia ako priľnavosť metylcelulózy.

Hydroxyetylcelulóza:

Vyrába sa z rafinovanej bavlny upravenej alkáliou a reaguje s etylénoxidom ako eterifikačným činidlom v prítomnosti izopropanolu. Jeho stupeň substitúcie je všeobecne 1,5 ~ 2,0. Má silnú hydrofilnosť a ľahko absorbuje vlhkosť.

(1) Hydroxyetylcelulóza je rozpustná v studenej vode, ale ťažko sa rozpúšťa v horúcej vode. Jeho roztok je stabilný pri vysokej teplote bez gélovatenia. Môže sa používať dlhodobo pri vysokej teplote v malte, ale jeho retencia vody je nižšia ako u metylcelulózy.

(2) Hydroxyetylcelulóza je stabilná voči všeobecnej kyseline a zásadám a zásada môže urýchliť jej rozpúšťanie a mierne zvýšiť jej viskozitu. Jeho dispergovateľnosť vo vode je o niečo horšia ako u metylcelulózy a hydroxypropylmetylcelulózy.

(3) Hydroxyetylcelulóza má dobré vlastnosti proti prehýbaniu malty, ale má dlhší čas spomalenia pre cement.

(4) Výkonnosť hydroxyetylcelulózy vyrábanej niektorými domácimi podnikmi je zjavne nižšia ako výkonnosť metylcelulózy v dôsledku jej vysokého obsahu vody a vysokého obsahu popola.

(5) Pleseň vodného roztoku hydroxyetylcelulózy je pomerne závažná. Pri teplote okolo 40°C sa môže v priebehu 3 až 5 dní objaviť pleseň, ktorá ovplyvní jeho výkonnosť.

Karboxymetylcelulóza:

Éter celulózy Lonic sa vyrába z prírodných vlákien (bavlna atď.) po alkalickom spracovaní, s použitím monochlóracetátu sodného ako eterifikačného činidla a podrobení sa sérii reakcií. Stupeň substitúcie je vo všeobecnosti 0,4 ~ 1,4 a jeho výkon je značne ovplyvnený stupňom substitúcie.

(1) Karboxymetylcelulóza je hygroskopickejšia a pri skladovaní za všeobecných podmienok bude obsahovať viac vody.

(2) Vodný roztok karboxymetylcelulózy nevytvára gél a viskozita klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Keď teplota prekročí 50°C, viskozita je nevratná.

(3) Jeho stabilita je výrazne ovplyvnená pH. Vo všeobecnosti sa môže použiť v maltách na báze sadry, ale nie v maltách na báze cementu. Keď je vysoko alkalický, stráca viskozitu.

(4) Jeho zadržiavanie vody je oveľa nižšie ako u metylcelulózy. Má retardačný účinok na maltu na báze sadry a znižuje jej pevnosť. Cena karboxymetylcelulózy je však výrazne nižšia ako cena metylcelulózy.

Alkyléter celulózy:

Reprezentatívne sú metylcelulóza a etylcelulóza. V priemyselnej výrobe sa ako eterifikačné činidlo vo všeobecnosti používa metylchlorid alebo etylchlorid a reakcia je nasledovná:

Vo vzorci R predstavuje CH3 alebo C2H5. Koncentrácia alkálií ovplyvňuje nielen stupeň éterifikácie, ale ovplyvňuje aj spotrebu alkylhalogenidov. Čím nižšia je koncentrácia alkálie, tým silnejšia je hydrolýza alkylhalogenidu. Aby sa znížila spotreba éterifikačného činidla, musí sa zvýšiť koncentrácia alkálií. Keď je však koncentrácia alkálie príliš vysoká, napučiavací účinok celulózy sa zníži, čo neprospieva éterifikačnej reakcii, a preto sa zníži stupeň éterifikácie. Na tento účel sa môže počas reakcie pridať koncentrovaný lúh alebo pevný lúh. Reaktor by mal mať dobré miešacie a trhacie zariadenie, aby sa alkália mohla rovnomerne distribuovať. Metylcelulóza je široko používaná ako zahusťovadlo, lepidlo a ochranný koloid atď. Môže sa použiť aj ako dispergátor pre emulznú polymerizáciu, spojivový disperzant pre semená, textilná kaša, prísada do potravín a kozmetiky, lekárske lepidlo, náterový materiál a používa sa v latexových farbách, tlačiarenských farbách, výrobe keramiky a primiešavané do cementových produktov Používa sa na kontrolu času tuhnutia, pevnosti za studena, atď. odpor. Nízko substituovaná etylcelulóza je rozpustná vo vode a zriedených alkalických roztokoch a vysoko substituované produkty sú rozpustné vo väčšine organických rozpúšťadiel. Má dobrú kompatibilitu s rôznymi živicami a plastifikátormi. Môže sa použiť na výrobu plastov, fólií, lakov, lepidiel, latexových a poťahových materiálov na lieky atď. Zavedenie hydroxyalkylových skupín do alkyléterov celulózy môže zlepšiť jej rozpustnosť, znížiť jej citlivosť na vysolenie, zvýšiť teplotu gélovatenia a zlepšiť vlastnosti horúcej taveniny atď. Stupeň zmeny vyššie uvedených vlastností sa mení s povahou substituentov a pomerom alkylových a hydroxyalkylových skupín.

Hydroxyalkyléter celulózy:

Reprezentatívne sú hydroxyetylcelulóza a hydroxypropylcelulóza. Éterifikačné činidlá sú epoxidy, ako je etylénoxid a propylénoxid. Ako katalyzátor použite kyselinu alebo zásadu. Priemyselná výroba spočíva v reakcii alkalickej celulózy s eterifikačným činidlom:hydroxyetylcelulózas vysokou substitučnou hodnotou je rozpustný v studenej aj horúcej vode. Hydroxypropylcelulóza s vysokou substitučnou hodnotou je rozpustná iba v studenej vode, ale nie v horúcej vode. Hydroxyetylcelulózu možno použiť ako zahusťovadlo pre latexové nátery, textilné tlačiarenské a farbiace pasty, materiály na glejenie papiera, lepidlá a ochranné koloidy. Použitie hydroxypropylcelulózy je podobné ako použitie hydroxyetylcelulózy. Hydroxypropylcelulóza s nízkou hodnotou substitúcie môže byť použitá ako farmaceutický excipient, ktorý môže mať väzbové aj dezintegračné vlastnosti.

Karboxymetylcelulóza, anglická skratka CMC, vo všeobecnosti existuje vo forme sodnej soli. Éterifikačným činidlom je kyselina monochlóroctová a reakcia je nasledovná:

Karboxymetylcelulóza je najpoužívanejší vo vode rozpustný éter celulózy. V minulosti sa používala najmä ako vrtné bahno, no v súčasnosti sa rozšírilo aj ako prísada do saponátu, odevnej suspenzie, latexových farieb, náterov na lepenku a papier a pod.

Polyaniónová celulóza (PAC) je iónový éter celulózy a predstavuje špičkový náhradný produkt za karboxymetylcelulózu (CMC). Je to biely, sivobiely alebo slabo žltý prášok alebo granule, netoxický, bez chuti, ľahko rozpustný vo vode za vzniku priehľadného roztoku s určitou viskozitou, má lepšiu tepelnú stabilitu a odolnosť voči soli a má silné antibakteriálne vlastnosti. Bez plesní a poškodenia. Má vlastnosti vysokej čistoty, vysokého stupňa substitúcie a rovnomernej distribúcie substituentov. Môže sa použiť ako spojivo, zahusťovadlo, modifikátor reológie, prostriedok na zníženie straty tekutín, stabilizátor suspenzie atď. Polyaniónová celulóza (PAC) je široko používaná vo všetkých priemyselných odvetviach, kde je možné aplikovať CMC, čo môže výrazne znížiť dávkovanie, uľahčiť použitie, poskytnúť lepšiu stabilitu a splniť vyššie požiadavky na proces.

Kyanoetylcelulóza je reakčný produkt celulózy a akrylonitrilu za katalýzy alkálií.

Kyanoetylcelulóza má vysokú dielektrickú konštantu a nízky stratový koeficient a môže sa použiť ako živicová matrica pre fosforové a elektroluminiscenčné lampy. Nízko substituovaná kyanoetylcelulóza sa môže použiť ako izolačný papier pre transformátory.

Étery vyšších mastných alkoholov, alkenylétery a aromatické alkoholétery celulózy boli pripravené, ale v praxi sa nepoužívali.

Spôsoby prípravy éteru celulózy možno rozdeliť na metódu vodného média, metódu rozpúšťadla, metódu miesenia, metódu v suspenzii, metódu plyn-pevná látka, metódu v kvapalnej fáze a kombináciu vyššie uvedených metód.

5. Princíp prípravy:

Buničina s vysokým obsahom α-celulózy sa nasiakne alkalickým roztokom, aby napučala, aby sa zničilo viac vodíkových väzieb, uľahčila sa difúzia činidiel a vytvorila sa alkalická celulóza, a potom sa nechá reagovať s eterifikačným činidlom, čím sa získa éter celulózy. Éterifikačné činidlá zahŕňajú halogenidy uhľovodíkov (alebo sírany), epoxidy a a a p nenasýtené zlúčeniny s akceptormi elektrónov.

6. Základný výkon:

Prísady zohrávajú kľúčovú úlohu pri zlepšovaní úžitkových vlastností stavebnej malty miešanej za sucha a predstavujú viac ako 40 % nákladov na materiál v malte miešanej za sucha. Značnú časť prímesí na domácom trhu dodávajú zahraniční výrobcovia a referenčné dávkovanie prípravku zabezpečuje aj dodávateľ. V dôsledku toho zostávajú náklady na maltové výrobky miešané za sucha vysoké a je ťažké popularizovať bežné murovacie a omietkové malty s veľkým množstvom a širokým sortimentom. Špičkové trhové produkty sú kontrolované zahraničnými spoločnosťami a výrobcovia suchej malty majú nízke zisky a zlú cenovú dostupnosť; aplikácii prímesí chýba systematický a cielený výskum a slepo sa riadi cudzími vzorcami.

Činidlo zadržiavajúce vodu je kľúčovou prímesou na zlepšenie schopnosti zadržiavať vodu v suchom miešanej malte a je tiež jednou z kľúčových prímesí na určenie ceny maltových materiálov miešaných za sucha. Hlavnou funkciou éteru celulózy je zadržiavanie vody.

Éter celulózy je všeobecný pojem pre sériu produktov vyrábaných reakciou alkalickej celulózy a éterifikačného činidla za určitých podmienok. Alkalická celulóza je nahradená rôznymi éterifikačnými činidlami, aby sa získali rôzne étery celulózy. Podľa ionizačných vlastností substituentov možno étery celulózy rozdeliť do dvoch kategórií: iónové (ako je karboxymetylcelulóza) a neiónové (ako je metylcelulóza). Podľa typu substituentu možno éter celulózy rozdeliť na monoéter (ako je metylcelulóza) a zmiešaný éter (ako je hydroxypropylmetylcelulóza). Podľa rôznej rozpustnosti sa môže rozdeliť na rozpustnosť vo vode (ako je hydroxyetylcelulóza) a rozpustnosť v organickom rozpúšťadle (ako je etylcelulóza). Malta miešaná za sucha je hlavne vo vode rozpustná celulóza a vo vode rozpustná celulóza sa delí na instantný typ a povrchovo upravený typ s oneskoreným rozpúšťaním.

Mechanizmus účinku éteru celulózy v malte je nasledujúci:

(1) Poéter celulózyv malte je rozpustená vo vode, vďaka povrchovej aktivite je zabezpečená efektívna a rovnomerná distribúcia cementového materiálu v systéme a éter celulózy ako ochranný koloid „obalí“ tuhé častice a na jeho vonkajšom povrchu sa vytvorí vrstva mazacieho filmu, ktorý robí maltový systém stabilnejším a zároveň zlepšuje tekutosť malty počas procesu miešania a hladkosti.

(2) Vďaka svojej vlastnej molekulárnej štruktúre roztok éteru celulózy spôsobuje, že vlhkosť v malte sa ľahko nestráca a postupne ju uvoľňuje počas dlhého časového obdobia, čím poskytuje malte dobrú zadržiavanie vody a spracovateľnosť.