Kaj je celulozni eter?

Celulozni eterje polimerna spojina z etrsko strukturo iz celuloze. Vsak glukozilni obroč v celulozni makromolekuli vsebuje tri hidroksilne skupine, primarno hidroksilno skupino na šestem ogljikovem atomu, sekundarno hidroksilno skupino na drugem in tretjem ogljikovem atomu, vodik v hidroksilni skupini pa je nadomeščen z ogljikovodikovo skupino, da se ustvarijo derivati ​​celuloznega etra. Je produkt, v katerem je vodik hidroksilne skupine v celuloznem polimeru nadomeščen z ogljikovodikovo skupino. Celuloza je polihidroksi polimerna spojina, ki se ne topi in ne topi. Po eterifikaciji je celuloza topna v vodi, razredčeni raztopini alkalij in organskem topilu ter ima termoplastičnost.

Celuloza je polihidroksi polimerna spojina, ki se ne topi in ne topi. Po eterifikaciji je celuloza topna v vodi, razredčeni raztopini alkalij in organskem topilu ter ima termoplastičnost.

1. Narava:

Topnost celuloze po etrenju se bistveno spremeni. Lahko se raztopi v vodi, razredčeni kislini, razredčeni alkaliji ali organskem topilu. Topnost je v glavnem odvisna od treh dejavnikov: (1) Značilnosti skupin, uvedenih v procesu eterifikacije, uvedene Večja kot je skupina, nižja je topnost in močnejša kot je polarnost vnesene skupine, lažje se celulozni eter raztopi v vodi; (2) Stopnja substitucije in porazdelitev eterificiranih skupin v makromolekuli. Večino celuloznih etrov je mogoče raztopiti v vodi le pod določeno stopnjo substitucije, stopnja substitucije pa je med 0 in 3; (3) Stopnja polimerizacije celuloznega etra, višja kot je stopnja polimerizacije, manj topna; Nižja kot je stopnja substitucije, ki jo je mogoče raztopiti v vodi, širši je obseg. Obstaja veliko vrst celuloznih etrov z odličnimi zmogljivostmi in se pogosto uporabljajo v gradbeništvu, cementu, nafti, hrani, tekstilu, detergentih, barvah, medicini, proizvodnji papirja in elektronskih komponent ter drugih industrijah.

2. Razviti:

Kitajska je največja svetovna proizvajalka in porabnica celuloznega etra s povprečno letno stopnjo rasti več kot 20 %. Po predhodnih statističnih podatkih je na Kitajskem približno 50 podjetij za proizvodnjo celuloznega etra, načrtovana proizvodna zmogljivost industrije celuloznega etra je presegla 400.000 ton in obstaja približno 20 podjetij z več kot 10.000 tonami, ki so večinoma razdeljena v Shandong, Hebei, Chongqing in Jiangsu. , Zhejiang, Šanghaj in druga mesta.

3. Potreba:

Leta 2011 je bila kitajska proizvodna zmogljivost CMC približno 300.000 ton. Z naraščajočim povpraševanjem po visokokakovostnih celuloznih etrih v panogah, kot so medicina, hrana in dnevne kemikalije, domače povpraševanje po drugih izdelkih celuloznih etrov, razen CMC, narašča. , je proizvodna zmogljivost MC/HPMC približno 120.000 ton, HEC pa približno 20.000 ton. PAC je še vedno v fazi promocije in uporabe na Kitajskem. Z razvojem velikih naftnih polj na morju in razvojem industrije gradbenih materialov, živilske, kemične in drugih industrij se količina in področje PAC iz leta v leto povečujeta in širita, s proizvodno zmogljivostjo več kot 10.000 ton.

4. Razvrstitev:

Glede na klasifikacijo kemijske strukture substituentov jih lahko razdelimo na anionske, kationske in neionske etre. Glede na uporabljeno sredstvo za eterifikacijo ločimo metil celulozo, hidroksietil metil celulozo, karboksimetil celulozo, etil celulozo, benzil celulozo, hidroksietil celulozo, hidroksipropil metil celulozo celulozo, cianoetil celulozo, benzil cianoetil celulozo, karboksimetil hidroksietil celulozo in fenil celulozo itd. celuloza in etilceluloza sta bolj praktični.

Metilceluloza:

Po obdelavi rafiniranega bombaža z alkalijami nastane celulozni eter z nizom reakcij z metan kloridom kot sredstvom za eterifikacijo. Na splošno je stopnja substitucije 1,6 ~ 2,0, topnost pa je tudi različna z različnimi stopnjami substitucije. Spada med neionske celulozne etre.

(1) Metilceluloza je topna v hladni vodi in se bo težko raztopila v vroči vodi. Njegova vodna raztopina je zelo stabilna v območju pH=3~12. Ima dobro združljivost s škrobom, guar gumijem itd. in številnimi površinsko aktivnimi snovmi. Ko temperatura doseže temperaturo geliranja, pride do geliranja.

(2) Zadrževanje vode pri metil celulozi je odvisno od njene dodane količine, viskoznosti, velikosti delcev in stopnje raztapljanja. Na splošno, če je dodana količina velika, finost majhna in viskoznost velika, je stopnja zadrževanja vode visoka. Med njimi ima količina dodatka največji vpliv na stopnjo zadrževanja vode, stopnja viskoznosti pa ni neposredno sorazmerna s stopnjo zadrževanja vode. Hitrost raztapljanja je v glavnem odvisna od stopnje površinske modifikacije celuloznih delcev in drobnosti delcev. Med zgornjimi celuloznimi etri imata metil celuloza in hidroksipropil metil celuloza višje stopnje zadrževanja vode.

(3) Spremembe temperature lahko resno vplivajo na zadrževanje vode v metil celulozi. Na splošno velja, da višja kot je temperatura, slabše je zadrževanje vode. Če temperatura malte preseže 40°C, se zadrževanje vode v metil celulozi znatno zmanjša, kar resno vpliva na konstrukcijo malte.

(4)Metil celulozapomembno vpliva na obdelavnost in kohezijo malte. »Lepilnost« se tu nanaša na silo lepljenja, ki jo čuti delavec med orodjem za nanašanje in stensko podlago, to je strižno odpornost malte. Lepilnost je visoka, strižna odpornost malte je velika, moč, ki jo zahtevajo delavci v procesu uporabe, je prav tako velika, gradbena zmogljivost malte pa je slaba. Kohezija metilceluloze je v izdelkih iz celuloznega etra na srednji ravni.

Hidroksipropilmetilceluloza:

Hidroksipropil metilceluloza je vrsta celuloze, katere proizvodnja in poraba hitro naraščata. To je neionski celulozni mešani eter, izdelan iz rafiniranega bombaža po alkalizaciji z uporabo propilen oksida in metil klorida kot sredstva za eterifikacijo skozi vrsto reakcij. Stopnja substitucije je običajno 1,2~2,0. Njegove lastnosti se razlikujejo glede na razmerje med vsebnostjo metoksilne skupine in vsebnostjo hidroksipropila.

(1) Hidroksipropil metilceluloza je zlahka topna v hladni vodi, pri raztapljanju v vroči vodi pa bo naletela na težave. Toda njegova gelacijska temperatura v vroči vodi je bistveno višja kot pri metil celulozi. Tudi topnost v hladni vodi je močno izboljšana v primerjavi z metil celulozo.

(2) Viskoznost hidroksipropil metilceluloze je povezana z njeno molekulsko maso in večja kot je molekulska masa, večja je viskoznost. Temperatura vpliva tudi na njegovo viskoznost, z naraščanjem temperature se viskoznost zmanjšuje. Vendar pa je vpliv njegove visoke viskoznosti in temperature manjši kot pri metil celulozi. Njegova raztopina je stabilna pri sobni temperaturi.

(3) Zadrževanje vode pri hidroksipropil metilcelulozi je odvisno od njene dodane količine, viskoznosti itd., stopnja zadrževanja vode pri isti dodani količini pa je višja kot pri metil celulozi.

(4)Hidroksipropil metilcelulozaje stabilen na kisline in alkalije, njegova vodna raztopina pa je zelo stabilna v območju pH=2~12. Kavstična soda in apnena voda malo vplivata na njegovo delovanje, alkalije pa lahko pospešijo njegovo raztapljanje in nekoliko povečajo njegovo viskoznost. Hidroksipropil metilceluloza je stabilna na običajne soli, vendar ko je koncentracija raztopine soli visoka, se viskoznost raztopine hidroksipropil metilceluloze poveča.

(5) Hidroksipropil metilcelulozo je mogoče mešati z vodotopnimi polimernimi spojinami, da nastane enotna raztopina z višjo viskoznostjo. Kot so polivinil alkohol, škrobni eter, rastlinski gumi itd.

(6) Hidroksipropil metilceluloza ima boljšo encimsko odpornost kot metilceluloza in je manj verjetno, da bi njeno raztopino razgradili encimi kot metilceluloza.

(7) Oprijem hidroksipropil metilceluloze na gradbeno malto je večji kot pri metilcelulozi.

Hidroksietil celuloza:

Narejen je iz rafiniranega bombaža, obdelanega z alkalijami, in reagira z etilen oksidom kot sredstvom za eterifikacijo v prisotnosti izopropanola. Njegova stopnja substitucije je običajno 1,5 ~ 2,0. Ima močno hidrofilnost in zlahka absorbira vlago.

(1) Hidroksietilceluloza je topna v hladni vodi, vendar se težko raztopi v vroči vodi. Njegova raztopina je stabilna pri visoki temperaturi brez želiranja. Lahko se uporablja dolgo časa pri visoki temperaturi v malti, vendar je njegovo zadrževanje vode nižje kot pri metil celulozi.

(2) Hidroksietil celuloza je stabilna na splošno kislino in alkalije, alkalije pa lahko pospešijo njeno raztapljanje in rahlo povečajo njeno viskoznost. Njegova disperzibilnost v vodi je nekoliko slabša kot pri metil celulozi in hidroksipropil metil celulozi.

(3) Hidroksietilceluloza ima dobre lastnosti proti popuščanju za malto, vendar ima daljši čas zadrževanja za cement.

(4) Učinkovitost hidroksietil celuloze, ki jo proizvajajo nekatera domača podjetja, je očitno nižja od učinkovitosti metil celuloze zaradi visoke vsebnosti vode in visoke vsebnosti pepela.

(5) Plesen vodne raztopine hidroksietil celuloze je relativno resna. Pri temperaturi približno 40 °C se lahko v 3 do 5 dneh pojavi plesen, kar bo vplivalo na njegovo učinkovitost.

Karboksimetil celuloza:

Lonic celulozni eter je narejen iz naravnih vlaken (bombaž itd.) po obdelavi z alkalijo, z uporabo natrijevega monokloroacetata kot sredstva za eterifikacijo in skozi vrsto reakcijskih obdelav. Stopnja substitucije je na splošno 0,4 ~ 1,4, na njeno delovanje pa močno vpliva stopnja substitucije.

(1) Karboksimetil celuloza je bolj higroskopična in bo vsebovala več vode, če bo shranjena pod splošnimi pogoji.

(2) Vodna raztopina karboksimetil celuloze ne tvori gela, viskoznost pa se zmanjšuje s povišanjem temperature. Ko temperatura preseže 50 °C, je viskoznost nepovratna.

(3) Na njegovo stabilnost močno vpliva pH. Na splošno se lahko uporablja v malti na osnovi mavca, ne pa v malti na osnovi cementa. Ko je visoko alkalen, bo izgubil viskoznost.

(4) Njegovo zadrževanje vode je veliko nižje kot metil celuloza. Na malto na osnovi mavca deluje zadrževalno in zmanjšuje njeno trdnost. Vendar pa je cena karboksimetil celuloze bistveno nižja od cene metil celuloze.

Celulozni alkil eter:

Reprezentativni sta metil celuloza in etil celuloza. V industrijski proizvodnji se kot sredstvo za eterifikacijo običajno uporablja metil klorid ali etil klorid, reakcija pa je naslednja:

V formuli R predstavlja CH3 ali C2H5. Koncentracija alkalij ne vpliva samo na stopnjo eterifikacije, ampak vpliva tudi na porabo alkil halogenidov. Nižja kot je koncentracija alkalij, močnejša je hidroliza alkil halida. Da bi zmanjšali porabo sredstva za eteriranje, je treba povečati koncentracijo alkalij. Ko pa je koncentracija alkalije previsoka, se učinek nabrekanja celuloze zmanjša, kar ne prispeva k reakciji eterifikacije, zato se stopnja eterifikacije zmanjša. V ta namen lahko med reakcijo dodamo koncentriran lug ali trden lug. Reaktor mora imeti dobro napravo za mešanje in trganje, da se alkalije lahko enakomerno porazdelijo. Metil celuloza se pogosto uporablja kot zgoščevalec, lepilo in zaščitni koloid itd. Lahko se uporablja tudi kot dispergator za emulzijsko polimerizacijo, dispergator za lepljenje semen, tekstilno brozgo, dodatek za hrano in kozmetiko, medicinsko lepilo, premazni material za zdravila in se uporablja v barvah iz lateksa, tiskarskem črnilu, proizvodnji keramike in meša v cementu Uporablja se za nadzor nastavitve čas in povečanje začetne trdnosti itd. Izdelki iz etil celuloze imajo visoko mehansko trdnost, prožnost, toplotno in hladno odpornost. Nizko substituirana etil celuloza je topna v vodi in razredčenih alkalnih raztopinah, visoko substituirani izdelki pa so topni v večini organskih topil. Ima dobro združljivost z različnimi smolami in mehčali. Uporablja se lahko za izdelavo plastike, filmov, lakov, lepil, lateksa in premaznih materialov za zdravila itd. Uvedba hidroksialkilnih skupin v alkilne etre celuloze lahko izboljša njegovo topnost, zmanjša občutljivost na izsoljenje, poveča temperaturo geliranja in izboljša lastnosti vroče taline itd. Stopnja spremembe zgornjih lastnosti se spreminja glede na naravo substituentov in razmerje med alkilom in hidroksialkilne skupine.

Hidroksialkil eter celuloze:

Reprezentativni sta hidroksietil celuloza in hidroksipropil celuloza. Sredstva za eteriranje so epoksidi, kot sta etilen oksid in propilen oksid. Kot katalizator uporabite kislino ali bazo. Industrijska proizvodnja je reakcija alkalne celuloze s sredstvom za eterifikacijo:hidroksietil celulozaz visoko substitucijsko vrednostjo je topen v hladni in vroči vodi. Hidroksipropil celuloza z visoko substitucijsko vrednostjo je topna le v hladni vodi, ne pa tudi v vroči vodi. Hidroksietil celuloza se lahko uporablja kot zgoščevalec za premaze iz lateksa, paste za tiskanje in barvanje tekstila, materiale za lepljenje papirja, lepila in zaščitne koloide. Uporaba hidroksipropil celuloze je podobna uporabi hidroksietil celuloze. Hidroksipropil celulozo z nizko substitucijsko vrednostjo lahko uporabimo kot farmacevtsko pomožno snov, ki ima lahko tako vezavne kot razgradne lastnosti.

Karboksimetil celuloza, angleška okrajšava CMC, na splošno obstaja v obliki natrijeve soli. Sredstvo za eteriranje je monokloroocetna kislina, reakcija pa je naslednja:

Karboksimetil celuloza je najbolj razširjen v vodi topen celulozni eter. V preteklosti so jo uporabljali predvsem kot vrtalno blato, zdaj pa so jo razširili na uporabo kot dodatek detergentom, gnojevki za oblačila, barvi iz lateksa, premazovanju kartona in papirja itd. Čista karboksimetil celuloza se lahko uporablja v hrani, medicini, kozmetiki in tudi kot lepilo za keramiko in kalupe.

Polianionska celuloza (PAC) je ionski celulozni eter in je vrhunski nadomestek za karboksimetil celulozo (CMC). Je bel, umazano bel ali rahlo rumen prah ali zrnca, netoksičen, brez okusa, zlahka topen v vodi, da nastane prozorna raztopina z določeno viskoznostjo, ima boljšo stabilnost toplotne odpornosti in odpornost na sol ter močne antibakterijske lastnosti. Brez plesni in kvarjenja. Ima značilnosti visoke čistosti, visoke stopnje substitucije in enakomerne porazdelitve substituentov. Uporablja se lahko kot vezivo, zgoščevalec, modifikator reologije, zmanjševalec izgube tekočine, stabilizator suspenzije itd. Polianionska celuloza (PAC) se pogosto uporablja v vseh panogah, kjer se lahko uporablja CMC, kar lahko močno zmanjša doziranje, olajša uporabo, zagotovi boljšo stabilnost in izpolni višje procesne zahteve.

Cianoetil celuloza je produkt reakcije celuloze in akrilonitrila pod katalizo alkalije.

Cianoetil celuloza ima visoko dielektrično konstanto in nizek koeficient izgube in se lahko uporablja kot smolna matrica za fosforne in elektroluminiscenčne sijalke. Nizko substituirana cianoetil celuloza se lahko uporablja kot izolacijski papir za transformatorje.

Etri višjih maščobnih alkoholov, alkenilni etri in aromatski alkoholni etri celuloze so bili pripravljeni, vendar v praksi niso bili uporabljeni.

Metode priprave celuloznega etra lahko razdelimo na metodo z vodnim medijem, metodo s topilom, metodo gnetenja, metodo gnojevke, metodo s plinsko trdno snovjo, metodo s tekočo fazo in kombinacijo zgornjih metod.

5. Načelo priprave:

Pulpa z visoko vsebnostjo α-celuloze je namočena z alkalno raztopino, da nabrekne, da uniči več vodikovih vezi, olajša difuzijo reagentov in ustvari alkalno celulozo, nato pa reagira s sredstvom za eterifikacijo, da dobi celulozni eter. Sredstva za eteriranje vključujejo ogljikovodične halogenide (ali sulfate), epokside ter α in β nenasičene spojine z akceptorji elektronov.

6. Osnovna zmogljivost:

Dodatki igrajo ključno vlogo pri izboljšanju učinkovitosti gradbene suho mešane malte in predstavljajo več kot 40 % stroškov materiala v suho mešani malti. Precejšen del primesi na domačem trgu dobavljajo tuji proizvajalci, dobavitelj pa zagotavlja tudi referenčno doziranje izdelka. Posledica tega je, da stroški suhih mešanih malt ostajajo visoki, zato je težko popularizirati običajne zidarske in omete z veliko količino in širokim razponom. Tržne izdelke višjega cenovnega razreda nadzirajo tuja podjetja, proizvajalci suhih malt pa imajo nizke dobičke in slabo dostopno ceno; uporaba dodatkov nima sistematičnih in ciljno usmerjenih raziskav ter slepo sledi tujim formulam.

Sredstvo za zadrževanje vode je ključni dodatek za izboljšanje učinkovitosti zadrževanja vode suho mešane malte in je tudi eden ključnih dodatkov za določanje stroškov materialov za suho mešano malto. Glavna funkcija celuloznega etra je zadrževanje vode.

Celulozni eter je splošen izraz za vrsto produktov, proizvedenih z reakcijo alkalne celuloze in sredstva za eteriranje pod določenimi pogoji. Alkalno celulozo nadomestimo z različnimi sredstvi za eteriranje, da dobimo različne celulozne etre. Glede na ionizacijske lastnosti substituentov lahko celulozne etre razdelimo v dve kategoriji: ionske (kot je karboksimetil celuloza) in neionske (kot je metil celuloza). Glede na vrsto substituenta lahko celulozni eter razdelimo na monoeter (kot je metil celuloza) in mešani eter (kot je hidroksipropil metil celuloza). Glede na različno topnost ga lahko razdelimo na topnost v vodi (kot je hidroksietil celuloza) in topnost v organskih topilih (kot je etil celuloza). Suho mešana malta je večinoma vodotopna celuloza, vodotopna celuloza pa je razdeljena na instant tip in površinsko obdelan tip z zakasnjenim raztapljanjem.

Mehanizem delovanja celuloznega etra v malti je naslednji:

(1) Pocelulozni eterv malti raztopljen v vodi, zaradi površinske aktivnosti je zagotovljena učinkovita in enakomerna porazdelitev cementnega materiala v sistemu, celulozni eter pa kot zaščitni koloid »ovije« trdne delce in na njegovi zunanji površini se oblikuje plast mazalnega filma, ki naredi maltni sistem bolj stabilen, poleg tega pa izboljša fluidnost malte med mešanjem in gladkost gradnje.

(2) Zaradi lastne molekularne strukture raztopina celuloznega etra prepreči enostavno izgubo vlage v malti in jo postopoma sprošča v daljšem časovnem obdobju, kar malti omogoča dobro zadrževanje vode in obdelavnost.