O a fausaga ma ituaiga o cellulose ethers?

1. Fausaga ma le mataupu faavae o le sauniuniga o le cellulose ether

O loʻo faʻaalia i le Ata 1 le fausaga masani o le cellulose ethers. O iunite taʻitasi o le bD-anhydroglucose (le iunite toe fai o le cellulose) e sui ai le tasi vaega i le tulaga C (2), C (3) ma le C (6), o lona uiga, e mafai ona i ai ni vaega ether e tolu. Ona o sootaga hydrogen i totonu ma le va o le chain omacromolecules o le cellulose, e faigata ona fa'ata'ape'apeina i le vai ma toetoe lava o vaila'au fa'aola uma. O le fa'alauiloaina o vaega ether e ala i le etherification e fa'aumatia ai fusi o le hydrogen i totonu o le molecular ma le intermolecular, fa'aleleia atili ai lona hydrophilicity, ma fa'aleleia atili ai lona solubility i totonu o alavai vai.

O mea e masani ona sui ai le etherified o vaega alkoxy e maualalo le mamafa o le molecular (1 i le 4 carbon atoms) poʻo vaega hydroxyalkyl, lea e mafai ona suia e isi vaega galue e pei o le carboxyl, hydroxyl poʻo vaega amino. E mafai ona eseese ituaiga o mea e sui ai. I luga o le filifili macromolecular cellulose, o vaega hydroxyl i luga o le tulaga C(2), C(3) ma le C(6) o iunite glucose taʻitasi e suia i ni vaega eseese. O le mea moni, o le cellulose ether e masani lava e leai se fausaga faʻakemikolo mautinoa, vagana ai na oloa e suia atoatoa e le tasi ituaiga o vaega (o vaega hydroxyl uma e tolu e suia). E naʻo le faʻaaogaina o nei oloa mo suʻesuʻega ma suʻesuʻega i fale suʻesuʻe, ma e leai se taua faapisinisi.

(a) O le fausaga lautele o iunite anhydroglucose e lua o le filifili molecular cellulose ether, R1~R6=H, po o se sui organic;

(b) O se fasi filifili molekiula o le carboxymethylhydroxyethyl cellulose, o le tikeri o le suia o le carboxymethyl e 0.5, o le tikeri o le suia o le hydroxyethyl e 2.0, ma o le tikeri o le suia o le molar e 3.0. O lenei fausaga e fai ma sui o le averesi o le tulaga o le suia o vaega etherified, ae o mea e sui ai e fa'afuase'i.

Mo sui taitasi, o le aofaʻi atoa o le etherification e faʻaalia e le tikeri o le tau o le DS o le sui. O le vaega o le DS e 0~3, lea e tutusa ma le averesi o le aofaʻi o vaega hydroxyl ua suia e vaega etherification i luga o iunite anhydroglucose taʻitasi.

Mo hydroxyalkyl cellulose ethers, o le tali o le suiga o le a amata ai le etherification mai vaega hydroxyl saoloto fou, ma o le tikeri o le suiga e mafai ona fuaina e le tau MS, o lona uiga, o le tikeri molar o le suiga. O loʻo faʻatusalia ai le averesi o le aofaʻi o moles o le etherifying agent reactant e faʻaopoopo i iunite taʻitasi o le anhydroglucose. O se reactant masani o le ethylene oxide ma o le oloa e iai se hydroxyethyl substituent. I le Ata 1, o le tau MS o le oloa e 3.0.

I le fa'avae fa'avae, e leai se tapula'a maualuga mo le tau o le MS. Afai e iloa le tau o le DS o le tikeri o le suia i vaega ta'itasi o le mama kulukose, o le umi averesi o le filifili o le itu ether. O nisi gaosi oloa e masani ona fa'aogaina le vaega tele (wt%) o vaega eseese o le etherification (e pei o le -OCH3 po'o le -OC2H4OH) e fai ma sui o le tulaga ma le tikeri o le suia nai lo tau o le DS ma le MS. O le vaega tele o vaega ta'itasi ma lona tau o le DS po'o le MS e mafai ona liua e ala i se fa'atusatusaga faigofie.

O le tele o cellulose ethers o polymers e mafai ona solo i le vai, ma o nisi e mafai foʻi ona solo i ni solvents organic. O le Cellulose ether e iai ona uiga o le maualuga o le lelei, tau maualalo, faigofie ona faʻagasolo, maualalo le oona ma le tele o ituaiga, ma o loʻo faʻalauteleina pea le manaʻoga ma le faʻaaogaina. I le avea ai o se sui fesoasoani, o le cellulose ether e tele lona gafatia e faʻaaoga ai i vaega eseese o alamanuia. E mafai ona maua e ala i le MS/DS.

E vaevaeina cellulose ethers e tusa ai ma le fausaga fa'akemikolo o mea e sui ai i ni anionic, cationic ma nonionic ethers. E mafai ona vaevaeina nonionic ethers i ni oloa e mafai ona solo i le vai ma ni oloa e mafai ona solo i le suāuu.

O oloa ua fa'a-alafaleina o lo'o lisiina i le pito i luga o le Laulau 1. O le vaega pito i lalo o le Laulau 1 o lo'o lisiina ai nisi o vaega etherification ua iloa, ia e le'i avea ma oloa fa'apisinisi taua.

O le fa'asologa fa'apu'upu'u o mea e sui ai le ether e mafai ona fa'aigoaina e tusa ai ma le fa'asologa fa'a-alafapeta po'o le tulaga o le DS (MS) ta'itasi, mo se fa'ata'ita'iga, mo le 2-hydroxyethyl methylcellulose, o le fa'apu'upu'uga o le HEMC, ma e mafai fo'i ona tusia o le MHEC e fa'ailoa ai le mea e sui ai le methyl.

E lē faigofie ona maua vaega hydroxyl i luga o le cellulose e ala i vailaʻau etherification, ma o le faagasologa o le etherification e masani ona faia i lalo o tulaga alkaline, e masani ona faʻaaogaina ai se faʻaputuga patino o le vai NaOH. E muamua fausia le cellulose i totonu o le cellulose alkali ua fulafula faʻatasi ma le vai NaOH, ona faia lea o le tali atu i le etherification faʻatasi ma le vailaʻau etherification. I le taimi o le gaosiga ma le sauniuniga o ethers fefiloi, e tatau ona faʻaaogaina ituaiga eseese o vailaʻau etherification i le taimi e tasi, pe tatau ona faia le etherification laʻasaga i lea laʻasaga e ala i le fafagaina faʻafuaseʻi (pe a manaʻomia). E fa ituaiga tali atu i le etherification o le cellulose, lea e aoteleina e le fua faʻatatau o le tali atu (suia le cellulosic i le Cell-OH) e pei ona taua i lalo:

O le fua fa'atatau (1) o lo'o fa'amatalaina ai le tali atu o le Williamson etherification. O le RX o se inorganic acid ester, ma o le X o le halogen Br, Cl po'o le sulfuric acid ester. O le Chloride R-Cl e masani ona fa'aaogaina i pisinisi, mo se fa'ata'ita'iga, methyl chloride, ethyl chloride po'o le chloroacetic acid. O se aofa'iga stoichiometric o le base e fa'aaogaina i ia tali atu. O oloa gaosi o le cellulose ether o le methyl cellulose, ethyl cellulose ma le carboxymethyl cellulose o oloa ia o le tali atu o le Williamson etherification.

O le fua fa'atatau o le tali (2) o le fa'aopoopoga lea o le tali o epoxides ua fa'a-base (e pei o le R=H, CH3, po'o le C2H5) ma vaega hydroxyl i luga o molela'au cellulose e aunoa ma le 'aina o le base. E foliga mai o le a fa'aauau pea lenei tali a'o faia ni vaega hydroxyl fou i le taimi o le tali, e o'o atu ai i le fausiaina o filifili o le oligoalkylethylene oxide: O se tali fa'apena ma le 1-aziridine (aziridine) o le a fausia ai le aminoethyl ether: Cell-O-CH2-CH2-NH2. O oloa e pei o le hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose ma le hydroxybutyl cellulose o oloa uma ia o le epoxidation ua fa'a-base.

O le fua fa'atatau o le tali (3) o le tali lea i le va o le Cell-OH ma mea fa'aola o lo'o i ai ni fusi fa'alua malolosi i totonu o se ala alkaline, o le Y o se vaega e aveese ai le eletise, e pei o le CN, CONH2, po'o le SO3-Na+. O aso nei, e seasea ona fa'aaogaina lenei ituaiga tali i pisinisi.

O le fua fa'atatau o le tali atu (4), o le etherification ma le diazoalkane e le'i fa'atupuina i se tulaga fa'apisinisi.

1. Ituaiga o cellulose ethers

E mafai ona avea le cellulose ether ma monoether poʻo le ether fefiloi, ma e eseese ona uiga. E iai vaega hydrophilic e maualalo le suia i luga o le cellulose macromolecule, e pei o vaega hydroxyethyl, e mafai ona maua ai e le oloa se tulaga patino o le solubility i le vai, ae mo vaega hydrophobic, e pei o le methyl, ethyl, ma isi, e naʻo le suiga feololo e mafai ona maua ai e le oloa se tulaga patino o le solubility i le vai, ma o le oloa e maualalo le suia e naʻo le faʻafefeteina i le vai pe mafai ona faʻataʻapeʻapeina i se vailaʻau alkali vaivai. Faatasi ai ma suʻesuʻega loloto i uiga o le cellulose ethers, o le a faʻaauau pea ona atiaʻe ma gaosia ni cellulose ethers fou ma a latou fanua faʻaoga, ma o le malosiaga tele o le maketi lautele ma faʻaauau pea ona faʻaleleia.

O le tulafono lautele o le faatosinaga o vaega i totonu o ethers fefiloi i meatotino solubility e faapea:

1) Fa'ateleina le aofa'i o vaega hydrophobic i totonu o le oloa e fa'ateleina ai le hydrophobicity o le ether ma fa'aitiitia ai le gel point;

2) Fa'ateleina le aofa'i o vaega hydrophilic (e pei o vaega hydroxyethyl) e fa'ateleina ai lona gel point;

3) E fa'apitoa le vaega hydroxypropyl, ma o le hydroxypropylation sa'o e mafai ona fa'aitiitia ai le vevela o le gel o le oloa, ma o le a toe si'itia le vevela o le gel o le oloa hydroxypropylated feololo, ae o le maualuga o le suiga o le a fa'aitiitia ai lona gel point; O le mafua'aga ona o le fausaga fa'apitoa o le umi o le filifili kaponi o le vaega hydroxypropyl, maualalo le hydroxypropylation, vaivai le hydrogen bonds i totonu ma le va o molecules i le cellulose macromolecule, ma hydrophilic hydroxyl groups i luga o le lālā filifili. E pulea e le vai. I le isi itu, afai e maualuga le suiga, o le a iai le polymerization i le itu vaega, o le a fa'aitiitia le aofa'i o le hydroxyl group, o le a fa'ateleina le hydrophobicity, ma o le a fa'aitiitia le solubility.

O le gaosiga ma suʻesuʻega oeteru selulosae umi lona talafaasolopito. I le 1905, na lipotia muamua ai e Suida le etherification o le cellulose, lea na methylated i le dimethyl sulfate. O nonionic alkyl ethers na pateniina e Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) ma Leuchs (1920) mo le cellulose ethers e mafai ona sosolo i le vai poʻo le suāuu. Na gaosia e Buchler ma Gomberg le benzyl cellulose i le 1921, na gaosia muamua le carboxymethyl cellulose e Jansen i le 1918, ma na gaosia e Hubert le hydroxyethyl cellulose i le 1920. I le amataga o le 1920s, na faʻapisinisi ai le carboxymethylcellulose i Siamani. Mai le 1937 i le 1938, na faʻatinoina ai le gaosiga faʻapisinisi o le MC ma le HEC i le Iunaite Setete. Na amata e Suetena le gaosiga o le EHEC e mafai ona sosolo i le vai i le 1945. Ina ua mavae le 1945, na vave ona faʻalauteleina le gaosiga o le cellulose ether i Europa i Sisifo, le Iunaite Setete ma Iapani. I le faaiuga o le 1957, na uluai tuuina atu ai le gaosiga o le CMC a Saina i le Shanghai Celluloid Factory. I le 2004, o le gafatia o le gaosiga a loʻu atunuu o le a 30,000 tone o le ionic ether ma le 10,000 tone o le non-ionic ether. I le 2007, o le a oo atu i le 100,000 tone o le ionic ether ma le 40,000 tone o le Nonionic ether. O loʻo faʻaauau pea ona tulaʻi mai kamupani tekonolosi soofaatasi i totonu ma fafo, ma o loʻo faʻaleleia pea le gafatia o le gaosiga o le cellulose ether a Saina ma le tulaga faʻapitoa.

I tausaga talu ai nei, o le tele o cellulose monoethers ma fefiloi ethers ma tau eseese o le DS, viscosities, mama ma meatotino rheological ua faʻaauau pea ona atiaʻe. I le taimi nei, o le taulaʻiga o atinaʻe i le matata o cellulose ethers o le faʻaaogaina lea o tekinolosi gaosiga faʻapitoa, tekinolosi sauniuniga fou, meafaigaluega fou, oloa fou, oloa maualuga le tulaga lelei, ma oloa faʻapitoa e tatau ona suʻesuʻeina faʻatekinolosi.