Çfarë është Eteri i Celulozës?

Eter celulozeështë një përbërje polimerike me një strukturë eteri të bërë nga celuloza. Çdo unazë glukozile në makromolekulën e celulozës përmban tre grupe hidroksil, grupin primar hidroksil në atomin e gjashtë të karbonit, grupin sekondar hidroksil në atomet e dyta dhe të treta të karbonit, dhe hidrogjeni në grupin hidroksil zëvendësohet nga një grup hidrokarbure për të gjeneruar derivate të eterit të celulozës. Është një produkt në të cilin hidrogjeni i grupit hidroksil në polimerin e celulozës zëvendësohet nga një grup hidrokarbure. Celuloza është një përbërje polimerike polihidroksi që as nuk tretet dhe as nuk shkrihet. Pas eterifikimit, celuloza është e tretshme në ujë, tretësirë ​​të holluar alkaline dhe tretës organik, dhe ka termoplasticitet.

Celuloza është një përbërje polihidroksipolimerike që as nuk tretet dhe as nuk shkrihet. Pas eterifikimit, celuloza është e tretshme në ujë, tretësirë ​​të holluar alkaline dhe tretës organik, dhe ka termoplasticitet.

1. Natyra:

Tretshmëria e celulozës pas eterifikimit ndryshon ndjeshëm. Mund të tretet në ujë, acid të holluar, alkali të holluar ose tretës organik. Tretshmëria varet kryesisht nga tre faktorë: (1) Karakteristikat e grupeve të futura në procesin e eterifikimit, sa më i madh të jetë grupi, aq më e ulët është tretshmëria dhe sa më i fortë të jetë polariteti i grupit të futur, aq më i lehtë është tretja e eterit të celulozës në ujë; (2) Shkalla e zëvendësimit dhe shpërndarja e grupeve të eterifikuara në makromolekulë. Shumica e etereve të celulozës mund të treten në ujë vetëm nën një shkallë të caktuar zëvendësimi, dhe shkalla e zëvendësimit është midis 0 dhe 3; (3) Shkalla e polimerizimit të eterit të celulozës, sa më e lartë shkalla e polimerizimit, aq më pak i tretshëm është; Sa më e ulët shkalla e zëvendësimit që mund të tretet në ujë, aq më i gjerë është diapazoni. Ekzistojnë shumë lloje të etereve të celulozës me performancë të shkëlqyer, dhe ato përdoren gjerësisht në ndërtim, çimento, naftë, ushqim, tekstil, detergjent, bojë, mjekësi, prodhim letre dhe komponentë elektronikë dhe industri të tjera.

2. Zhvillo：

Kina është prodhuesi dhe konsumatori më i madh në botë i eterit të celulozës, me një normë mesatare vjetore rritjeje prej më shumë se 20%. Sipas statistikave paraprake, në Kinë ka rreth 50 ndërmarrje prodhimi të eterit të celulozës, kapaciteti i projektuar i prodhimit të industrisë së eterit të celulozës ka tejkaluar 400,000 ton, dhe ka rreth 20 ndërmarrje me më shumë se 10,000 ton, të shpërndara kryesisht në Shandong, Hebei, Chongqing dhe Jiangsu, Zhejiang, Shangai dhe vende të tjera.

3. Nevojë:

Në vitin 2011, kapaciteti i prodhimit të CMC-së në Kinë ishte rreth 300,000 ton. Me kërkesën në rritje për etere celuloze me cilësi të lartë në industri të tilla si mjekësia, ushqimi dhe kimikatet e përditshme, kërkesa e brendshme për produkte të tjera të eterit të celulozës përveç CMC-së është duke u rritur. Kapaciteti i prodhimit të MC/HPMC është rreth 120,000 ton, dhe ai i HEC është rreth 20,000 ton. PAC është ende në fazën e promovimit dhe aplikimit në Kinë. Me zhvillimin e fushave të mëdha të naftës në det të hapur dhe zhvillimin e materialeve të ndërtimit, ushqimit, kimikateve dhe industrive të tjera, sasia dhe fusha e PAC-së po rriten dhe zgjerohen vit pas viti, me një kapacitet prodhimi prej më shumë se 10,000 ton.

4. Klasifikimi:

Sipas klasifikimit të strukturës kimike të zëvendësuesve, ato mund të ndahen në etere anionike, kationike dhe jojonike. Në varësi të agjentit të eterifikimit të përdorur, ekzistojnë metilceluloza, hidroksietil metilceluloza, karboksimetilceluloza, etilceluloza, benzilceluloza, hidroksietilceluloza, hidroksipropil metilceluloza, cianoetilceluloza, benzil cianoetilceluloza, karboksimetil hidroksietilceluloza dhe fenilceluloza, etj. Metilceluloza dhe etilceluloza janë më praktike.

Metilcelulozë:

Pasi pambuku i rafinuar trajtohet me alkali, nëpërmjet një serie reaksionesh me klorur metani si agjent eterifikimi, prodhohet eteri i celulozës. Në përgjithësi, shkalla e zëvendësimit është 1.6~2.0, dhe tretshmëria është gjithashtu e ndryshme në varësi të shkallëve të zëvendësimit. I përket eterit të celulozës jo-jonik.

(1) Metilceluloza është e tretshme në ujë të ftohtë dhe do të jetë e vështirë të tretet në ujë të nxehtë. Tretësira e saj ujore është shumë e qëndrueshme në diapazonin e pH=3~12. Ka përputhshmëri të mirë me amidonin, gomën guar, etj. dhe shumë surfaktantë. Kur temperatura arrin temperaturën e xhelatinizimit, ndodh xhelatinizimi.

(2) Mbajtja e ujit e metilcelulozës varet nga sasia e shtuar, viskoziteti, madhësia e grimcave dhe shkalla e tretjes. Në përgjithësi, nëse sasia e shtuar është e madhe, imtësia është e vogël, dhe viskoziteti është i madh, shkalla e mbajtjes së ujit është e lartë. Midis tyre, sasia e shtuar ka ndikimin më të madh në shkallën e mbajtjes së ujit, dhe niveli i viskozitetit nuk është drejtpërdrejt proporcional me nivelin e shkallës së mbajtjes së ujit. Shkalla e tretjes varet kryesisht nga shkalla e modifikimit sipërfaqësor të grimcave të celulozës dhe imtësia e grimcave. Midis etereve të celulozës së mësipërme, metilceluloza dhe hidroksipropil metilceluloza kanë shkallë më të larta të mbajtjes së ujit.

(3) Ndryshimet në temperaturë mund të ndikojnë seriozisht në mbajtjen e ujit nga metilceluloza. Në përgjithësi, sa më e lartë të jetë temperatura, aq më keq është mbajtja e ujit. Nëse temperatura e llaçit tejkalon 40°C, mbajtja e ujit nga metilceluloza do të ulet ndjeshëm, duke ndikuar seriozisht në ndërtimin e llaçit.

(4)Metilcelulozëka një efekt të rëndësishëm në punueshmërinë dhe kohezionin e llaçit. "Ngjitshmëria" këtu i referohet forcës së lidhjes që ndihet midis mjetit aplikues të punëtorit dhe substratit të murit, domethënë rezistencës ndaj prerjes së llaçit. Ngjitshmëria është e lartë, rezistenca ndaj prerjes e llaçit është e madhe dhe forca e kërkuar nga punëtorët në procesin e përdorimit është gjithashtu e madhe, dhe performanca e ndërtimit të llaçit është e dobët. Kohezioni i metilcelulozës është në një nivel mesatar në produktet eterike të celulozës.

Hidroksipropilmetilceluloza:

Hidroksipropil metilceluloza është një lloj celuloze, prodhimi dhe konsumi i së cilës po rriten me shpejtësi. Është një eter i përzier celuloze jo-jonik i bërë nga pambuku i rafinuar pas alkalizimit, duke përdorur oksid propileni dhe klorur metili si agjent eterifikimi, përmes një serie reaksionesh. Shkalla e zëvendësimit është përgjithësisht 1.2~2.0. Vetitë e saj ndryshojnë në varësi të raportit të përmbajtjes së metoksilit dhe përmbajtjes së hidroksipropilit.

(1) Hidroksipropil metilceluloza tretet lehtësisht në ujë të ftohtë dhe do të hasë vështirësi në tretje në ujë të nxehtë. Por temperatura e saj e xhelatinizimit në ujë të nxehtë është dukshëm më e lartë se ajo e metilcelulozës. Tretshmëria në ujë të ftohtë është gjithashtu shumë më e përmirësuar në krahasim me metilcelulozën.

(2) Viskoziteti i hidroksipropil metilcelulozës lidhet me peshën e saj molekulare, dhe sa më e madhe të jetë pesha molekulare, aq më i lartë është viskoziteti. Temperatura gjithashtu ndikon në viskozitetin e saj, me rritjen e temperaturës, viskoziteti zvogëlohet. Megjithatë, ndikimi i viskozitetit të saj të lartë dhe temperaturës është më i ulët se ai i metilcelulozës. Tretësira e saj është e qëndrueshme kur ruhet në temperaturë ambienti.

(3) Mbajtja e ujit e hidroksipropil metilcelulozës varet nga sasia e shtuar, viskoziteti etj., dhe shkalla e mbajtjes së ujit nën të njëjtën sasi shtimi është më e lartë se ajo e metilcelulozës.

(4)Hidroksipropil metilcelulozëështë i qëndrueshëm ndaj acidit dhe alkalit, dhe tretësira e tij ujore është shumë e qëndrueshme në diapazonin e pH=2~12. Soda kaustike dhe uji i gëlqeres kanë pak efekt në performancën e tij, por alkali mund të përshpejtojë tretjen e tij dhe të rrisë pak viskozitetin e tij. Hidroksipropil metilceluloza është e qëndrueshme ndaj kripërave të zakonshme, por kur përqendrimi i tretësirës së kripës është i lartë, viskoziteti i tretësirës së hidroksipropil metilcelulozës tenton të rritet.

(5) Hidroksipropil metilceluloza mund të përzihet me komponime polimerike të tretshme në ujë për të formuar një tretësirë ​​uniforme dhe me viskozitet më të lartë. Të tilla si alkooli polivinil, eteri i niseshtesë, goma bimore, etj.

(6) Hidroksipropil metilceluloza ka rezistencë më të mirë ndaj enzimave sesa metilceluloza, dhe tretësira e saj ka më pak gjasa të degradohet nga enzimat sesa metilceluloza.

(7) Ngjitja e hidroksipropil metilcelulozës në konstruksionin e llaçit është më e lartë se ajo e metilcelulozës.

Hidroksietilcelulozë:

Është bërë nga pambuk i rafinuar i trajtuar me alkali dhe i reaguar me oksid etilenit si agjent eterifikimi në prani të izopropanolit. Shkalla e zëvendësimit të tij është përgjithësisht 1.5~2.0. Ka hidrofilitet të fortë dhe thith lehtë lagështinë.

(1) Hidroksietilceluloza është e tretshme në ujë të ftohtë, por është e vështirë të tretet në ujë të nxehtë. Tretësira e saj është e qëndrueshme në temperatura të larta pa u xhelatinizuar. Mund të përdoret për një kohë të gjatë në temperatura të larta në llaç, por mbajtja e ujit është më e ulët se ajo e metilcelulozës.

(2) Hidroksietilceluloza është e qëndrueshme ndaj acideve dhe alkaleve të përgjithshme, dhe alkalet mund të përshpejtojnë tretjen e saj dhe të rrisin pak viskozitetin e saj. Shpërndarja e saj në ujë është pak më e keqe se ajo e metilcelulozës dhe hidroksipropil metilcelulozës.

(3) Hidroksietilceluloza ka performancë të mirë kundër varjes për llaçin, por ka një kohë më të gjatë ngadalësimi për çimenton.

(4) Performanca e hidroksietilcelulozës së prodhuar nga disa ndërmarrje vendase është padyshim më e ulët se ajo e metilcelulozës për shkak të përmbajtjes së lartë të ujit dhe përmbajtjes së lartë të hirit.

(5) Myku i tretësirës ujore të hidroksietilcelulozës është relativisht serioz. Në një temperaturë prej rreth 40°C, myku mund të shfaqet brenda 3 deri në 5 ditësh, gjë që do të ndikojë në performancën e tij.

Karboksimetilcelulozë:

Eteri i celulozës jonik prodhohet nga fibra natyrale (pambuk, etj.) pas trajtimit me alkali, duke përdorur monokloroacetat natriumi si agjent eterifikimi dhe duke iu nënshtruar një serie trajtimesh reaksioni. Shkalla e zëvendësimit është përgjithësisht 0.4~1.4, dhe performanca e tij ndikohet shumë nga shkalla e zëvendësimit.

(1) Karboksimetilceluloza është më higroskopike dhe përmban më shumë ujë kur ruhet në kushte të përgjithshme.

(2) Tretësira ujore e karboksimetilcelulozës nuk formon xhel dhe viskoziteti zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Kur temperatura tejkalon 50°C, viskoziteti është i pakthyeshëm.

(3) Stabiliteti i tij ndikohet shumë nga pH. Në përgjithësi, mund të përdoret në llaç me bazë gipsi, por jo në llaç me bazë çimentoje. Kur është shumë alkalik, do të humbasë viskozitetin.

(4) Mbajtja e ujit është shumë më e ulët se ajo e metilcelulozës. Ka një efekt ngadalësues në llaçin me bazë gipsi dhe zvogëlon fortësinë e tij. Megjithatë, çmimi i karboksimetilcelulozës është dukshëm më i ulët se ai i metilcelulozës.

Eter alkil celuloze:

Përfaqësueset janë metilceluloza dhe etilceluloza. Në prodhimin industrial, kloruri i metilit ose kloruri i etilit përdoret përgjithësisht si agjent eterifikimi, dhe reagimi është si më poshtë:

Në formulë, R përfaqëson CH3 ose C2H5. Përqendrimi i alkalit jo vetëm që ndikon në shkallën e eterifikimit, por ndikon edhe në konsumin e halogjenureve alkil. Sa më i ulët të jetë përqendrimi i alkalit, aq më e fortë është hidroliza e halogjenurit alkil. Për të zvogëluar konsumin e agjentit eterifikues, përqendrimi i alkalit duhet të rritet. Megjithatë, kur përqendrimi i alkalit është shumë i lartë, efekti i ënjtjes së celulozës zvogëlohet, gjë që nuk është e favorshme për reaksionin e eterifikimit, dhe për këtë arsye shkalla e eterifikimit zvogëlohet. Për këtë qëllim, gjatë reaksionit mund të shtohet kaustikë e koncentruar ose kaustikë e ngurtë. Reaktori duhet të ketë një pajisje të mirë për përzierje dhe grisje në mënyrë që alkali të shpërndahet në mënyrë të barabartë. Metilceluloza përdoret gjerësisht si trashës, ngjitës dhe koloid mbrojtës etj. Mund të përdoret gjithashtu si shpërndarës për polimerizimin emulsion, shpërndarës lidhës për fara, si slurri tekstili, si shtesë për ushqim dhe kozmetikë, si ngjitës mjekësor, si material për veshjen e ilaçeve, dhe përdoret në bojërat e lateksit, bojën e shtypit, prodhimin e qeramikës, si dhe përzihet në çimento. Përdoret për të kontrolluar kohën e ngurtësimit dhe për të rritur fortësinë fillestare, etj. Produktet e etilcelulozës kanë fortësi të lartë mekanike, fleksibilitet, rezistencë ndaj nxehtësisë dhe të ftohtit. Etilceluloza me zëvendësim të ulët është e tretshme në ujë dhe në tretësira alkaline të holluara, dhe produktet me zëvendësim të lartë janë të tretshme në shumicën e tretësve organikë. Ka përputhshmëri të mirë me rrëshira dhe plastifikues të ndryshëm. Mund të përdoret për të bërë plastikë, filma, llaqe, ngjitës, lateks dhe materiale veshjeje për ilaçe, etj. Futja e grupeve hidroksialkil në eterët alkil të celulozës mund të përmirësojë tretshmërinë e tij, të zvogëlojë ndjeshmërinë e tij ndaj kriposjes, të rrisë temperaturën e xhelatinizimit dhe të përmirësojë vetitë e shkrirjes së nxehtë, etj. Shkalla e ndryshimit në vetitë e mësipërme ndryshon në varësi të natyrës së zëvendësuesve dhe raportit të grupeve alkil me ato hidroksialkil.

Eter hidroksialkil celuloze:

Përfaqësuesit janë hidroksietilceluloza dhe hidroksipropilceluloza. Agjentët eterifikues janë epoksidet si oksidi i etilenit dhe oksidi i propilenit. Përdorni acid ose bazë si katalizator. Prodhimi industrial konsiston në reagimin e celulozës alkaline me agjentin eterifikues:hidroksietilcelulozëme vlerë të lartë zëvendësimi është i tretshëm si në ujë të ftohtë ashtu edhe në ujë të nxehtë. Hidroksipropilceluloza me vlerë të lartë zëvendësimi është e tretshme vetëm në ujë të ftohtë, por jo në ujë të nxehtë. Hidroksietilceluloza mund të përdoret si trashës për veshje lateksi, pasta printimi dhe ngjyrosjeje tekstili, materiale për madhësinë e letrës, ngjitës dhe koloide mbrojtëse. Përdorimi i hidroksipropilcelulozës është i ngjashëm me atë të hidroksietilcelulozës. Hidroksipropilceluloza me vlerë të ulët zëvendësimi mund të përdoret si një eksipient farmaceutik, i cili mund të ketë veti si lidhëse ashtu edhe shpërbërëse.

Karboksimetilceluloza, shkurtesa angleze CMC, ekziston përgjithësisht në formën e kripës së natriumit. Agjenti eterifikues është acidi monokloroacetik, dhe reagimi është si më poshtë:

Karboksimetilceluloza është eteri i celulozës i tretshëm në ujë më i përdorur. Në të kaluarën, ajo përdorej kryesisht si baltë shpimi, por tani është zgjeruar për t'u përdorur si shtesë e detergjentit, slurit të veshjeve, bojës së lateksit, veshjes së kartonit dhe letrës, etj. Karboksimetilceluloza e pastër mund të përdoret në ushqim, mjekësi, kozmetikë, si dhe si ngjitës për qeramikë dhe kallëpe.

Celuloza polianionike (PAC) është një eter celuloze jonike dhe është një produkt zëvendësues i nivelit të lartë për karboksimetilcelulozën (CMC). Është një pluhur ose granul i bardhë, i zbehtë ose pak i verdhë, jo-toksik, pa shije, i lehtë për t'u tretur në ujë për të formuar një tretësirë ​​transparente me një viskozitet të caktuar, ka stabilitet më të mirë ndaj nxehtësisë dhe rezistencë ndaj kripës, si dhe veti të forta antibakteriale. Nuk ka myk dhe nuk përkeqësohet. Ka karakteristikat e pastërtisë së lartë, shkallës së lartë të zëvendësimit dhe shpërndarjes uniforme të zëvendësuesve. Mund të përdoret si lidhës, trashës, modifikues reologjik, reduktues i humbjes së lëngjeve, stabilizues pezullimi, etj. Celuloza polianionike (PAC) përdoret gjerësisht në të gjitha industritë ku mund të aplikohet CMC, e cila mund të zvogëlojë ndjeshëm dozën, të lehtësojë përdorimin, të sigurojë stabilitet më të mirë dhe të përmbushë kërkesat më të larta të procesit.

Cianoetilceluloza është produkt i reagimit të celulozës dhe akrilonitrilit nën katalizën e alkalit.

Cianoetilceluloza ka një konstante të lartë dielektrike dhe koeficient të ulët humbjesh dhe mund të përdoret si matricë rrëshire për llambat fosforike dhe elektrolumineshente. Cianoetilceluloza me zëvendësim të ulët mund të përdoret si letër izoluese për transformatorët.

Eteret e alkooleve yndyrore të larta, eterët alkenil dhe eterët e alkooleve aromatike të celulozës janë përgatitur, por nuk janë përdorur në praktikë.

Metodat e përgatitjes së eterit të celulozës mund të ndahen në metodën e mediumit ujor, metodën e tretësit, metodën e brumosjes, metodën e lëngut të shkrirë, metodën e gazit-të ngurtë, metodën e fazës së lëngshme dhe kombinimin e metodave të mësipërme.

5. Parimi i përgatitjes:

Pulpa me përmbajtje të lartë α-celuloze ngjyhet me tretësirë ​​alkaline për ta fryrë atë, për të shkatërruar më shumë lidhje hidrogjeni, për të lehtësuar përhapjen e reagentëve dhe për të gjeneruar celulozë alkaline, dhe më pas reagon me agjentin e eterifikimit për të përftuar eterin e celulozës. Agjentët eterifikues përfshijnë halogjenuret e hidrokarbureve (ose sulfatet), epoksidet dhe komponimet e pangopura α dhe β me pranues elektronesh.

6. Performanca bazë:

Shtesat luajnë një rol kyç në përmirësimin e performancës së llaçit të thatë të përzier për ndërtim dhe përbëjnë më shumë se 40% të kostos së materialit në llaçin e thatë të përzier. Një pjesë e konsiderueshme e shtesës në tregun vendas furnizohet nga prodhues të huaj, dhe doza referuese e produktit ofrohet gjithashtu nga furnizuesi. Si rezultat, kostoja e produkteve të llaçit të thatë të përzier mbetet e lartë, dhe është e vështirë të popullarizohen llaçet e zakonshme të muraturës dhe suvatimit me një sasi të madhe dhe një gamë të gjerë. Produktet e tregut të nivelit të lartë kontrollohen nga kompani të huaja, dhe prodhuesit e llaçit të thatë të përzier kanë fitime të ulëta dhe çmime të përballueshme; aplikimit të shtesës i mungon kërkimi sistematik dhe i synuar, dhe ndjek verbërisht formulat e huaja.

Agjenti që mban ujin është një përzierje kyçe për të përmirësuar performancën e mbajtjes së ujit të llaçit të përzier në të thatë, dhe është gjithashtu një nga përzierjet kyçe për të përcaktuar koston e materialeve të llaçit të përzier në të thatë. Funksioni kryesor i eterit të celulozës është mbajtja e ujit.

Eteri i celulozës është një term i përgjithshëm për një seri produktesh të prodhuara nga reagimi i celulozës alkaline dhe agjentit eterifikues në kushte të caktuara. Celuloza alkaline zëvendësohet nga agjentë të ndryshëm eterifikues për të përftuar etere të ndryshme celuloze. Sipas vetive jonizuese të zëvendësuesve, eterët e celulozës mund të ndahen në dy kategori: jonik (siç është karboksimetilceluloza) dhe jojonik (siç është metilceluloza). Sipas llojit të zëvendësuesit, eteri i celulozës mund të ndahet në monoeter (siç është metilceluloza) dhe eter të përzier (siç është hidroksipropil metilceluloza). Sipas tretshmërisë së ndryshme, mund të ndahet në tretshmëri në ujë (siç është hidroksietilceluloza) dhe tretshmëri në tretës organik (siç është etilceluloza). Llaçi i përzier në thatë është kryesisht celulozë e tretshme në ujë, dhe celuloza e tretshme në ujë ndahet në llojin e menjëhershëm dhe llojin e tretjes së vonuar të trajtuar në sipërfaqe.

Mekanizmi i veprimit të eterit të celulozës në llaç është si më poshtë:

(1) Paseter celulozeNë rastin kur llaçi tretet në ujë, shpërndarja efektive dhe uniforme e materialit çimentogjen në sistem sigurohet për shkak të aktivitetit sipërfaqësor, dhe eteri i celulozës, si një koloid mbrojtës, "mbështjell" grimcat e ngurta dhe në sipërfaqen e tij të jashtme formohet një shtresë filmi lubrifikues, gjë që e bën sistemin e llaçit më të qëndrueshëm, dhe gjithashtu përmirëson rrjedhshmërinë e llaçit gjatë procesit të përzierjes dhe butësinë e ndërtimit.

(2) Për shkak të strukturës së saj molekulare, tretësira eterike e celulozës e bën lagështinë në llaç të mos humbasë lehtë dhe e liron atë gradualisht gjatë një periudhe të gjatë kohore, duke i dhënë llaçit një mbajtje të mirë të ujit dhe punueshmëri të mirë.