Vad är cellulosaeter?

Cellulosaeterär en polymerförening med en eterstruktur gjord av cellulosa. Varje glukosylring i cellulosamakromolekylen innehåller tre hydroxylgrupper, den primära hydroxylgruppen på den sjätte kolatomen, den sekundära hydroxylgruppen på den andra och tredje kolatomen, och vätet i hydroxylgruppen är ersatt av en kolvätegrupp för att generera cellulosaeterderivat. Det är en produkt där vätet i hydroxylgruppen i cellulosapolymeren är ersatt av en kolvätegrupp. Cellulosa är en polyhydroxipolymerförening som varken löses upp eller smälter. Efter företring är cellulosa löslig i vatten, utspädd alkalilösning och organiskt lösningsmedel och har termoplasticitet.

Cellulosa är en polyhydroxipolymerförening som varken löses upp eller smälter. Efter företring är cellulosa löslig i vatten, utspädd alkalilösning och organiskt lösningsmedel, och har termoplasticitet.

1. Natur:

Cellulosans löslighet efter företring förändras avsevärt. Den kan lösas i vatten, utspädd syra, utspädd alkali eller organiskt lösningsmedel. Lösligheten beror huvudsakligen på tre faktorer: (1) Egenskaperna hos de grupper som introduceras i företringsprocessen, desto större gruppen är desto lägre är lösligheten och ju starkare polariteten hos den introducerade gruppen är, desto lättare är cellulosaetern att lösa i vatten; (2) Substitutionsgraden och fördelningen av företrade grupper i makromolekylen. De flesta cellulosaetrar kan endast lösas i vatten under en viss substitutionsgrad, och substitutionsgraden är mellan 0 och 3; (3) Polymerisationsgraden hos cellulosaetern, ju högre polymerisationsgrad, desto mindre löslig; Ju lägre substitutionsgrad som kan lösas i vatten, desto bredare är intervallet. Det finns många typer av cellulosaetrar med utmärkt prestanda, och de används ofta inom bygg-, cement-, petroleum-, livsmedels-, textil-, tvättmedels-, färg-, medicin-, papperstillverknings- och elektroniska komponenter och andra industrier.

2. Utveckla:

Kina är världens största producent och konsument av cellulosaeter, med en genomsnittlig årlig tillväxttakt på mer än 20 %. Enligt preliminär statistik finns det cirka 50 cellulosaeterproduktionsföretag i Kina, den planerade produktionskapaciteten för cellulosaeterindustrin har överstigit 400 000 ton, och det finns cirka 20 företag med mer än 10 000 ton, huvudsakligen fördelade i Shandong, Hebei, Chongqing och Jiangsu, Zhejiang, Shanghai och andra platser.

3. Behov:

År 2011 var Kinas produktionskapacitet för CMC cirka 300 000 ton. Med den växande efterfrågan på högkvalitativa cellulosaetrar inom industrier som medicin, livsmedel och dagliga kemikalier ökar den inhemska efterfrågan på andra cellulosaeterprodukter än CMC. Produktionskapaciteten för MC/HPMC är cirka 120 000 ton och för HEC cirka 20 000 ton. PAC är fortfarande i marknadsförings- och tillämpningsstadiet i Kina. Med utvecklingen av stora offshore-oljefält och utvecklingen av byggmaterial-, livsmedels-, kemi- och andra industrier ökar och expanderar mängden och området för PAC år för år, med en produktionskapacitet på mer än 10 000 ton.

4. Klassificering:

Enligt den kemiska strukturklassificeringen av substituenter kan de delas in i anjoniska, katjoniska och nonjoniska etrar. Beroende på vilket företringsmedel som används finns det metylcellulosa, hydroxietylmetylcellulosa, karboximetylcellulosa, etylcellulosa, bensylcellulosa, hydroxietylcellulosa, hydroxipropylmetylcellulosa, cyanoetylcellulosa, bensylcyanoetylcellulosa, karboximetylhydroxietylcellulosa och fenylcellulosa, etc. Metylcellulosa och etylcellulosa är mer praktiska.

Metylcellulosa:

Efter att den raffinerade bomullen har behandlats med alkali produceras cellulosaeter genom en serie reaktioner med metanklorid som företringsmedel. Generellt sett är substitutionsgraden 1,6~2,0, och lösligheten varierar också med olika substitutionsgrader. Den tillhör nonjonisk cellulosaeter.

(1) Metylcellulosa är löslig i kallt vatten och svår att lösa upp i varmt vatten. Dess vattenlösning är mycket stabil i pH-intervallet 3–12. Den har god kompatibilitet med stärkelse, guargummi etc. och många tensider. När temperaturen når gelningstemperaturen sker gelning.

(2) Metylcellulosas vattenretention beror på dess tillsatta mängd, viskositet, partikelstorlek och upplösningshastighet. Generellt sett, om den tillsatta mängden är stor, är finheten liten och viskositeten är stor, är vattenretentionshastigheten hög. Bland dessa har mängden tillsatt den största inverkan på vattenretentionshastigheten, och viskositetsnivån är inte direkt proportionell mot vattenretentionsnivån. Upplösningshastigheten beror huvudsakligen på graden av ytmodifiering av cellulosapartiklarna och partikelfinheten. Bland ovanstående cellulosaetrar har metylcellulosa och hydroxipropylmetylcellulosa högre vattenretentionshastigheter.

(3) Temperaturförändringar kan allvarligt påverka vattenretentionen hos metylcellulosa. Generellt sett gäller att ju högre temperatur, desto sämre vattenretention. Om murbrukets temperatur överstiger 40 °C kommer vattenretentionen hos metylcellulosa att minska avsevärt, vilket allvarligt påverkar murbrukets konstruktion.

(4)Metylcellulosahar en betydande effekt på murbrukets bearbetbarhet och kohesion. Med ”vidhäftningsförmåga” avses här den bindningskraft som känns mellan arbetarens appliceringsverktyg och väggunderlaget, det vill säga murbrukets skjuvhållfasthet. Vidhäftningsförmågan är hög, murbrukets skjuvhållfasthet är stor, och den hållfasthet som krävs av arbetarna under användningsprocessen är också stor, och murbrukets konstruktionsprestanda är dålig. Kohesionen hos metylcellulosa är på en medelhög nivå i cellulosaeterprodukter.

Hydroxipropylmetylcellulosa:

Hydroxipropylmetylcellulosa är en cellulosasort vars produktion och konsumtion ökar snabbt. Det är en blandad nonjonisk cellulosaeter tillverkad av raffinerad bomull efter alkalisering, med propylenoxid och metylklorid som företringsmedel, genom en serie reaktioner. Substitutionsgraden är i allmänhet 1,2~2,0. Dess egenskaper varierar beroende på förhållandet mellan metoxylhalt och hydroxipropylhalt.

(1) Hydroxipropylmetylcellulosa är lättlöslig i kallt vatten och har svårt att lösa upp sig i varmt vatten. Men dess geleringstemperatur i varmt vatten är betydligt högre än för metylcellulosa. Lösligheten i kallt vatten är också avsevärt förbättrad jämfört med metylcellulosa.

(2) Viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosa är relaterad till dess molekylvikt, och ju större molekylvikten är, desto högre viskositet. Temperaturen påverkar också dess viskositet, när temperaturen ökar minskar viskositeten. Inverkan av dess höga viskositet och temperatur är dock lägre än för metylcellulosa. Dess lösning är stabil vid förvaring vid rumstemperatur.

(3) Vattenretentionen hos hydroxipropylmetylcellulosa beror på dess tillsatta mängd, viskositet etc., och dess vattenretentionshastighet vid samma tillsatta mängd är högre än för metylcellulosa.

(4)Hydroxipropylmetylcellulosaär stabil mot syra och alkali, och dess vattenlösning är mycket stabil i intervallet pH=2~12. Kaustiksoda och kalkvatten har liten effekt på dess prestanda, men alkali kan påskynda dess upplösning och öka dess viskositet något. Hydroxipropylmetylcellulosa är stabil mot vanliga salter, men när koncentrationen av saltlösningen är hög tenderar viskositeten hos hydroxipropylmetylcellulosalösningen att öka.

(5) Hydroxipropylmetylcellulosa kan blandas med vattenlösliga polymerföreningar för att bilda en enhetlig och högre viskositetslösning. Såsom polyvinylalkohol, stärkelseeter, vegetabiliskt gummi etc.

(6) Hydroxipropylmetylcellulosa har bättre enzymresistens än metylcellulosa, och dess lösning bryts mindre ned av enzymer än metylcellulosa.

(7) Vidhäftningen av hydroxipropylmetylcellulosa till murbruk är högre än den för metylcellulosa.

Hydroxietylcellulosa:

Den är tillverkad av raffinerad bomull som behandlats med alkali och reagerat med etylenoxid som företringsmedel i närvaro av isopropanol. Dess substitutionsgrad är generellt 1,5~2,0. Den har stark hydrofilicitet och absorberar lätt fukt.

(1) Hydroxietylcellulosa är löslig i kallt vatten, men den är svår att lösa upp i varmt vatten. Dess lösning är stabil vid hög temperatur utan att gela. Den kan användas under lång tid vid hög temperatur i murbruk, men dess vattenretention är lägre än metylcellulosa.

(2) Hydroxietylcellulosa är stabil mot vanliga syror och alkalier, och alkali kan accelerera dess upplösning och öka dess viskositet något. Dess dispergerbarhet i vatten är något sämre än metylcellulosa och hydroxipropylmetylcellulosa.

(3) Hydroxietylcellulosa har god anti-sag-prestanda för murbruk, men den har en längre retardationstid för cement.

(4) Hydroxietylcellulosa som produceras av vissa inhemska företag har uppenbarligen lägre prestanda än metylcellulosa på grund av dess höga vattenhalt och askhalt.

(5) Mögel i vattenlösningen av hydroxietylcellulosa är relativt allvarlig. Vid en temperatur på cirka 40 °C kan mögel uppstå inom 3 till 5 dagar, vilket påverkar dess prestanda.

Karboximetylcellulosa:

Jonisk cellulosaeter tillverkas av naturfibrer (bomull etc.) efter alkalibehandling, med natriummonokloracetat som företringsmedel och genomgår en serie reaktionsbehandlingar. Substitutionsgraden är i allmänhet 0,4~1,4, och dess prestanda påverkas starkt av substitutionsgraden.

(1) Karboximetylcellulosa är mer hygroskopisk och innehåller mer vatten vid förvaring under allmänna förhållanden.

(2) Vattenlösning av karboximetylcellulosa bildar ingen gel, och viskositeten minskar med ökande temperatur. När temperaturen överstiger 50 °C är viskositeten irreversibel.

(3) Dess stabilitet påverkas i hög grad av pH-värdet. Generellt kan den användas i gipsbaserat murbruk, men inte i cementbaserat murbruk. När den är mycket alkalisk förlorar den viskositet.

(4) Dess vattenretention är betydligt lägre än metylcellulosa. Den har en hämmande effekt på gipsbaserat murbruk och minskar dess hållfasthet. Priset på karboximetylcellulosa är dock betydligt lägre än priset på metylcellulosa.

Cellulosaalkyleter:

Representativa är metylcellulosa och etylcellulosa. I industriell produktion används vanligtvis metylklorid eller etylklorid som företringsmedel, och reaktionen är följande:

I formeln representerar R CH3 eller C2H5. Alkalikoncentrationen påverkar inte bara företringsgraden, utan även förbrukningen av alkylhalider. Ju lägre alkalikoncentrationen är, desto starkare blir hydrolysen av alkylhaliden. För att minska förbrukningen av företringsmedel måste alkalikoncentrationen ökas. Men när alkalikoncentrationen är för hög minskar cellulosans svällningseffekt, vilket inte bidrar till företringsreaktionen, och företringsgraden minskar därför. För detta ändamål kan koncentrerad lut eller fast lut tillsättas under reaktionen. Reaktorn bör ha en bra omrörnings- och rivanordning så att alkalin kan fördelas jämnt. Metylcellulosa används ofta som förtjockningsmedel, lim och skyddande kolloid etc. Den kan också användas som dispergeringsmedel för emulsionspolymerisation, bindningsdispergeringsmedel för frön, textilslam, tillsats för livsmedel och kosmetika, medicinskt lim, läkemedelsbeläggningsmaterial, och användas i latexfärg, tryckfärg, keramikproduktion och blandas i cement. Används för att kontrollera härdningstiden och öka den initiala styrkan etc. Etylcellulosaprodukter har hög mekanisk hållfasthet, flexibilitet, värmebeständighet och köldbeständighet. Lågsubstituerad etylcellulosa är löslig i vatten och utspädda alkaliska lösningar, och högsubstituerade produkter är lösliga i de flesta organiska lösningsmedel. Den har god kompatibilitet med olika hartser och mjukgörare. Det kan användas för att tillverka plaster, filmer, lacker, lim, latex och beläggningsmaterial för läkemedel etc. Införandet av hydroxialkylgrupper i cellulosaalkyletrar kan förbättra dess löslighet, minska dess känslighet för utsaltning, öka gelningstemperaturen och förbättra smältegenskaperna etc. Graden av förändring i ovanstående egenskaper varierar med substituenternas natur och förhållandet mellan alkyl- och hydroxialkylgrupper.

Cellulosahydroxialkyleter:

Representativa är hydroxietylcellulosa och hydroxipropylcellulosa. Företringsmedel är epoxider såsom etylenoxid och propylenoxid. Använd syra eller bas som katalysator. Industriell produktion går ut på att reagera alkalisk cellulosa med företringsmedel:hydroxietylcellulosamed högt substitutionsvärde är lösligt i både kallt och varmt vatten. Hydroxipropylcellulosa med högt substitutionsvärde är endast lösligt i kallt vatten men inte i varmt vatten. Hydroxietylcellulosa kan användas som förtjockningsmedel för latexbeläggningar, textiltryck och färgningspastor, papperslimningsmaterial, lim och skyddande kolloider. Användningen av hydroxipropylcellulosa liknar den för hydroxietylcellulosa. Hydroxipropylcellulosa med lågt substitutionsvärde kan användas som farmaceutiskt hjälpämne, vilket kan ha både bindande och sönderfallande egenskaper.

Karboximetylcellulosa, den engelska förkortningen CMC, förekommer vanligtvis i form av natriumsalt. Företringsmedlet är monoklorättiksyra, och reaktionen är som följer:

Karboximetylcellulosa är den mest använda vattenlösliga cellulosaetern. Tidigare användes den huvudsakligen som borrslam, men nu har den utvidgats till att användas som tillsats i tvättmedel, klädslam, latexfärg, beläggning av kartong och papper etc. Ren karboximetylcellulosa kan användas i livsmedel, medicin, kosmetika och även som lim för keramik och formar.

Polyanjonisk cellulosa (PAC) är en jonisk cellulosaeter och är en avancerad ersättningsprodukt för karboximetylcellulosa (CMC). Det är ett vitt, benvitt eller svagt gult pulver eller granulat, giftfritt, smaklöst, lätt att lösa upp i vatten för att bilda en transparent lösning med en viss viskositet, har bättre värmebeständighet, stabilitet och saltbeständighet, samt starka antibakteriella egenskaper. Ingen mögel och försämring. Den har egenskaper som hög renhet, hög substitutionsgrad och jämn fördelning av substituenter. Den kan användas som bindemedel, förtjockningsmedel, reologimodifierare, vätskeförlustreducerare, suspensionsstabilisator etc. Polyanjonisk cellulosa (PAC) används ofta inom alla industrier där CMC kan appliceras, vilket kan minska doseringen kraftigt, underlätta användningen, ge bättre stabilitet och uppfylla högre processkrav.

Cyanoetylcellulosa är reaktionsprodukten av cellulosa och akrylnitril under katalys av alkali.

Cyanoetylcellulosa har en hög dielektricitetskonstant och låg förlustkoefficient och kan användas som hartsmatris för fosforlampor och elektroluminescerande lampor. Lågsubstituerad cyanoetylcellulosa kan användas som isoleringspapper för transformatorer.

Högre fettalkoholetrar, alkenyletrar och aromatiska alkoholetrar av cellulosa har framställts men har inte använts i praktiken.

Framställningsmetoderna för cellulosaeter kan delas in i vattenmediummetod, lösningsmedelsmetod, knådningsmetod, uppslamningsmetod, gas-fast metod, vätskefasmetod och kombinationen av ovanstående metoder.

5. Beredningsprincip:

Massan med hög α-cellulosahalt blötläggs med alkalisk lösning för att svälla den, vilket bryter ner fler vätebindningar, underlättar diffusionen av reagens och genererar alkalisk cellulosa, och reagerar sedan med företringsmedel för att erhålla cellulosaeter. Företringsmedel inkluderar kolvätehalider (eller sulfater), epoxider och α- och β-omättade föreningar med elektronacceptorer.

6. Grundläggande prestanda:

Tillsatsmedel spelar en nyckelroll för att förbättra prestandan hos torrblandat byggbruk och står för mer än 40 % av materialkostnaden för torrblandat bruk. En betydande del av tillsatsmedlen på den inhemska marknaden levereras av utländska tillverkare, och referensdosen för produkten tillhandahålls också av leverantören. Som ett resultat av detta förblir kostnaden för torrblandade murbruksprodukter hög, och det är svårt att popularisera vanliga mur- och putsbruk med en stor mängd och ett brett sortiment. High-end-marknadsprodukter kontrolleras av utländska företag, och tillverkare av torrblandat murbruk har låga vinster och dåliga priser; tillämpningen av tillsatsmedel saknar systematisk och riktad forskning och följer blint utländska formler.

Vattenhållande medel är ett viktigt tillsatsmedel för att förbättra vattenhållningsförmågan hos torrblandat murbruk, och det är också ett av de viktigaste tillsatsmedlen för att bestämma kostnaden för torrblandat murbruk. Cellulosaeterns huvudsakliga funktion är vattenhållning.

Cellulosaeter är en allmän term för en serie produkter som framställs genom reaktion mellan alkalicellulosa och företringsmedel under vissa förhållanden. Alkalicellulosa ersätts med olika företringsmedel för att erhålla olika cellulosaetrar. Beroende på substituenternas joniseringsegenskaper kan cellulosaetrar delas in i två kategorier: joniska (såsom karboximetylcellulosa) och nonjoniska (såsom metylcellulosa). Beroende på typen av substituent kan cellulosaetrar delas in i monoetrar (såsom metylcellulosa) och blandade etrar (såsom hydroxipropylmetylcellulosa). Beroende på löslighet kan den delas in i vattenlöslighet (såsom hydroxietylcellulosa) och löslighet i organiska lösningsmedel (såsom etylcellulosa). Torrblandat murbruk är huvudsakligen vattenlöslig cellulosa, och vattenlöslig cellulosa delas in i snabbtyp och ytbehandlad fördröjd upplösningstyp.

Verkningsmekanismen för cellulosaeter i murbruk är följande:

(1) EftercellulosaeterNär murbruket är löst i vatten säkerställs en effektiv och jämn fördelning av det cementbaserade materialet i systemet tack vare ytaktiviteten, och cellulosaetern, som en skyddande kolloid, "omsluter" de fasta partiklarna och ett lager av smörjfilm bildas på dess yttre yta, vilket gör murbrukssystemet mer stabilt och även förbättrar murbrukets flytförmåga under blandningsprocessen och konstruktionens jämnhet.

(2) På grund av sin egen molekylära struktur gör cellulosaeterlösningen att fukten i murbruket inte lätt förloras, och den frigörs gradvis under en lång tidsperiod, vilket ger murbruket god vattenretention och bearbetbarhet.