Cellulose Ether ni nini?

Etha ya selulosini kiwanja cha polima chenye muundo wa etha uliotengenezwa kwa selulosi. Kila pete ya glucosyl katika macromolecule ya selulosi ina vikundi vitatu vya hidroksili, kikundi cha msingi cha hidroksili kwenye atomi ya sita ya kaboni, kikundi cha hidroksili cha pili kwenye atomi ya kaboni ya pili na ya tatu, na hidrojeni katika kundi la hidroksili hubadilishwa na kikundi cha hidrokaboni ili kuzalisha vitu vya derivatives ya etha ya selulosi. Ni bidhaa ambayo hidrojeni ya kundi la hidroksili katika polima ya selulosi inabadilishwa na kundi la hidrokaboni. Selulosi ni kiwanja cha polima cha polyhydroxy ambacho hakiyeyuki wala kuyeyuka. Baada ya etherification, selulosi ni mumunyifu katika maji, kuondokana na ufumbuzi wa alkali na kutengenezea kikaboni, na ina thermoplasticity.

Selulosi ni kiwanja cha polima cha polyhydroxy ambacho hakiyeyuki wala kuyeyuka. Baada ya etherification, selulosi ni mumunyifu katika maji, kuondokana na ufumbuzi wa alkali na kutengenezea kikaboni, na ina thermoplasticity.

1. Asili:

Umumunyifu wa selulosi baada ya etherification hubadilika sana. Inaweza kufutwa katika maji, asidi ya kuondokana, kuondokana na alkali au kutengenezea kikaboni. Umumunyifu hasa hutegemea mambo matatu: (1) Tabia za vikundi vilivyoletwa katika mchakato wa etherification, iliyoanzishwa Kundi kubwa zaidi, chini ya umumunyifu, na nguvu ya polarity ya kikundi kilicholetwa, etha ya selulosi ni rahisi zaidi kufuta katika maji; (2) Kiwango cha uingizwaji na usambazaji wa vikundi vya etherified katika macromolecule. Etha nyingi za selulosi zinaweza tu kufutwa katika maji chini ya kiwango fulani cha uingizwaji, na kiwango cha uingizwaji ni kati ya 0 na 3; (3) Kiwango cha upolimishaji wa etha selulosi, juu ya kiwango cha upolimishaji, chini ya mumunyifu; Kiwango cha chini cha uingizwaji kinachoweza kuyeyushwa katika maji, ndivyo safu ya masafa inavyoongezeka. Kuna aina nyingi za etha za selulosi zenye utendaji bora, na hutumiwa sana katika ujenzi, saruji, mafuta ya petroli, chakula, nguo, sabuni, rangi, dawa, utengenezaji wa karatasi na vifaa vya elektroniki na tasnia zingine.

2. Kuendeleza:

Uchina ndiyo mzalishaji na mtumiaji mkubwa zaidi duniani wa etha ya selulosi, ikiwa na wastani wa ukuaji wa kila mwaka wa zaidi ya 20%. Kwa mujibu wa takwimu za awali, kuna takriban makampuni 50 ya uzalishaji wa etha ya selulosi nchini China, uwezo wa uzalishaji uliobuniwa wa tasnia ya etha ya selulosi umezidi tani 400,000, na kuna takriban biashara 20 zenye zaidi ya tani 10,000, zinazosambazwa haswa Shandong, Hebei, Chongqing na Jiangsu. , Zhejiang, Shanghai na maeneo mengine.

3. Haja:

Mwaka 2011, uwezo wa uzalishaji wa CMC wa China ulikuwa takriban tani 300,000. Kwa kuongezeka kwa mahitaji ya etha za selulosi za ubora wa juu katika viwanda kama vile dawa, chakula, na kemikali za kila siku, mahitaji ya ndani ya bidhaa nyingine za selulosi mbali na CMC yanaongezeka. , uwezo wa uzalishaji wa MC/HPMC ni takriban tani 120,000, na ule wa HEC ni takriban tani 20,000. PAC bado iko katika hatua ya utangazaji na matumizi nchini Uchina. Pamoja na maendeleo ya mashamba makubwa ya mafuta ya pwani na maendeleo ya vifaa vya ujenzi, chakula, kemikali na viwanda vingine, kiasi na uwanja wa PAC unaongezeka na kupanuka mwaka hadi mwaka, na uwezo wa uzalishaji wa zaidi ya tani 10,000.

4. Uainishaji:

Kulingana na uainishaji wa muundo wa kemikali wa vibadala, vinaweza kugawanywa katika etha za anionic, cationic na nonionic. Kulingana na wakala wa etherification inayotumiwa, kuna selulosi ya methyl, selulosi ya hydroxyethyl methyl, selulosi ya carboxymethyl, selulosi ya ethyl, selulosi ya benzyl, selulosi ya hydroxyethyl, selulosi ya hydroxypropyl methyl cellulose, selulosi ya cyanoethyl, selulosi ya benzyl cyanoethyl carillose selulosi, nk Selulosi ya Methyl na selulosi ya ethyl ni ya vitendo zaidi.

Methylcellulose:

Baada ya pamba iliyosafishwa kutibiwa kwa alkali, etha ya selulosi huzalishwa kupitia mfululizo wa athari na kloridi ya methane kama wakala wa etherification. Kwa ujumla, kiwango cha uingizwaji ni 1.6 ~ 2.0, na umumunyifu pia ni tofauti na viwango tofauti vya uingizwaji. Ni mali ya etha ya selulosi isiyo ya ionic.

(1) Methylcellulose ni mumunyifu katika maji baridi, na itakuwa vigumu kufuta katika maji ya moto. Suluhisho lake la maji ni thabiti sana katika anuwai ya pH=3 ~ 12. Ina utangamano mzuri na wanga, guar gum, nk na surfactants wengi. Wakati joto linafikia joto la gelation, gelation hutokea.

(2) Uhifadhi wa maji wa selulosi ya methyl inategemea kiasi chake cha nyongeza, mnato, saizi ya chembe na kiwango cha kuyeyuka. Kwa ujumla, ikiwa kiasi cha nyongeza ni kikubwa, laini ni ndogo, na mnato ni mkubwa, kiwango cha uhifadhi wa maji ni cha juu. Miongoni mwao, kiasi cha kuongeza kina athari kubwa zaidi kwa kiwango cha uhifadhi wa maji, na kiwango cha viscosity sio sawa na kiwango cha uhifadhi wa maji. Kiwango cha kuyeyuka hutegemea kiwango cha urekebishaji wa uso wa chembe za selulosi na unafuu wa chembe. Miongoni mwa etha za selulosi zilizo hapo juu, selulosi ya methyl na selulosi ya hydroxypropyl methyl zina viwango vya juu vya kuhifadhi maji.

(3) Mabadiliko ya halijoto yanaweza kuathiri pakubwa uhifadhi wa maji ya selulosi ya methyl. Kwa ujumla, joto la juu, uhifadhi wa maji ni mbaya zaidi. Ikiwa joto la chokaa linazidi 40 ° C, uhifadhi wa maji wa selulosi ya methyl utapungua kwa kiasi kikubwa, na kuathiri sana ujenzi wa chokaa.

(4)Selulosi ya Methylina athari kubwa juu ya ufanyaji kazi na mshikamano wa chokaa. "Kushikamana" hapa inarejelea nguvu ya kuunganisha inayoonekana kati ya chombo cha mwombaji cha mfanyakazi na substrate ya ukuta, yaani, upinzani wa shear wa chokaa. Kushikamana ni juu, upinzani wa shear wa chokaa ni kubwa, na nguvu zinazohitajika na wafanyakazi katika mchakato wa matumizi pia ni kubwa, na utendaji wa ujenzi wa chokaa ni duni. Mshikamano wa selulosi ya methyl iko katika kiwango cha kati katika bidhaa za ether za selulosi.

Hydroxypropylmethylcellulose:

Hydroxypropyl methylcellulose ni aina ya selulosi ambayo pato na matumizi yake yanaongezeka kwa kasi. Ni selulosi isiyo ya ioni iliyochanganyika etha inayotengenezwa kutokana na pamba iliyosafishwa baada ya kulainisha, kwa kutumia oksidi ya propylene na kloridi ya methyl kama wakala wa etherification, kupitia mfululizo wa athari. Kiwango cha uingizwaji kwa ujumla ni 1.2 ~ 2.0. Tabia zake hutofautiana kulingana na uwiano wa maudhui ya methoxyl kwa maudhui ya hydroxypropyl.

(1) Hydroxypropyl methylcellulose huyeyushwa kwa urahisi katika maji baridi, na itakumbana na matatizo katika kuyeyuka katika maji moto. Lakini joto lake la gelation katika maji ya moto ni kubwa zaidi kuliko ile ya selulosi ya methyl. Umumunyifu katika maji baridi pia umeboreshwa sana ikilinganishwa na selulosi ya methyl.

(2) Mnato wa hydroxypropyl methylcellulose unahusiana na uzito wake wa molekuli, na kadiri uzito wa molekuli unavyoongezeka, ndivyo mnato unavyoongezeka. Joto pia huathiri mnato wake, joto linapoongezeka, mnato hupungua. Hata hivyo, ushawishi wa viscosity yake ya juu na joto ni chini kuliko ile ya selulosi ya methyl. Suluhisho lake ni imara wakati limehifadhiwa kwenye joto la kawaida.

(3) Uhifadhi wa maji wa hydroxypropyl methylcellulose hutegemea kiasi cha nyongeza, mnato, n.k., na kiwango chake cha kuhifadhi maji chini ya kiwango sawa cha kuongeza ni cha juu kuliko kile cha selulosi ya methyl.

(4)Hydroxypropyl methylcelluloseni thabiti kwa asidi na alkali, na mmumunyo wake wa maji ni thabiti sana katika anuwai ya pH = 2 ~ 12. Soda ya caustic na maji ya chokaa yana athari kidogo juu ya utendaji wake, lakini alkali inaweza kuongeza kasi ya kufutwa kwake na kuongeza kidogo mnato wake. Hydroxypropyl methylcellulose ni thabiti kwa chumvi za kawaida, lakini wakati mkusanyiko wa mmumunyo wa chumvi ni wa juu, mnato wa suluhisho la hydroxypropyl methylcellulose huelekea kuongezeka.

(5) Hydroxypropyl methylcellulose inaweza kuchanganywa na misombo ya polima mumunyifu katika maji ili kuunda suluhisho sare na mnato wa juu zaidi. Kama vile pombe ya polyvinyl, etha ya wanga, gum ya mboga, nk.

(6) Hydroxypropyl methylcellulose ina upinzani bora wa enzyme kuliko methylcellulose, na ufumbuzi wake una uwezekano mdogo wa kuharibiwa na enzymes kuliko methylcellulose.

(7) Kushikamana kwa hydroxypropyl methylcellulose kwa ujenzi wa chokaa ni kubwa zaidi kuliko ile ya methylcellulose.

Selulosi ya Hydroxyethyl:

Imetengenezwa kutokana na pamba iliyosafishwa iliyotibiwa kwa alkali, na kuathiriwa na oksidi ya ethilini kama wakala wa etherification mbele ya isopropanoli. Kiwango chake cha uingizwaji kwa ujumla ni 1.5 ~ 2.0. Ina hydrophilicity yenye nguvu na ni rahisi kunyonya unyevu.

(1) Selulosi ya Hydroxyethyl huyeyuka katika maji baridi, lakini ni vigumu kuyeyuka katika maji ya moto. Suluhisho lake ni thabiti kwa joto la juu bila gelling. Inaweza kutumika kwa muda mrefu chini ya joto la juu katika chokaa, lakini uhifadhi wake wa maji ni wa chini kuliko ule wa selulosi ya methyl.

(2) Selulosi ya Hydroxyethyl ni thabiti kwa asidi ya jumla na alkali, na alkali inaweza kuharakisha kufutwa kwake na kuongeza mnato wake kidogo. Utawanyiko wake katika maji ni mbaya kidogo kuliko ule wa selulosi ya methyl na selulosi ya hydroxypropyl methyl.

(3) Selulosi ya Hydroxyethyl ina utendakazi mzuri wa kuzuia sag kwa chokaa, lakini ina muda mrefu wa kuchelewesha kwa saruji.

(4) Utendaji wa selulosi ya hydroxyethyl inayozalishwa na baadhi ya makampuni ya biashara ni wazi kuwa chini kuliko ile ya selulosi ya methyl kutokana na maji yake mengi na majivu mengi.

(5) Ukungu wa mmumunyo wa maji wa selulosi hidroxyethyl ni mbaya kiasi. Kwa joto la karibu 40 ° C, koga inaweza kutokea ndani ya siku 3 hadi 5, ambayo itaathiri utendaji wake.

Selulosi ya Carboxymethyl:

Lonic selulosi etha hutengenezwa kutokana na nyuzi asilia (pamba, n.k.) baada ya matibabu ya alkali, kwa kutumia monochloroacetate ya sodiamu kama wakala wa etherification, na kufanyiwa mfululizo wa matibabu ya athari. Kiwango cha uingizwaji kwa ujumla ni 0.4~1.4, na utendakazi wake huathiriwa sana na kiwango cha uingizwaji.

(1) Selulosi ya Carboxymethyl ni ya RISHAI zaidi, na itakuwa na maji mengi ikihifadhiwa chini ya hali ya jumla.

(2) Carboxymethyl selulosi mmumunyo wa maji haitoi gel, na mnato hupungua kwa ongezeko la joto. Wakati joto linapozidi 50 ° C, mnato hauwezi kurekebishwa.

(3) Uthabiti wake huathiriwa sana na pH. Kwa ujumla, inaweza kutumika katika chokaa cha msingi wa jasi, lakini si kwa chokaa cha saruji. Wakati yenye alkali, itapoteza mnato.

(4) Uhifadhi wake wa maji uko chini sana kuliko selulosi ya methyl. Ina athari ya kuchelewesha kwenye chokaa cha jasi na inapunguza nguvu zake. Walakini, bei ya selulosi ya carboxymethyl iko chini sana kuliko ile ya selulosi ya methyl.

Selulosi Alkyl Ether:

Wawakilishi ni selulosi ya methyl na selulosi ya ethyl. Katika uzalishaji wa viwandani, kloridi ya methyl au kloridi ya ethyl kwa ujumla hutumiwa kama wakala wa etherification, na majibu ni kama ifuatavyo.

Katika fomula, R inawakilisha CH3 au C2H5. Mkusanyiko wa alkali hauathiri tu kiwango cha etherification, lakini pia huathiri matumizi ya halidi za alkili. Kadiri mkusanyiko wa alkali unavyopungua, ndivyo hidrolisisi ya halidi ya alkali inavyokuwa na nguvu zaidi. Ili kupunguza matumizi ya wakala wa etherifying, ukolezi wa alkali lazima uongezwe. Hata hivyo, wakati ukolezi wa alkali ni wa juu sana, athari ya uvimbe wa selulosi hupunguzwa, ambayo haifai kwa mmenyuko wa etherification, na kiwango cha etherification hupunguzwa. Kwa lengo hili, lye iliyojilimbikizia au lye imara inaweza kuongezwa wakati wa majibu. Reactor inapaswa kuwa na kifaa kizuri cha kuchochea na kubomoa ili alkali iweze kusambazwa sawasawa. Selulosi ya Methyl hutumika sana kama mnene, gundi na kinga ya koloidi n.k. Inaweza pia kutumika kama kisambazaji cha upolimishaji wa emulsion, kisambazaji cha kuunganisha kwa mbegu, tope la nguo, kiongeza cha chakula na vipodozi, kibandiko cha matibabu, nyenzo ya mipako ya dawa, na kutumika katika rangi ya mpira, uchapishaji wa kauri, uchapishaji wa rangi ya mpira, uchapishaji wa kauri na uchapishaji uliochanganywa. nguvu ya awali, nk Bidhaa za selulosi za Ethyl zina nguvu ya juu ya mitambo, kubadilika, upinzani wa joto na upinzani wa baridi. Selulosi ya ethyl isiyo na nafasi ya chini huyeyuka katika maji na kuyeyusha miyeyusho ya alkali, na bidhaa zinazobadilishwa kwa kiwango cha juu huyeyuka katika vimumunyisho vingi vya kikaboni. Ina utangamano mzuri na resini mbalimbali na plasticizers. Inaweza kutumika kutengeneza plastiki, filamu, varnish, adhesives, mpira na vifaa vya mipako kwa ajili ya madawa ya kulevya, nk. Kuanzishwa kwa vikundi vya hydroxyalkyl kwenye etha za alkili za selulosi kunaweza kuboresha umumunyifu wake, kupunguza unyeti wake kwa salting nje, kuongeza joto la gelation na kuboresha mali ya kuyeyuka kwa moto, nk. Kiwango cha mabadiliko katika mali ya juu ya uwiano wa substitulk na asili tofauti vikundi vya hydroxyalkyl.

Selulosi Hydroxyalkyl Etha:

Wawakilishi ni selulosi ya hydroxyethyl na selulosi ya hydroxypropyl. Ajenti za kuongeza nguvu ni epoksidi kama vile oksidi ya ethilini na oksidi ya propylene. Tumia asidi au msingi kama kichocheo. Uzalishaji wa viwandani ni kuguswa selulosi ya alkali na wakala wa etherification:selulosi ya hydroxyethylyenye thamani ya juu huyeyuka katika maji baridi na ya moto. Selulosi ya Hydroxypropyl yenye thamani ya juu badala yake huyeyuka tu katika maji baridi lakini si katika maji ya moto. Selulosi ya Hydroxyethyl inaweza kutumika kama kinene cha mipako ya mpira, uchapishaji wa nguo na kuweka rangi, vifaa vya kupima karatasi, vibandiko na koloi za kinga. Matumizi ya selulosi ya hydroxypropyl ni sawa na ile ya selulosi ya hydroxyethyl. Selulosi ya Hydroxypropyl yenye thamani ya chini ya uingizwaji inaweza kutumika kama kipokezi cha dawa, ambacho kinaweza kuwa na sifa za kuunganisha na kutengana.

Selulosi ya Carboxymethyl, kifupi cha Kiingereza CMC, kwa ujumla inapatikana katika umbo la chumvi ya sodiamu. Wakala wa etherifying ni asidi ya monochloroacetic, na majibu ni kama ifuatavyo.

Selulosi ya Carboxymethyl ndiyo etha ya selulosi mumunyifu wa maji inayotumika zaidi. Hapo awali, ilitumika kama matope ya kuchimba visima, lakini sasa imepanuliwa ili kutumika kama nyongeza ya sabuni, tope la nguo, rangi ya mpira, mipako ya kadibodi na karatasi, nk. Selulosi safi ya carboxymethyl inaweza kutumika katika chakula, dawa, vipodozi, na pia kama gundi ya keramik na molds.

Selulosi ya Polyanionic (PAC) ni etha ya selulosi ya ionic na ni bidhaa ya hali ya juu badala ya selulosi ya carboxymethyl (CMC). Ni poda nyeupe, nyeupe-nyeupe au kidogo ya njano au granule, isiyo na sumu, isiyo na ladha, rahisi kufuta katika maji ili kuunda ufumbuzi wa uwazi na viscosity fulani, ina utulivu bora wa upinzani wa joto na upinzani wa chumvi, na mali kali ya antibacterial. Hakuna koga na kuzorota. Ina sifa za usafi wa juu, kiwango cha juu cha uingizwaji, na usambazaji sare wa vibadala. Inaweza kutumika kama binder, thickener, rheology modifier, reducer liquid loss, kusimamishwa kiimarishaji, nk. Polyanionic cellulose (PAC) hutumiwa sana katika sekta zote ambapo CMC inaweza kutumika, ambayo inaweza kupunguza sana kipimo, kuwezesha matumizi, kutoa utulivu bora na kukidhi mahitaji ya juu ya mchakato.

Selulosi ya cyanoethyl ni bidhaa ya mmenyuko ya selulosi na akrilonitrile chini ya kichocheo cha alkali.

Selulosi ya cyanoethyl ina mgawo wa juu wa dielectri isiyobadilika na yenye upotevu wa chini na inaweza kutumika kama matrix ya resini kwa taa za fosforasi na elektroluminiki. Selulosi ya cyanoethyl iliyobadilishwa kidogo inaweza kutumika kama karatasi ya kuhami kwa transfoma.

Etha za pombe zenye mafuta mengi, etha za alkenyl, na etha za pombe zenye harufu nzuri za selulosi zimetayarishwa, lakini hazijatumiwa katika mazoezi.

Njia za maandalizi ya etha ya selulosi inaweza kugawanywa katika njia ya kati ya maji, njia ya kutengenezea, njia ya kukandia, njia ya tope, njia ya gesi-imara, njia ya awamu ya kioevu na mchanganyiko wa mbinu zilizo hapo juu.

5. Kanuni ya maandalizi:

Sehemu ya juu ya α-selulosi huloweshwa na myeyusho wa alkali ili kuvimbeza ili kuharibu vifungo zaidi vya hidrojeni, kuwezesha usambaaji wa vitendanishi na kutoa selulosi ya alkali, na kisha kuguswa na kikali ya etherification ili kupata etha ya selulosi. Ajenti za kuongeza nguvu ni pamoja na halidi haidrokaboni (au salfati), epoksidi, na misombo α na β isiyojaa na vipokezi vya elektroni.

6. Utendaji wa kimsingi:

Michanganyiko ina jukumu muhimu katika kuboresha utendakazi wa kujenga chokaa kilichochanganywa-kavu, na huchangia zaidi ya 40% ya gharama ya nyenzo katika chokaa kilichochanganywa kavu. Sehemu kubwa ya mchanganyiko katika soko la ndani hutolewa na wazalishaji wa kigeni, na kipimo cha kumbukumbu cha bidhaa pia hutolewa na muuzaji. Matokeo yake, gharama ya bidhaa za chokaa kavu inabakia juu, na ni vigumu kueneza uashi wa kawaida na chokaa cha kupiga rangi kwa kiasi kikubwa na mbalimbali. Bidhaa za soko la juu hudhibitiwa na makampuni ya kigeni, na watengenezaji wa chokaa cha mchanganyiko kavu wana faida ndogo na uwezo duni wa bei; utumiaji wa michanganyiko hukosa utafiti wa kimfumo na unaolengwa, na hufuata kwa upofu fomula za kigeni.

Wakala wa kubakiza maji ni mchanganyiko muhimu wa kuboresha uhifadhi wa maji wa chokaa kilichochanganywa-kavu, na pia ni mojawapo ya michanganyiko muhimu ya kubainisha gharama ya vifaa vya chokaa vilivyochanganywa-kavu. Kazi kuu ya ether ya selulosi ni uhifadhi wa maji.

Selulosi etha ni neno la jumla kwa mfululizo wa bidhaa zinazozalishwa na mmenyuko wa selulosi ya alkali na wakala wa etherifying chini ya hali fulani. Selulosi ya alkali inabadilishwa na ajenti tofauti za etherifying ili kupata etha za selulosi tofauti. Kulingana na sifa za ioni za viambajengo, etha za selulosi zinaweza kugawanywa katika makundi mawili: ionic (kama vile carboxymethyl cellulose) na nonionic (kama vile methyl cellulose). Kulingana na aina ya kibadala, etha ya selulosi inaweza kugawanywa katika monoetha (kama vile selulosi ya methyl) na etha mchanganyiko (kama vile hydroxypropyl methyl cellulose). Kulingana na umumunyifu tofauti, inaweza kugawanywa katika umumunyifu wa maji (kama vile hydroxyethyl selulosi) na umumunyifu wa kikaboni (kama vile selulosi ya ethyl). Chokaa kavu-mchanganyiko ni hasa selulosi mumunyifu katika maji, na selulosi mumunyifu katika maji imegawanywa katika aina ya papo hapo na aina ya kuchelewa-kufutwa kwa kutibiwa kwa uso.

Utaratibu wa hatua ya ether ya selulosi kwenye chokaa ni kama ifuatavyo.

(1) Baada yaetha ya selulosikwenye chokaa huyeyushwa ndani ya maji, usambazaji mzuri na sare wa nyenzo za saruji kwenye mfumo huhakikishwa kwa sababu ya shughuli ya uso, na ether ya selulosi, kama colloid ya kinga, "hufunika" chembe ngumu na safu ya filamu ya kulainisha huundwa kwenye uso wake wa nje, ambayo hufanya mfumo wa chokaa kuwa thabiti zaidi, na pia inaboresha mchakato wa uchanganyaji wa chokaa na chokaa.

(2) Kutokana na muundo wake wa molekuli, myeyusho wa etha ya selulosi hufanya unyevu kwenye chokaa usiwe rahisi kupoteza, na huitoa hatua kwa hatua kwa muda mrefu, na kuifanya chokaa kuwa na uhifadhi mzuri wa maji na uwezo wa kufanya kazi.