เซลลูโลสอีเทอร์ คืออะไร?

เซลลูโลสอีเทอร์อีเทอร์ริฟิเคชันเป็นสารประกอบพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างอีเทอร์ซึ่งประกอบด้วยเซลลูโลส วงแหวนกลูโคซิลแต่ละวงในโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลสามหมู่ ได้แก่ หมู่ไฮดรอกซิลปฐมภูมิที่อะตอมคาร์บอนที่หก หมู่ไฮดรอกซิลทุติยภูมิที่อะตอมคาร์บอนที่สองและสาม และไฮโดรเจนในหมู่ไฮดรอกซิลจะถูกแทนที่ด้วยหมู่ไฮโดรคาร์บอนเพื่อสร้างอนุพันธ์อีเทอร์ของเซลลูโลส อีเทอร์ริฟิเคชันเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไฮโดรเจนในหมู่ไฮดรอกซิลของพอลิเมอร์เซลลูโลสถูกแทนที่ด้วยหมู่ไฮโดรคาร์บอน เซลลูโลสเป็นสารประกอบพอลิเมอร์โพลีไฮดรอกซีที่ไม่ละลายหรือหลอมเหลว หลังจากอีเทอร์ริฟิเคชันแล้ว เซลลูโลสจะละลายได้ในน้ำ สารละลายด่างเจือจาง และตัวทำละลายอินทรีย์ และมีคุณสมบัติเทอร์โมพลาสติก

เซลลูโลสเป็นสารประกอบพอลิเมอร์ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลหลายหมู่ ซึ่งไม่ละลายหรือหลอมเหลว หลังจากผ่านกระบวนการอีเทอร์ริฟิเคชันแล้ว เซลลูโลสจะละลายได้ในน้ำ สารละลายด่างเจือจาง และตัวทำละลายอินทรีย์ และมีคุณสมบัติเป็นเทอร์โมพลาสติก

1.ธรรมชาติ:

ความสามารถในการละลายของเซลลูโลสหลังจากการทำอีเทอร์ริฟิเคชันเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก สามารถละลายได้ในน้ำ กรดเจือจาง ด่างเจือจาง หรือตัวทำละลายอินทรีย์ ความสามารถในการละลายขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักสามประการ ได้แก่ (1) คุณลักษณะของหมู่ที่ถูกนำเข้ามาในกระบวนการทำอีเทอร์ริฟิเคชัน ยิ่งหมู่ที่ถูกนำเข้ามามีขนาดใหญ่ ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งต่ำลง และยิ่งหมู่ที่ถูกนำเข้ามามีขั้วมากเท่าใด อีเทอร์เซลลูโลสก็จะยิ่งละลายในน้ำได้ง่ายขึ้นเท่านั้น (2) ระดับการแทนที่และการกระจายตัวของหมู่ที่ทำอีเทอร์ริฟิเคชันในโมเลกุลขนาดใหญ่ อีเทอร์เซลลูโลสส่วนใหญ่จะละลายในน้ำได้ก็ต่อเมื่อมีระดับการแทนที่ในระดับหนึ่ง ซึ่งระดับการแทนที่อยู่ระหว่าง 0 ถึง 3 (3) ระดับการเกิดพอลิเมอร์ของอีเทอร์เซลลูโลส ยิ่งระดับการเกิดพอลิเมอร์สูง ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งน้อยลง ยิ่งระดับการแทนที่ต่ำ ความสามารถในการละลายในน้ำก็จะยิ่งกว้างขึ้น เซลลูโลสอีเทอร์มีหลายชนิดที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม และถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การก่อสร้าง ซีเมนต์ ปิโตรเลียม อาหาร สิ่งทอ ผงซักฟอก สี ยา การผลิตกระดาษ และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น

2. การพัฒนา:

จีนเป็นผู้ผลิตและผู้บริโภคเซลลูโลสอีเทอร์รายใหญ่ที่สุดของโลก โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีมากกว่า 20% จากสถิติเบื้องต้น พบว่ามีวิสาหกิจผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ประมาณ 50 แห่งในจีน กำลังการผลิตตามแผนของอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์มีมากกว่า 400,000 ตัน และมีประมาณ 20 แห่งที่มีกำลังการผลิตมากกว่า 10,000 ตัน ซึ่งส่วนใหญ่กระจายอยู่ในมณฑลซานตง เหอเป่ย ฉงชิ่ง และเจียงซู รวมถึงเจ้อเจียง เซี่ยงไฮ้ และพื้นที่อื่นๆ

3. ความต้องการ:

ในปี 2554 กำลังการผลิต CMC ของจีนอยู่ที่ประมาณ 300,000 ตัน ด้วยความต้องการเซลลูโลสอีเทอร์คุณภาพสูงที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การแพทย์ อาหาร และสารเคมีในชีวิตประจำวัน ความต้องการผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์อื่นๆ นอกเหนือจาก CMC จึงเพิ่มขึ้นเช่นกัน กำลังการผลิต MC/HPMC อยู่ที่ประมาณ 120,000 ตัน และ HEC อยู่ที่ประมาณ 20,000 ตัน ส่วน PAC ยังอยู่ในช่วงการส่งเสริมและการประยุกต์ใช้ในจีน ด้วยการพัฒนาแหล่งน้ำมันนอกชายฝั่งขนาดใหญ่และการพัฒนาวัสดุก่อสร้าง อาหาร เคมีภัณฑ์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ปริมาณและขอบเขตการใช้งานของ PAC จึงเพิ่มขึ้นและขยายตัวทุกปี โดยมีกำลังการผลิตมากกว่า 10,000 ตัน

4. การจำแนกประเภท:

ตามการจำแนกโครงสร้างทางเคมีของหมู่แทนที่ สามารถแบ่งออกเป็นอีเทอร์ประจุลบ อีเทอร์ประจุบวก และอีเทอร์ไม่มีประจุ โดยขึ้นอยู่กับสารที่ใช้ในการสร้างอีเทอร์ ได้แก่ เมทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลส คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เอทิลเซลลูโลส เบนซิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส ไซยาโนเอทิลเซลลูโลส เบนซิลไซยาโนเอทิลเซลลูโลส คาร์บอกซีเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส และฟีนิลเซลลูโลส เป็นต้น เมทิลเซลลูโลสและเอทิลเซลลูโลสเป็นสารที่ใช้งานได้จริงมากกว่า

เมทิลเซลลูโลส:

หลังจากนำฝ้ายบริสุทธิ์ไปบำบัดด้วยด่างแล้ว จะได้เซลลูโลสอีเทอร์ผ่านปฏิกิริยาหลายขั้นตอนโดยใช้มีเทนคลอไรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการสร้างอีเทอร์ โดยทั่วไปแล้ว ระดับการแทนที่อยู่ที่ 1.6 ถึง 2.0 และความสามารถในการละลายจะแตกต่างกันไปตามระดับการแทนที่ที่แตกต่างกัน จัดเป็นเซลลูโลสอีเทอร์ชนิดไม่มีประจุ

(1) เมทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น และละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายในน้ำของเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรมากในช่วง pH 3-12 มีความเข้ากันได้ดีกับแป้ง กัวร์กัม ฯลฯ และสารลดแรงตึงผิวหลายชนิด เมื่ออุณหภูมิถึงอุณหภูมิการเกิดเจล การเกิดเจลก็จะเกิดขึ้น

(2) การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ขนาดอนุภาค และอัตราการละลาย โดยทั่วไป หากปริมาณการเติมมาก ความละเอียดน้อย และความหนืดมาก อัตราการกักเก็บน้ำก็จะสูง ในบรรดาปัจจัยเหล่านี้ ปริมาณการเติมมีผลกระทบต่ออัตราการกักเก็บน้ำมากที่สุด และระดับความหนืดไม่ได้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับระดับอัตราการกักเก็บน้ำ อัตราการละลายส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคเซลลูโลสและความละเอียดของอนุภาค ในบรรดาอีเทอร์เซลลูโลสข้างต้น เมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีอัตราการกักเก็บน้ำสูงกว่า

(3) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลส โดยทั่วไป ยิ่งอุณหภูมิสูง การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งแย่ลง หากอุณหภูมิของปูนเกิน 40°C การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสจะลดลงอย่างมาก ซึ่งส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อการก่อสร้างปูน

(4)เมทิลเซลลูโลสมีผลอย่างมากต่อความสามารถในการใช้งานและการยึดเกาะของปูนฉาบ “การยึดเกาะ” ในที่นี้หมายถึงแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดขึ้นระหว่างเครื่องมือของผู้ใช้งานกับพื้นผิวผนัง นั่นคือความต้านทานแรงเฉือนของปูนฉาบ หากการยึดเกาะสูง ความต้านทานแรงเฉือนของปูนฉาบก็จะสูง และความแข็งแรงที่ผู้ใช้งานต้องการในระหว่างการใช้งานก็จะสูงเช่นกัน แต่ประสิทธิภาพในการก่อสร้างของปูนฉาบก็จะต่ำ การยึดเกาะของเมทิลเซลลูโลสอยู่ในระดับปานกลางเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์ชนิดอื่นๆ

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส：

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสชนิดหนึ่งที่มีปริมาณการผลิตและการบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เป็นเซลลูโลสผสมอีเทอร์ที่ไม่แตกตัวเป็นไอออน ผลิตจากฝ้ายบริสุทธิ์หลังจากการปรับสภาพด้วยด่าง โดยใช้โพรพิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์เป็นสารทำให้เกิดอีเทอร์ ผ่านชุดปฏิกิริยาต่างๆ โดยทั่วไประดับการแทนที่อยู่ที่ 1.2~2.0 คุณสมบัติของมันจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของปริมาณเมทอกซิลต่อปริมาณไฮดรอกซีโพรพิล

(1) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสละลายได้ง่ายในน้ำเย็น และจะละลายได้ยากในน้ำร้อน อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการเกิดเจลในน้ำร้อนจะสูงกว่าเมทิลเซลลูโลสอย่างมาก นอกจากนี้ ความสามารถในการละลายในน้ำเย็นยังดีขึ้นมากเมื่อเทียบกับเมทิลเซลลูโลส

(2) ความหนืดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุล และยิ่งน้ำหนักโมเลกุลมาก ความหนืดก็จะยิ่งสูงขึ้น อุณหภูมิก็มีผลต่อความหนืดเช่นกัน โดยเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดจะลดลง อย่างไรก็ตาม อิทธิพลของความหนืดสูงและอุณหภูมิจะน้อยกว่าของเมทิลเซลลูโลส สารละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง

(3) การกักเก็บน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ฯลฯ และอัตราการกักเก็บน้ำภายใต้ปริมาณการเติมที่เท่ากันจะสูงกว่าของเมทิลเซลลูโลส

(4)ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อกรดและด่าง และสารละลายในน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH 2-12 โซดาไฟและน้ำปูนใสมีผลกระทบต่อคุณสมบัติเพียงเล็กน้อย แต่ด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดเล็กน้อย ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อเกลือแกง แต่เมื่อความเข้มข้นของสารละลายเกลือสูง ความหนืดของสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น

(5) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสามารถผสมกับสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้เพื่อสร้างสารละลายที่มีความหนืดสม่ำเสมอและสูงขึ้น เช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ สตาร์ชอีเทอร์ กัมพืช เป็นต้น

(6) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความต้านทานต่อเอนไซม์ได้ดีกว่าเมทิลเซลลูโลส และสารละลายของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีโอกาสถูกย่อยสลายโดยเอนไซม์น้อยกว่าเมทิลเซลลูโลส

(7) การยึดเกาะของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสกับโครงสร้างปูนฉาบจะสูงกว่าการยึดเกาะของเมทิลเซลลูโลส

ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส:

ผลิตจากฝ้ายบริสุทธิ์ที่ผ่านการบำบัดด้วยด่าง และทำปฏิกิริยากับเอทิลีนออกไซด์เป็นสารทำให้เกิดอีเทอร์ในสภาวะที่มีไอโซโพรพานอล โดยทั่วไปมีระดับการแทนที่อยู่ที่ 1.5-2.0 มีคุณสมบัติชอบน้ำสูงและดูดซับความชื้นได้ง่าย

(1) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น แต่ละลายได้ยากในน้ำร้อน สารละลายของมันมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงโดยไม่เกิดการจับตัวเป็นเจล สามารถใช้งานได้นานภายใต้อุณหภูมิสูงในปูน แต่การกักเก็บน้ำของมันต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลส

(2) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อกรดและด่างทั่วไป และด่างสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดเล็กน้อย ความสามารถในการกระจายตัวในน้ำจะด้อยกว่าเมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเล็กน้อย

(3) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมีประสิทธิภาพในการป้องกันการไหลย้อยที่ดีสำหรับปูน แต่มีระยะเวลาหน่วงที่ยาวนานกว่าสำหรับซีเมนต์

(4) ประสิทธิภาพของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่ผลิตโดยวิสาหกิจในประเทศบางแห่งนั้นต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลสอย่างเห็นได้ชัดเนื่องจากมีปริมาณน้ำและเถ้าสูง

(5) เชื้อราในสารละลายไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสค่อนข้างร้ายแรง ที่อุณหภูมิประมาณ 40°C อาจเกิดเชื้อราขึ้นภายใน 3 ถึง 5 วัน ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส:

อีเทอร์เซลลูโลสไอออนิกผลิตจากเส้นใยธรรมชาติ (เช่น ฝ้าย) หลังจากผ่านกระบวนการด่าง โดยใช้โซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตตเป็นสารทำให้เกิดอีเทอร์ และผ่านกระบวนการปฏิกิริยาหลายขั้นตอน โดยทั่วไประดับการแทนที่อยู่ที่ 0.4 ถึง 1.4 และประสิทธิภาพของมันจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากระดับการแทนที่นี้

(1) คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสดูดซับความชื้นได้ดีกว่า และจะมีน้ำมากกว่าเมื่อเก็บรักษาภายใต้สภาวะทั่วไป

(2) สารละลายคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในน้ำไม่ก่อให้เกิดเจล และความหนืดจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิเกิน 50°C ความหนืดจะกลับคืนไม่ได้

(3) ความเสถียรของมันได้รับผลกระทบอย่างมากจากค่า pH โดยทั่วไปแล้ว สามารถใช้ในปูนฉาบยิปซัมได้ แต่ไม่สามารถใช้ในปูนฉาบซีเมนต์ได้ เมื่อมีค่าความเป็นด่างสูง มันจะสูญเสียความหนืด

(4) การกักเก็บน้ำของมันต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลสมาก มีผลทำให้ปูนฉาบยิปซัมแข็งตัวและลดความแข็งแรงลง อย่างไรก็ตาม ราคาของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลสอย่างมาก

เซลลูโลสอัลคิลอีเทอร์:

ตัวอย่างที่สำคัญได้แก่ เมทิลเซลลูโลสและเอทิลเซลลูโลส ในการผลิตทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไปจะใช้เมทิลคลอไรด์หรือเอทิลคลอไรด์เป็นสารเร่งปฏิกิริยาการสร้างอีเทอร์ และปฏิกิริยาจะเป็นดังนี้:

ในสูตร R แทน CH3 หรือ C2H5 ความเข้มข้นของด่างไม่เพียงแต่ส่งผลต่อระดับการเกิดอีเทอร์เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการใช้แอลคิลเฮไลด์ด้วย ยิ่งความเข้มข้นของด่างต่ำ การไฮโดรไลซิสของแอลคิลเฮไลด์ก็จะยิ่งแรงขึ้น เพื่อลดการใช้สารก่ออีเทอร์ ความเข้มข้นของด่างจึงต้องเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของด่างสูงเกินไป ผลกระทบจากการบวมตัวของเซลลูโลสจะลดลง ซึ่งไม่เอื้อต่อปฏิกิริยาการเกิดอีเทอร์ และระดับการเกิดอีเทอร์จึงลดลง ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถเติมด่างเข้มข้นหรือด่างแข็งลงไปในระหว่างปฏิกิริยาได้ เครื่องปฏิกรณ์ควรมีอุปกรณ์กวนและกระจายตัวที่ดี เพื่อให้ด่างกระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอ เมทิลเซลลูโลสมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในฐานะสารเพิ่มความหนืด กาว และคอลลอยด์ป้องกัน เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นสารช่วยกระจายตัวสำหรับการพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน สารช่วยกระจายตัวสำหรับเมล็ดพืช สารละลายสิ่งทอ สารเติมแต่งสำหรับอาหารและเครื่องสำอาง กาวทางการแพทย์ วัสดุเคลือบยา และใช้ในสีลาเท็กซ์ หมึกพิมพ์ การผลิตเซรามิก และผสมลงในซีเมนต์ เพื่อควบคุมเวลาการแข็งตัวและเพิ่มความแข็งแรงเริ่มต้น เป็นต้น ผลิตภัณฑ์เอทิลเซลลูโลสมีความแข็งแรงเชิงกลสูง มีความยืดหยุ่น ทนความร้อน และทนความเย็น เอทิลเซลลูโลสที่มีการแทนที่ต่ำละลายได้ในน้ำและสารละลายด่างเจือจาง และผลิตภัณฑ์ที่มีการแทนที่สูงละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่ มีความเข้ากันได้ดีกับเรซินและพลาสติไซเซอร์ต่างๆ สามารถนำไปใช้ในการผลิตพลาสติก ฟิล์ม วานิช กาว น้ำยาง และวัสดุเคลือบสำหรับยา เป็นต้น การเติมหมู่ไฮดรอกซีอัลคิลลงในเซลลูโลสอัลคิลอีเทอร์สามารถปรับปรุงความสามารถในการละลาย ลดความไวต่อการตกตะกอนด้วยเกลือ เพิ่มอุณหภูมิการเกิดเจล และปรับปรุงคุณสมบัติการหลอมร้อน เป็นต้น ระดับของการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติข้างต้นจะแตกต่างกันไปตามลักษณะของหมู่แทนที่และอัตราส่วนของหมู่แอลคิลต่อหมู่ไฮดรอกซีอัลคิล

เซลลูโลสไฮดรอกซีอัลคิลอีเทอร์:

ตัวอย่างที่สำคัญได้แก่ ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส สารที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันคืออีพอกไซด์ เช่น เอทิลีนออกไซด์และโพรพิลีนออกไซด์ โดยใช้กรดหรือเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การผลิตในระดับอุตสาหกรรมคือการทำปฏิกิริยาระหว่างอัลคาไลเซลลูโลสกับสารที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชัน:ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสที่มีค่าการแทนที่สูงจะละลายได้ทั้งในน้ำเย็นและน้ำร้อน ส่วนไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสที่มีค่าการแทนที่สูงจะละลายได้เฉพาะในน้ำเย็นเท่านั้น แต่ไม่ละลายในน้ำร้อน สามารถใช้เป็นสารเพิ่มความหนืดสำหรับสารเคลือบลาเท็กซ์ สารพิมพ์และย้อมสิ่งทอ วัสดุปรับขนาดกระดาษ กาว และคอลลอยด์ป้องกัน การใช้งานของไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสคล้ายคลึงกับการใช้งานของไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสที่มีค่าการแทนที่ต่ำสามารถใช้เป็นสารช่วยในเภสัชกรรม ซึ่งมีคุณสมบัติทั้งในการยึดเกาะและการแตกตัว

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส หรือ CMC (ตัวย่อภาษาอังกฤษ) โดยทั่วไปจะอยู่ในรูปของเกลือโซเดียม สารที่ทำให้เกิดอีเทอร์คือกรดโมโนคลอโรอะซิติก และปฏิกิริยาเป็นดังนี้:

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสอีเทอร์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ในอดีตส่วนใหญ่ใช้เป็นโคลนเจาะน้ำมัน แต่ปัจจุบันได้ขยายการใช้งานไปเป็นสารเติมแต่งในผงซักฟอก น้ำยาซักผ้า สีลาเท็กซ์ สารเคลือบกระดาษแข็งและกระดาษ เป็นต้น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสบริสุทธิ์สามารถใช้ในอาหาร ยา เครื่องสำอาง และยังใช้เป็นกาวสำหรับเซรามิกและแม่พิมพ์ได้อีกด้วย

โพลีแอนไอออนิกเซลลูโลส (PAC) เป็นอีเทอร์เซลลูโลสไอออนิก และเป็นผลิตภัณฑ์ทดแทนคุณภาพสูงสำหรับคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) มีลักษณะเป็นผงหรือเม็ดสีขาว ขาวนวล หรือเหลืองอ่อน ไม่เป็นพิษ ไม่มีกลิ่น ละลายน้ำได้ง่าย เกิดเป็นสารละลายใสที่มีความหนืดระดับหนึ่ง มีเสถียรภาพต่อความร้อนและเกลือได้ดีกว่า และมีคุณสมบัติในการต้านเชื้อแบคทีเรียสูง ไม่ขึ้นราและไม่เสื่อมสภาพ มีลักษณะเด่นคือมีความบริสุทธิ์สูง มีอัตราการแทนที่สูง และมีการกระจายตัวของหมู่แทนที่อย่างสม่ำเสมอ สามารถใช้เป็นสารยึดเกาะ สารเพิ่มความหนืด สารปรับความหนืด สารลดการสูญเสียของเหลว สารทำให้สารแขวนลอยคงตัว เป็นต้น โพลีแอนไอออนิกเซลลูโลส (PAC) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ที่สามารถใช้ CMC ได้ ซึ่งช่วยลดปริมาณการใช้ลงอย่างมาก ทำให้ใช้งานง่ายขึ้น มีความเสถียรที่ดีกว่า และตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิตที่สูงขึ้น

ไซยาโนเอทิลเซลลูโลสเป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาระหว่างเซลลูโลสและอะคริโลไนไตรล์ โดยมีด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ไซยาโนเอทิลเซลลูโลสมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงและค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียต่ำ จึงสามารถใช้เป็นเมทริกซ์เรซินสำหรับหลอดฟอสฟอร์และหลอดอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์ได้ ส่วนไซยาโนเอทิลเซลลูโลสที่มีการแทนที่ในระดับต่ำ สามารถใช้เป็นกระดาษฉนวนสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าได้

มีการเตรียมอีเทอร์แอลกอฮอล์ไขมันสูง อีเทอร์อัลเคนิล และอีเทอร์แอลกอฮอล์อะโรมาติกของเซลลูโลสแล้ว แต่ยังไม่ได้นำมาใช้ในทางปฏิบัติ

วิธีการเตรียมเซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น วิธีการใช้น้ำเป็นตัวกลาง วิธีการใช้ตัวทำละลาย วิธีการนวด วิธีการแขวนตะกอน วิธีการแก๊ส-ของแข็ง วิธีการเฟสของเหลว และการผสมผสานของวิธีการข้างต้น

5. หลักการเตรียมการ:

เยื่อกระดาษที่มีอัลฟาเซลลูโลสสูงจะถูกแช่ในสารละลายด่างเพื่อให้พองตัว ทำลายพันธะไฮโดรเจนให้มากขึ้น ช่วยให้สารเคมีแพร่กระจายได้ง่ายขึ้น และสร้างอัลคาไลเซลลูโลส จากนั้นจึงทำปฏิกิริยากับสารทำให้เกิดอีเทอร์เพื่อให้ได้เซลลูโลสอีเทอร์ สารทำให้เกิดอีเทอร์ ได้แก่ ไฮโดรคาร์บอนเฮไลด์ (หรือซัลเฟต) อีพอกไซด์ และสารประกอบอัลฟาและเบตาไม่อิ่มตัวที่มีตัวรับอิเล็กตรอน

6. ประสิทธิภาพพื้นฐาน:

สารผสมเพิ่มมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนฉาบแห้ง และคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 40% ของต้นทุนวัสดุในปูนฉาบแห้ง สารผสมเพิ่มจำนวนมากในตลาดภายในประเทศมาจากผู้ผลิตต่างประเทศ และปริมาณการใช้ที่แนะนำก็มาจากผู้จำหน่ายเช่นกัน ส่งผลให้ต้นทุนของผลิตภัณฑ์ปูนฉาบแห้งยังคงสูง และเป็นการยากที่จะทำการตลาดปูนฉาบผนังและปูนก่อทั่วไปที่มีปริมาณมากและหลากหลาย ผลิตภัณฑ์ในตลาดระดับสูงถูกควบคุมโดยบริษัทต่างชาติ และผู้ผลิตปูนฉาบแห้งมีกำไรต่ำและไม่สามารถกำหนดราคาได้ การประยุกต์ใช้สารผสมเพิ่มขาดการวิจัยอย่างเป็นระบบและตรงเป้าหมาย และยังคงปฏิบัติตามสูตรของต่างประเทศโดยไม่พิจารณาอย่างรอบคอบ

สารกักเก็บน้ำเป็นส่วนผสมสำคัญที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำของปูนผสมแห้ง และยังเป็นหนึ่งในส่วนผสมสำคัญที่กำหนดต้นทุนของวัสดุปูนผสมแห้งอีกด้วย หน้าที่หลักของเซลลูโลสอีเทอร์คือการกักเก็บน้ำ

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นคำทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์หลายชนิดที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างอัลคาไลเซลลูโลสและสารทำให้เกิดอีเทอร์ภายใต้สภาวะที่กำหนด โดยจะแทนที่อัลคาไลเซลลูโลสด้วยสารทำให้เกิดอีเทอร์ชนิดต่างๆ เพื่อให้ได้เซลลูโลสอีเทอร์ที่แตกต่างกัน ตามคุณสมบัติการแตกตัวเป็นไอออนของหมู่แทนที่ เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ แบบไอออนิก (เช่น คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) และแบบไม่ไอออนิก (เช่น เมทิลเซลลูโลส) ตามชนิดของหมู่แทนที่ เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกเป็นโมโนอีเทอร์ (เช่น เมทิลเซลลูโลส) และแบบผสมอีเทอร์ (เช่น ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส) และตามความสามารถในการละลาย สามารถแบ่งออกเป็นแบบละลายน้ำได้ (เช่น ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส) และแบบละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ได้ (เช่น เอทิลเซลลูโลส) ปูนผสมแห้งส่วนใหญ่เป็นเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ และเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้แบ่งออกเป็นแบบละลายทันทีและแบบละลายช้าหลังการปรับสภาพพื้นผิว

กลไกการออกฤทธิ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนฉาบมีดังนี้:

(1) หลังจากเซลลูโลสอีเทอร์เมื่อละลายสารกันบูดในน้ำ การกระจายตัวของวัสดุประสานในระบบอย่างมีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอจะเกิดขึ้นได้เนื่องจากคุณสมบัติบนพื้นผิว และเซลลูโลสอีเทอร์ซึ่งทำหน้าที่เป็นคอลลอยด์ป้องกัน จะ "ห่อหุ้ม" อนุภาคของแข็งและสร้างชั้นฟิล์มหล่อลื่นบนพื้นผิวด้านนอก ทำให้ระบบปูนฉาบมีความเสถียรมากขึ้น และยังช่วยปรับปรุงความลื่นไหลของปูนฉาบในระหว่างกระบวนการผสมและความเรียบเนียนของงานก่อสร้างอีกด้วย

(2) เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ทำให้ความชื้นในปูนไม่ระเหยง่าย และค่อยๆ ปล่อยออกมาในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน ทำให้ปูนมีคุณสมบัติในการกักเก็บน้ำและใช้งานได้ดี