Ano ang Cellulose Ether?

Selulusa eterAng Cellulose ay isang polymer compound na may ester structure na gawa sa cellulose. Ang bawat glucosyl ring sa cellulose macromolecule ay naglalaman ng tatlong hydroxyl group, ang primary hydroxyl group ay nasa ikaanim na carbon atom, ang secondary hydroxyl group ay nasa pangalawa at pangatlong carbon atom, at ang hydrogen sa hydroxyl group ay pinapalitan ng hydrocarbon group upang makabuo ng mga cellulose ether derivatives. Ito ay isang produkto kung saan ang hydrogen ng hydroxyl group sa cellulose polymer ay pinapalitan ng hydrocarbon group. Ang Cellulose ay isang polyhydroxy polymer compound na hindi natutunaw o natutunaw. Pagkatapos ng etherification, ang cellulose ay natutunaw sa tubig, dilute alkali solution at organic solvent, at may thermoplasticity.

Ang selulusa ay isang polyhydroxy polymer compound na hindi natutunaw o natutunaw. Pagkatapos ng etherification, ang selulusa ay natutunaw sa tubig, dilute alkali solution at organic solvent, at may thermoplasticity.

1. Kalikasan：

Malaki ang pagbabago sa solubility ng cellulose pagkatapos ng etherification. Maaari itong matunaw sa tubig, dilute acid, dilute alkali o organic solvent. Ang solubility ay pangunahing nakadepende sa tatlong salik: (1) Ang mga katangian ng mga grupong ipinakilala sa proseso ng etherification, mas malaki ang grupo, mas mababa ang solubility, at mas malakas ang polarity ng ipinakilalang grupo, mas madaling matunaw ang cellulose ether sa tubig; (2) Ang antas ng substitution at ang distribusyon ng mga etherified group sa macromolecule. Karamihan sa mga cellulose ether ay maaari lamang matunaw sa tubig sa ilalim ng isang tiyak na antas ng substitution, at ang antas ng substitution ay nasa pagitan ng 0 at 3; (3) Ang antas ng polymerization ng cellulose ether, mas mataas ang antas ng polymerization, mas hindi gaanong natutunaw; Mas malawak ang saklaw ng mas mababa ang antas ng substitution na maaaring matunaw sa tubig. Maraming uri ng cellulose ether na may mahusay na performance, at malawakang ginagamit ang mga ito sa konstruksyon, semento, petrolyo, pagkain, tela, detergent, pintura, gamot, paggawa ng papel at mga elektronikong bahagi at iba pang industriya.

2. Paunlarin：

Ang Tsina ang pinakamalaking prodyuser at konsyumer ng cellulose ether sa mundo, na may average na taunang rate ng paglago na higit sa 20%. Ayon sa mga paunang estadistika, mayroong humigit-kumulang 50 negosyo sa produksyon ng cellulose ether sa Tsina, ang dinisenyong kapasidad ng produksyon ng industriya ng cellulose ether ay lumampas sa 400,000 tonelada, at mayroong humigit-kumulang 20 negosyo na may higit sa 10,000 tonelada, na pangunahing ipinamamahagi sa Shandong, Hebei, Chongqing at Jiangsu, Zhejiang, Shanghai at iba pang mga lugar.

3. Pangangailangan：

Noong 2011, ang kapasidad ng produksyon ng CMC ng Tsina ay humigit-kumulang 300,000 tonelada. Dahil sa lumalaking pangangailangan para sa mataas na kalidad na cellulose ethers sa mga industriya tulad ng medisina, pagkain, at pang-araw-araw na kemikal, tumataas din ang lokal na pangangailangan para sa iba pang produktong cellulose ether maliban sa CMC. Ang kapasidad ng produksyon ng MC/HPMC ay humigit-kumulang 120,000 tonelada, at ang sa HEC ay humigit-kumulang 20,000 tonelada. Ang PAC ay nasa yugto pa rin ng promosyon at aplikasyon sa Tsina. Dahil sa pag-unlad ng malalaking offshore oil fields at pag-unlad ng mga materyales sa pagtatayo, pagkain, kemikal at iba pang industriya, ang dami at larangan ng PAC ay tumataas at lumalawak taon-taon, na may kapasidad ng produksyon na mahigit 10,000 tonelada.

4. Pag-uuri：

Ayon sa istrukturang kemikal ng mga substituent, maaari silang hatiin sa anionic, cationic at nonionic ethers. Depende sa etherification agent na ginamit, mayroong methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, benzyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose cellulose, cyanoethyl cellulose, benzyl cyanoethyl cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose at phenyl cellulose, atbp. Mas praktikal ang methyl cellulose at ethyl cellulose.

Metilselulosa

Matapos tratuhin ang pinong bulak gamit ang alkali, ang cellulose ether ay nalilikha sa pamamagitan ng serye ng mga reaksyon gamit ang methane chloride bilang etherification agent. Sa pangkalahatan, ang antas ng pagpapalit ay 1.6~2.0, at ang solubility ay iba rin sa iba't ibang antas ng pagpapalit. Ito ay kabilang sa non-ionic cellulose ether.

(1) Ang methylcellulose ay natutunaw sa malamig na tubig, at mahirap itong matunaw sa mainit na tubig. Ang aqueous solution nito ay napakatatag sa hanay ng pH=3~12. Ito ay may mahusay na compatibility sa starch, guar gum, atbp. at maraming surfactants. Kapag ang temperatura ay umabot sa temperatura ng gelation, nangyayari ang gelation.

(2) Ang pagpapanatili ng tubig ng methyl cellulose ay nakadepende sa dami ng idinagdag, lagkit, laki ng particle, at bilis ng pagkatunaw nito. Sa pangkalahatan, kung malaki ang dami ng idinagdag, maliit ang pino, at malaki ang lagkit, mataas ang bilis ng pagpapanatili ng tubig. Sa mga ito, ang dami ng idinagdag ang may pinakamalaking epekto sa bilis ng pagpapanatili ng tubig, at ang antas ng lagkit ay hindi direktang proporsyonal sa antas ng bilis ng pagpapanatili ng tubig. Ang bilis ng pagkatunaw ay pangunahing nakadepende sa antas ng pagbabago sa ibabaw ng mga particle ng cellulose at pino ng particle. Sa mga nabanggit na cellulose ether, ang methyl cellulose at hydroxypropyl methyl cellulose ay may mas mataas na bilis ng pagpapanatili ng tubig.

(3) Ang mga pagbabago sa temperatura ay maaaring malubhang makaapekto sa pagpapanatili ng tubig ng methyl cellulose. Sa pangkalahatan, mas mataas ang temperatura, mas lumalala ang pagpapanatili ng tubig. Kung ang temperatura ng mortar ay lumampas sa 40°C, ang pagpapanatili ng tubig ng methyl cellulose ay lubos na mababawasan, na malubhang makakaapekto sa paggawa ng mortar.

(4)Metil selulusaay may malaking epekto sa kakayahang magamit at pagkakaisa ng mortar. Ang "pagdikit" dito ay tumutukoy sa puwersa ng pagdikit na nararamdaman sa pagitan ng kagamitang pang-aplikador ng manggagawa at ng substrate sa dingding, ibig sabihin, ang shear resistance ng mortar. Mataas ang pagiging malagkit, malaki ang shear resistance ng mortar, at malaki rin ang lakas na kailangan ng mga manggagawa sa proseso ng paggamit, at mahina ang performance ng konstruksyon ng mortar. Ang cohesion ng methyl cellulose ay nasa katamtamang antas sa mga produktong cellulose ether.

Hydroxypropylmethylcellulose:

Ang Hydroxypropyl methylcellulose ay isang uri ng cellulose na ang output at konsumo ay mabilis na tumataas. Ito ay isang non-ionic cellulose mixed ether na gawa sa pinong bulak pagkatapos ng alkaliization, gamit ang propylene oxide at methyl chloride bilang etherification agent, sa pamamagitan ng isang serye ng mga reaksyon. Ang antas ng substitution ay karaniwang 1.2~2.0. Ang mga katangian nito ay nag-iiba depende sa ratio ng methoxyl content sa hydroxypropyl content.

(1) Ang Hydroxypropyl methylcellulose ay madaling matunaw sa malamig na tubig, at mahihirapan itong matunaw sa mainit na tubig. Ngunit ang temperatura ng gelation nito sa mainit na tubig ay mas mataas nang malaki kaysa sa methyl cellulose. Ang solubility nito sa malamig na tubig ay lubos ding pinabuti kumpara sa methyl cellulose.

(2) Ang lagkit ng hydroxypropyl methylcellulose ay may kaugnayan sa bigat ng molekula nito, at mas malaki ang bigat ng molekula, mas mataas ang lagkit. Nakakaapekto rin ang temperatura sa lagkit nito, habang tumataas ang temperatura, bumababa ang lagkit. Gayunpaman, ang impluwensya ng mataas na lagkit at temperatura nito ay mas mababa kaysa sa methyl cellulose. Ang solusyon nito ay matatag kapag nakaimbak sa temperatura ng silid.

(3) Ang pagpapanatili ng tubig ng hydroxypropyl methylcellulose ay nakadepende sa dami ng idinagdag, lagkit, atbp., at ang antas ng pagpapanatili ng tubig nito sa ilalim ng parehong dami ng idinagdag ay mas mataas kaysa sa methyl cellulose.

(4)Hydroxypropyl methylcelluloseIto ay matatag sa asido at alkali, at ang aqueous solution nito ay napakatatag sa hanay na pH=2~12. Ang caustic soda at tubig na may dayap ay may kaunting epekto sa performance nito, ngunit ang alkali ay maaaring mapabilis ang pagkatunaw nito at bahagyang mapataas ang lagkit nito. Ang hydroxypropyl methylcellulose ay matatag sa mga karaniwang asin, ngunit kapag mataas ang konsentrasyon ng solusyon ng asin, ang lagkit ng solusyon ng hydroxypropyl methylcellulose ay may posibilidad na tumaas.

(5) Ang hydroxypropyl methylcellulose ay maaaring ihalo sa mga natutunaw sa tubig na polymer compound upang bumuo ng isang pare-pareho at mas mataas na lagkit na solusyon. Tulad ng polyvinyl alcohol, starch ether, vegetable gum, atbp.

(6) Ang Hydroxypropyl methylcellulose ay may mas mahusay na resistensya sa enzyme kaysa sa methylcellulose, at ang solusyon nito ay mas malamang na hindi masira ng mga enzyme kaysa sa methylcellulose.

(7) Mas mataas ang pagdikit ng hydroxypropyl methylcellulose sa konstruksyon ng mortar kaysa sa methylcellulose.

Hydroxyethyl cellulose：

Ito ay gawa sa pinong bulak na tinatrato ng alkali, at inireact sa ethylene oxide bilang etherification agent sa presensya ng isopropanol. Ang antas ng substitution nito ay karaniwang 1.5~2.0. Ito ay may malakas na hydrophilicity at madaling sumipsip ng moisture.

(1) Ang hydroxyethyl cellulose ay natutunaw sa malamig na tubig, ngunit mahirap itong matunaw sa mainit na tubig. Ang solusyon nito ay matatag sa mataas na temperatura nang hindi nagyeyelo. Maaari itong gamitin nang matagal sa ilalim ng mataas na temperatura sa mortar, ngunit ang pagpapanatili ng tubig nito ay mas mababa kaysa sa methyl cellulose.

(2) Ang Hydroxyethyl cellulose ay matatag sa pangkalahatang asido at alkali, at ang alkali ay maaaring mapabilis ang pagkatunaw nito at bahagyang mapataas ang lagkit nito. Ang pagkalat nito sa tubig ay bahagyang mas malala kaysa sa methyl cellulose at hydroxypropyl methyl cellulose.

(3) Ang Hydroxyethyl cellulose ay may mahusay na anti-sag performance para sa mortar, ngunit mas matagal ang retarding time nito para sa semento.

(4) Ang pagganap ng hydroxyethyl cellulose na ginawa ng ilang mga lokal na negosyo ay malinaw na mas mababa kaysa sa methyl cellulose dahil sa mataas na nilalaman ng tubig at mataas na nilalaman ng abo.

(5) Medyo malubha ang amag sa may tubig na solusyon ng hydroxyethyl cellulose. Sa temperaturang humigit-kumulang 40°C, maaaring lumitaw ang amag sa loob ng 3 hanggang 5 araw, na makakaapekto sa pagganap nito.

Carboxymethyl cellulose：

Ang ionic cellulose ether ay gawa sa natural na mga hibla (bulak, atbp.) pagkatapos ng alkali treatment, gamit ang sodium monochloroacetate bilang etherification agent, at sumasailalim sa isang serye ng mga reaction treatment. Ang antas ng substitution ay karaniwang 0.4~1.4, at ang performance nito ay lubos na naaapektuhan ng antas ng substitution.

(1) Ang carboxymethyl cellulose ay mas hygroscopic, at maglalaman ito ng mas maraming tubig kapag nakaimbak sa ilalim ng pangkalahatang mga kondisyon.

(2) Ang solusyong may tubig na Carboxymethyl cellulose ay hindi nakakagawa ng gel, at ang lagkit ay bumababa kasabay ng pagtaas ng temperatura. Kapag ang temperatura ay lumampas sa 50°C, ang lagkit ay hindi na mababaligtad.

(3) Ang katatagan nito ay lubos na naaapektuhan ng pH. Sa pangkalahatan, maaari itong gamitin sa mortar na gawa sa gypsum, ngunit hindi sa mortar na gawa sa semento. Kapag mataas ang alkaline, mawawalan ito ng lagkit.

(4) Ang pagpapanatili ng tubig nito ay mas mababa kaysa sa methyl cellulose. Mayroon itong epektong pang-antala sa mortar na nakabase sa gypsum at binabawasan ang lakas nito. Gayunpaman, ang presyo ng carboxymethyl cellulose ay mas mababa nang malaki kaysa sa methyl cellulose.

Selulusa Alkyl Ether：

Ang mga kinatawan nito ay ang methyl cellulose at ethyl cellulose. Sa industriyal na produksyon, ang methyl chloride o ethyl chloride ay karaniwang ginagamit bilang etherification agent, at ang reaksyon ay ang mga sumusunod:

Sa pormula, ang R ay kumakatawan sa CH3 o C2H5. Ang konsentrasyon ng alkali ay hindi lamang nakakaapekto sa antas ng etherification, kundi nakakaapekto rin sa pagkonsumo ng alkyl halides. Kung mas mababa ang konsentrasyon ng alkali, mas malakas ang hydrolysis ng alkyl halide. Upang mabawasan ang pagkonsumo ng etherifying agent, dapat dagdagan ang konsentrasyon ng alkali. Gayunpaman, kapag masyadong mataas ang konsentrasyon ng alkali, nababawasan ang epekto ng pamamaga ng cellulose, na hindi nakakatulong sa reaksyon ng etherification, at samakatuwid ay nababawasan ang antas ng etherification. Para sa layuning ito, maaaring idagdag ang concentrated lye o solid lye habang nagaganap ang reaksyon. Ang reactor ay dapat magkaroon ng mahusay na stirring at tearing device upang ang alkali ay pantay na maipamahagi. Ang methyl cellulose ay malawakang ginagamit bilang pampalapot, pandikit at proteksiyon na colloid, atbp. Maaari rin itong gamitin bilang dispersant para sa emulsion polymerization, bonding dispersant para sa mga buto, textile slurry, additive para sa pagkain at kosmetiko, medical adhesive, drug coating material, at ginagamit din sa latex paint, printing ink, ceramic production, at hinahalo sa semento. Ginagamit ito upang kontrolin ang setting time at dagdagan ang initial strength, atbp. Ang mga produktong ethyl cellulose ay may mataas na mechanical strength, flexibility, heat resistance at cold resistance. Ang low-substituted ethyl cellulose ay natutunaw sa tubig at dilute alkaline solutions, at ang mga produktong high-substituted ay natutunaw sa karamihan ng mga organic solvents. Mayroon itong mahusay na compatibility sa iba't ibang resins at plasticizers. Maaari itong gamitin sa paggawa ng mga plastik, pelikula, barnis, pandikit, latex at mga materyales na patong para sa mga gamot, atbp. Ang pagpapakilala ng mga hydroxyalkyl group sa cellulose alkyl ether ay maaaring mapabuti ang solubility nito, mabawasan ang sensitivity nito sa salting out, mapataas ang temperatura ng gelation at mapabuti ang mga katangian ng hot melt, atbp. Ang antas ng pagbabago sa mga katangiang nabanggit ay nag-iiba depende sa uri ng mga substituent at sa ratio ng alkyl sa hydroxyalkyl groups.

Selulusa Hydroxyalkyl Ether：

Ang mga kinatawan nito ay ang hydroxyethyl cellulose at hydroxypropyl cellulose. Ang mga etherifying agent ay ang mga epoxide tulad ng ethylene oxide at propylene oxide. Gumamit ng acid o base bilang katalista. Ang industriyal na produksyon ay ang pag-react ng alkali cellulose sa etherification agent:hydroxyethyl celluloseAng hydroxypropyl cellulose na may mataas na substitution value ay natutunaw sa malamig at mainit na tubig. Ang hydroxypropyl cellulose na may mataas na substitution value ay natutunaw lamang sa malamig na tubig ngunit hindi sa mainit na tubig. Ang hydroxyethyl cellulose ay maaaring gamitin bilang pampalapot para sa mga latex coating, textile printing at dyeing paste, mga materyales sa pagsukat ng papel, mga adhesive at mga protective colloid. Ang paggamit ng hydroxypropyl cellulose ay katulad ng sa hydroxyethyl cellulose. Ang hydroxypropyl cellulose na may mababang substitution value ay maaaring gamitin bilang isang pharmaceutical excipient, na maaaring magkaroon ng parehong katangian ng pagbigkis at pagkabulok.

Ang Carboxymethyl cellulose, ang pagpapaikli sa Ingles na CMC, ay karaniwang nasa anyo ng sodium salt. Ang etherifying agent ay monochloroacetic acid, at ang reaksyon ay ang mga sumusunod:

Ang Carboxymethyl cellulose ang pinakamalawak na ginagamit na water-soluble cellulose ether. Noong nakaraan, pangunahing ginagamit ito bilang drilling mud, ngunit ngayon ay pinalawak na ito upang magamit bilang additive ng detergent, slurry ng damit, latex paint, patong ng karton at papel, atbp. Ang purong carboxymethyl cellulose ay maaaring gamitin sa pagkain, gamot, kosmetiko, at bilang pandikit para sa mga keramika at molde.

Ang Polyanionic cellulose (PAC) ay isang ionic cellulose ether at isang high-end na pamalit na produkto para sa carboxymethyl cellulose (CMC). Ito ay isang puti, mapusyaw na puti o bahagyang madilaw na pulbos o granule, hindi nakalalason, walang lasa, madaling matunaw sa tubig upang bumuo ng isang transparent na solusyon na may tiyak na lagkit, may mas mahusay na katatagan sa init at paglaban sa asin, at malakas na antibacterial na katangian. Walang amag at pagkasira. Mayroon itong mga katangian ng mataas na kadalisayan, mataas na antas ng pagpapalit, at pantay na distribusyon ng mga substituent. Maaari itong gamitin bilang binder, thickener, rheology modifier, fluid loss reducer, suspension stabilizer, atbp. Ang Polyanionic cellulose (PAC) ay malawakang ginagamit sa lahat ng industriya kung saan maaaring ilapat ang CMC, na maaaring lubos na mabawasan ang dosis, mapadali ang paggamit, magbigay ng mas mahusay na katatagan at matugunan ang mas mataas na mga kinakailangan sa proseso.

Ang cyanoethyl cellulose ay ang produkto ng reaksyon ng cellulose at acrylonitrile sa ilalim ng katalisis ng alkali.

Ang cyanoethyl cellulose ay may mataas na dielectric constant at mababang loss coefficient at maaaring gamitin bilang resin matrix para sa mga phosphor at electroluminescent lamp. Ang low-substituted cyanoethyl cellulose ay maaaring gamitin bilang insulating paper para sa mga transformer.

Ang mga higher fatty alcohol ether, alkenyl ether, at aromatic alcohol ether ng cellulose ay naihanda na, ngunit hindi pa ginagamit sa pagsasagawa.

Ang mga pamamaraan ng paghahanda ng cellulose ether ay maaaring hatiin sa pamamaraan ng water medium, pamamaraan ng solvent, pamamaraan ng pagmamasa, pamamaraan ng slurry, pamamaraan ng gas-solid, pamamaraan ng liquid phase at ang kombinasyon ng mga pamamaraan sa itaas.

5. Prinsipyo ng paghahanda:

Ang pulp na may mataas na α-cellulose ay binababad ng alkaline solution upang palakihin ito upang masira ang mas maraming hydrogen bond, mapadali ang pagkalat ng mga reagents at makabuo ng alkali cellulose, at pagkatapos ay mag-react sa etherification agent upang makakuha ng cellulose ether. Kabilang sa mga etherifying agent ang hydrocarbon halides (o sulfates), epoxides, at α at β unsaturated compounds na may electron acceptors.

6. Pangunahing pagganap:

Ang mga admixture ay may mahalagang papel sa pagpapabuti ng pagganap ng paggawa ng dry-mixed mortar, at bumubuo sa mahigit 40% ng gastos ng materyales sa dry-mixed mortar. Malaking bahagi ng admixture sa lokal na pamilihan ay ibinibigay ng mga dayuhang tagagawa, at ang reference dosage ng produkto ay ibinibigay din ng supplier. Dahil dito, nananatiling mataas ang halaga ng mga produktong dry-mixed mortar, at mahirap palaganapin ang mga karaniwang masonry at plastering mortar sa malaking dami at malawak na hanay. Ang mga high-end na produkto sa merkado ay kontrolado ng mga dayuhang kumpanya, at ang mga tagagawa ng dry-mixed mortar ay may mababang kita at mababang abot-kayang presyo; ang paggamit ng mga admixture ay kulang sa sistematiko at naka-target na pananaliksik, at bulag na sumusunod sa mga dayuhang pormula.

Ang ahente na nagpapanatili ng tubig ay isang mahalagang sangkap na ginagamit upang mapabuti ang pagganap ng pagpapanatili ng tubig ng tuyong-halo na mortar, at isa rin ito sa mga pangunahing sangkap na ginagamit upang matukoy ang halaga ng mga materyales na tuyong-halo na mortar. Ang pangunahing tungkulin ng cellulose ether ay ang pagpapanatili ng tubig.

Ang cellulose ether ay isang pangkalahatang termino para sa isang serye ng mga produktong nalilikha sa pamamagitan ng reaksyon ng alkali cellulose at etherifying agent sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ang alkali cellulose ay pinapalitan ng iba't ibang etherifying agent upang makakuha ng iba't ibang cellulose ether. Ayon sa mga katangian ng ionization ng mga substituent, ang cellulose ether ay maaaring hatiin sa dalawang kategorya: ionic (tulad ng carboxymethyl cellulose) at nonionic (tulad ng methyl cellulose). Ayon sa uri ng substituent, ang cellulose ether ay maaaring hatiin sa monoether (tulad ng methyl cellulose) at mixed ether (tulad ng hydroxypropyl methyl cellulose). Ayon sa iba't ibang solubility, maaari itong hatiin sa water solubility (tulad ng hydroxyethyl cellulose) at organic solvent solubility (tulad ng ethyl cellulose). Ang dry-mixed mortar ay pangunahing water-soluble cellulose, at ang water-soluble cellulose ay nahahati sa instant type at surface-treated delayed-dissolution type.

Ang mekanismo ng pagkilos ng cellulose ether sa mortar ay ang mga sumusunod:

(1) Pagkatapos ngselulusa eterKapag natunaw sa tubig ang mortar, natitiyak ang epektibo at pantay na distribusyon ng cementitious material sa sistema dahil sa aktibidad sa ibabaw, at ang cellulose ether, bilang isang protective colloid, ay "binabalot" ang mga solidong particle at isang layer ng lubricating film ang nabubuo sa panlabas na ibabaw nito, na ginagawang mas matatag ang sistema ng mortar, at pinapabuti rin ang fluidity ng mortar sa panahon ng proseso ng paghahalo at ang kinis ng konstruksyon.

(2) Dahil sa sarili nitong istrukturang molekular, ang solusyon ng cellulose ether ay ginagawang hindi madaling mawala ang kahalumigmigan sa mortar, at unti-unting inilalabas ito sa mahabang panahon, na nagbibigay sa mortar ng mahusay na pagpapanatili ng tubig at kakayahang gumana.