Selüloz eter nedir?

Selüloz eterSelüloz, eter yapısına sahip bir polimer bileşiğidir. Selüloz makromolekülündeki her glukozil halkası üç hidroksil grubu içerir; birincil hidroksil grubu altıncı karbon atomunda, ikincil hidroksil grubu ise ikinci ve üçüncü karbon atomlarında bulunur. Hidroksil grubundaki hidrojen, bir hidrokarbon grubu ile değiştirilerek selüloz eter türevleri oluşturulur. Selüloz, ne çözünen ne de eriyen bir polihidroksi polimer bileşiğidir. Eterleştirme işleminden sonra selüloz, suda, seyreltik alkali çözeltide ve organik çözücülerde çözünür ve termoplastik özelliğe sahiptir.

Selüloz, ne çözünen ne de eriyen bir polihidroksi polimer bileşiğidir. Eterleştirme işleminden sonra selüloz, suda, seyreltik alkali çözeltide ve organik çözücülerde çözünür ve termoplastik özellik gösterir.

1.Doğa:

Eterleştirme işleminden sonra selülozun çözünürlüğü önemli ölçüde değişir. Su, seyreltik asit, seyreltik alkali veya organik çözücülerde çözülebilir. Çözünürlük esas olarak üç faktöre bağlıdır: (1) Eterleştirme işleminde eklenen grupların özellikleri; eklenen grup ne kadar büyükse, çözünürlük o kadar düşük olur ve eklenen grubun polaritesi ne kadar güçlüyse, selüloz eterin suda çözünmesi o kadar kolay olur; (2) Makromoleküldeki sübstitüsyon derecesi ve eterleştirilmiş grupların dağılımı. Çoğu selüloz eter, yalnızca belirli bir sübstitüsyon derecesinin altında suda çözünebilir ve sübstitüsyon derecesi 0 ile 3 arasındadır; (3) Selüloz eterin polimerizasyon derecesi; polimerizasyon derecesi ne kadar yüksekse, çözünürlük o kadar düşük olur; suda çözünebilen sübstitüsyon derecesi ne kadar düşükse, çözünürlük aralığı o kadar geniş olur. Mükemmel performansa sahip birçok selüloz eter çeşidi vardır ve bunlar inşaat, çimento, petrol, gıda, tekstil, deterjan, boya, ilaç, kağıt üretimi ve elektronik bileşenler gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

2. Geliştirme:

Çin, yıllık ortalama %20'nin üzerinde büyüme oranıyla dünyanın en büyük selüloz eter üreticisi ve tüketicisidir. Ön verilere göre, Çin'de yaklaşık 50 selüloz eter üretim işletmesi bulunmakta olup, selüloz eter endüstrisinin tasarlanmış üretim kapasitesi 400.000 tonu aşmaktadır ve 10.000 tonun üzerinde kapasiteye sahip yaklaşık 20 işletme bulunmaktadır; bunlar ağırlıklı olarak Shandong, Hebei, Chongqing, Jiangsu, Zhejiang, Şanghay ve diğer bölgelerde yoğunlaşmıştır.

3. İhtiyaç:

2011 yılında Çin'in CMC üretim kapasitesi yaklaşık 300.000 tondu. Tıp, gıda ve günlük kimyasallar gibi sektörlerde yüksek kaliteli selüloz eterlere olan talebin artmasıyla birlikte, CMC dışındaki diğer selüloz eter ürünlerine olan iç talep de artmaktadır. MC/HPMC üretim kapasitesi yaklaşık 120.000 ton, HEC üretim kapasitesi ise yaklaşık 20.000 tondur. PAC, Çin'de hala tanıtım ve uygulama aşamasındadır. Büyük açık deniz petrol sahalarının ve inşaat malzemeleri, gıda, kimya ve diğer sektörlerin gelişmesiyle birlikte, PAC miktarı ve kullanım alanı her geçen yıl artmakta ve 10.000 tonun üzerinde bir üretim kapasitesine ulaşmaktadır.

4. Sınıflandırma:

Sübstitüentlerin kimyasal yapı sınıflandırmasına göre, anyonik, katyonik ve noniyonik eterler olarak ayrılabilirler. Kullanılan eterleştirme ajanına bağlı olarak, metil selüloz, hidroksietil metil selüloz, karboksimetil selüloz, etil selüloz, benzil selüloz, hidroksietil selüloz, hidroksipropil metil selüloz, siyanoetil selüloz, benzil siyanoetil selüloz, karboksimetil hidroksietil selüloz ve fenil selüloz vb. bulunur. Metil selüloz ve etil selüloz daha pratiktir.

Metilselüloz:

Rafine edilmiş pamuk alkali ile işlendikten sonra, eterleştirme ajanı olarak metan klorür kullanılarak bir dizi reaksiyon yoluyla selüloz eter üretilir. Genellikle ikame derecesi 1,6~2,0'dir ve çözünürlük de farklı ikame derecelerine göre farklılık gösterir. İyonik olmayan selüloz eter sınıfına aittir.

(1) Metilselüloz soğuk suda çözünür ve sıcak suda çözünmesi zordur. Sulu çözeltisi pH=3~12 aralığında çok kararlıdır. Nişasta, guar zamkı vb. ve birçok yüzey aktif madde ile iyi uyumludur. Sıcaklık jelleşme sıcaklığına ulaştığında jelleşme meydana gelir.

(2) Metil selülozun su tutma özelliği, ilave miktarına, viskozitesine, partikül boyutuna ve çözünme hızına bağlıdır. Genel olarak, ilave miktarı büyükse, incelik küçükse ve viskozite büyükse, su tutma hızı yüksektir. Bunlar arasında, ilave miktarı su tutma hızı üzerinde en büyük etkiye sahiptir ve viskozite seviyesi su tutma hızı seviyesiyle doğrudan orantılı değildir. Çözünme hızı esas olarak selüloz partiküllerinin yüzey modifikasyon derecesine ve partikül inceliğine bağlıdır. Yukarıdaki selüloz eterleri arasında, metil selüloz ve hidroksipropil metil selüloz daha yüksek su tutma hızlarına sahiptir.

(3) Sıcaklıktaki değişiklikler metil selülozun su tutma özelliğini ciddi şekilde etkileyebilir. Genel olarak, sıcaklık ne kadar yüksekse, su tutma özelliği o kadar kötü olur. Harç sıcaklığı 40°C'yi aşarsa, metil selülozun su tutma özelliği önemli ölçüde azalacak ve harcın yapısını ciddi şekilde etkileyecektir.

(4)Metil selülozMetil selüloz, harcın işlenebilirliği ve kohezyonu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Burada "yapışkanlık", işçinin uygulama aleti ile duvar yüzeyi arasında hissedilen bağ kuvvetini, yani harcın kayma direncini ifade eder. Yapışkanlık yüksekse, harcın kayma direnci de yüksek olur ve kullanım sürecinde işçiler tarafından gereken mukavemet de yüksek olur; dolayısıyla harcın inşaat performansı düşüktür. Metil selülozun kohezyonu, selüloz eter ürünlerinde orta düzeydedir.

Hidroksipropilmetilselüloz:

Hidroksipropil metilselüloz, üretimi ve tüketimi hızla artan bir selüloz çeşididir. Alkalizasyon işleminden sonra rafine pamuktan elde edilen, propilen oksit ve metil klorürün eterleştirme ajanı olarak kullanıldığı, bir dizi reaksiyon yoluyla üretilen, iyonik olmayan bir selüloz karışım eteridir. İkame derecesi genellikle 1,2~2,0 arasındadır. Özellikleri, metoksil içeriğinin hidroksipropil içeriğine oranına bağlı olarak değişir.

(1) Hidroksipropil metilselüloz soğuk suda kolayca çözünür ve sıcak suda çözünmesi zorlaşır. Ancak sıcak sudaki jelleşme sıcaklığı metil selülozunkinden önemli ölçüde daha yüksektir. Soğuk sudaki çözünürlüğü de metil selüloza kıyasla büyük ölçüde artmıştır.

(2) Hidroksipropil metilselülozun viskozitesi moleküler ağırlığıyla ilişkilidir ve moleküler ağırlık ne kadar büyükse viskozite de o kadar yüksektir. Sıcaklık da viskozitesini etkiler; sıcaklık arttıkça viskozite azalır. Bununla birlikte, yüksek viskozitesinin ve sıcaklığın etkisi metil selülozunkinden daha düşüktür. Çözeltisi oda sıcaklığında saklandığında stabildir.

(3) Hidroksipropil metilselülozun su tutma özelliği, ilave miktarına, viskozitesine vb. bağlıdır ve aynı ilave miktarı altında su tutma oranı metil selülozunkinden daha yüksektir.

(4)Hidroksipropil metilselülozHidroksipropil metilselüloz asit ve alkaliye karşı stabildir ve sulu çözeltisi pH=2~12 aralığında oldukça kararlıdır. Kostik soda ve kireç suyu performansını çok az etkiler, ancak alkali çözünmesini hızlandırabilir ve viskozitesini hafifçe artırabilir. Hidroksipropil metilselüloz yaygın tuzlara karşı stabildir, ancak tuz çözeltisinin konsantrasyonu yüksek olduğunda, hidroksipropil metilselüloz çözeltisinin viskozitesi artma eğilimindedir.

(5) Hidroksipropil metilselüloz, homojen ve daha yüksek viskoziteli bir çözelti oluşturmak için suda çözünebilen polimer bileşikleriyle karıştırılabilir. Örneğin polivinil alkol, nişasta eter, bitkisel sakız, vb.

(6) Hidroksipropil metilselüloz, metilselülozdan daha iyi enzim direncine sahiptir ve çözeltisinin enzimler tarafından parçalanma olasılığı metilselülozdan daha düşüktür.

(7) Hidroksipropil metilselülozun harç yapısına yapışması metilselülozunkinden daha yüksektir.

Hidroksietil selüloz:

Alkali ile işlem görmüş rafine pamuktan üretilir ve izopropanol varlığında eterleştirme ajanı olarak etilen oksit ile reaksiyona sokulur. Sübstitüsyon derecesi genellikle 1,5~2,0'dir. Güçlü hidrofilik özelliğe sahiptir ve nemi kolayca emer.

(1) Hidroksietil selüloz soğuk suda çözünür, ancak sıcak suda çözünmesi zordur. Çözeltisi yüksek sıcaklıkta jel oluşturmadan stabildir. Havanda yüksek sıcaklıkta uzun süre kullanılabilir, ancak su tutma özelliği metil selülozunkinden daha düşüktür.

(2) Hidroksietil selüloz genel asit ve alkaliye karşı stabildir ve alkali çözünmesini hızlandırabilir ve viskozitesini biraz artırabilir. Suda dağılabilirliği metil selüloz ve hidroksipropil metil selülozunkinden biraz daha kötüdür.

(3) Hidroksietil selüloz, harç için iyi sarkma önleyici performansa sahiptir, ancak çimento için daha uzun bir geciktirme süresine sahiptir.

(4) Bazı yerli işletmeler tarafından üretilen hidroksietil selülozun performansı, yüksek su içeriği ve yüksek kül içeriği nedeniyle metil selülozunkinden açıkça daha düşüktür.

(5) Hidroksietil selülozun sulu çözeltisinin küflenmesi nispeten ciddidir. Yaklaşık 40°C sıcaklıkta, 3 ila 5 gün içinde küf oluşabilir ve bu da performansını etkiler.

Karboksimetil selüloz:

İyonik selüloz eter, sodyum monokloroasetat eterleştirme ajanı olarak kullanılarak ve bir dizi reaksiyon işleminden geçirilerek, alkali işlemden sonra doğal liflerden (pamuk vb.) üretilir. İkame derecesi genellikle 0,4~1,4 arasındadır ve performansı ikame derecesinden büyük ölçüde etkilenir.

(1) Karboksimetil selüloz daha higroskopiktir ve genel koşullar altında depolandığında daha fazla su içerecektir.

(2) Karboksimetil selüloz sulu çözeltisi jel oluşturmaz ve viskozite sıcaklığın artmasıyla azalır. Sıcaklık 50°C'yi aştığında viskozite geri dönüşümsüz hale gelir.

(3) Stabilitesi pH'tan büyük ölçüde etkilenir. Genellikle alçı esaslı harçlarda kullanılabilir, ancak çimento esaslı harçlarda kullanılamaz. Çok alkali olduğunda viskozitesini kaybeder.

(4) Su tutma özelliği metil selülozdan çok daha düşüktür. Alçı esaslı harç üzerinde geciktirici bir etkiye sahiptir ve mukavemetini azaltır. Bununla birlikte, karboksimetil selülozun fiyatı metil selülozunkinden önemli ölçüde daha düşüktür.

Selüloz Alkil Eter:

Bunlara örnek olarak metil selüloz ve etil selüloz verilebilir. Endüstriyel üretimde genellikle eterleştirme ajanı olarak metil klorür veya etil klorür kullanılır ve reaksiyon şu şekildedir:

Formülde R, CH3 veya C2H5'i temsil eder. Alkali konsantrasyonu sadece eterleşme derecesini değil, aynı zamanda alkil halojenürlerin tüketimini de etkiler. Alkali konsantrasyonu ne kadar düşükse, alkil halojenürün hidrolizi o kadar güçlü olur. Eterleştirici maddenin tüketimini azaltmak için alkali konsantrasyonu artırılmalıdır. Bununla birlikte, alkali konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, selülozun şişme etkisi azalır, bu da eterleşme reaksiyonuna elverişli değildir ve bu nedenle eterleşme derecesi azalır. Bu amaçla, reaksiyon sırasında konsantre kostik veya katı kostik eklenebilir. Reaktörde, alkali eşit şekilde dağıtılabilmesi için iyi bir karıştırma ve parçalama cihazı bulunmalıdır. Metil selüloz, koyulaştırıcı, yapıştırıcı ve koruyucu kolloid vb. olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca emülsiyon polimerizasyonu için dağıtıcı, tohumlar için bağlayıcı dağıtıcı, tekstil bulamacı, gıda ve kozmetik katkı maddesi, tıbbi yapıştırıcı, ilaç kaplama malzemesi olarak ve lateks boya, baskı mürekkebi, seramik üretiminde ve çimentoya karıştırılarak prizlenme süresini kontrol etmek ve başlangıç ​​mukavemetini artırmak için kullanılabilir. Etil selüloz ürünleri yüksek mekanik mukavemete, esnekliğe, ısıya ve soğuğa dayanıklılığa sahiptir. Düşük ikameli etil selüloz suda ve seyreltik alkali çözeltilerde çözünürken, yüksek ikameli ürünler çoğu organik çözücüde çözünür. Çeşitli reçineler ve plastikleştiricilerle iyi uyumluluğa sahiptir. Plastik, film, vernik, yapıştırıcı, lateks ve ilaç kaplama malzemeleri vb. üretiminde kullanılabilir. Selüloz alkil eterlere hidroksialkil gruplarının eklenmesi, çözünürlüğünü artırabilir, tuzlanmaya karşı hassasiyetini azaltabilir, jelleşme sıcaklığını yükseltebilir ve sıcak erime özelliklerini iyileştirebilir. Yukarıdaki özelliklerdeki değişim derecesi, ikame edicilerin doğasına ve alkil ile hidroksialkil gruplarının oranına bağlı olarak değişir.

Selüloz Hidroksialkil Eter:

Temsilci örnekler arasında hidroksietil selüloz ve hidroksipropil selüloz bulunur. Eterleştirici maddeler, etilen oksit ve propilen oksit gibi epoksitlerdir. Katalizör olarak asit veya baz kullanılır. Endüstriyel üretim, alkali selülozun eterleştirici madde ile reaksiyona sokulmasıdır:hidroksietil selülozYüksek ikame değerine sahip hidroksipropil selüloz hem soğuk hem de sıcak suda çözünür. Yüksek ikame değerine sahip hidroksipropil selüloz ise sadece soğuk suda çözünür, sıcak suda çözünmez. Hidroksietil selüloz, lateks kaplamalar, tekstil baskı ve boyama macunları, kağıt boyutlandırma malzemeleri, yapıştırıcılar ve koruyucu kolloidler için koyulaştırıcı olarak kullanılabilir. Hidroksipropil selülozun kullanımı, hidroksietil selülozunkine benzerdir. Düşük ikame değerine sahip hidroksipropil selüloz ise hem bağlayıcı hem de parçalayıcı özelliklere sahip bir farmasötik yardımcı madde olarak kullanılabilir.

İngilizce kısaltması CMC olan karboksimetil selüloz, genellikle sodyum tuzu formunda bulunur. Eterleştirici madde monokloroasetik asittir ve reaksiyon şu şekildedir:

Karboksimetil selüloz, en yaygın kullanılan suda çözünebilen selüloz eteridir. Geçmişte ağırlıklı olarak sondaj çamuru olarak kullanılırken, günümüzde deterjan katkı maddesi, giyim harcı, lateks boya, karton ve kağıt kaplaması vb. alanlarda da kullanılmaktadır. Saf karboksimetil selüloz gıda, ilaç, kozmetik ürünlerinde ve ayrıca seramik ve kalıplar için yapıştırıcı olarak kullanılabilir.

Polianyonik selüloz (PAC), iyonik bir selüloz eteridir ve karboksimetil selüloz (CMC) için yüksek kaliteli bir ikame ürünüdür. Beyaz, kirli beyaz veya hafif sarı toz veya granül halindedir, toksik değildir, tatsızdır, suda kolayca çözünerek belirli bir viskoziteye sahip şeffaf bir çözelti oluşturur, daha iyi ısıya ve tuz direncine sahiptir ve güçlü antibakteriyel özelliklere sahiptir. Küflenme ve bozulma olmaz. Yüksek saflık, yüksek ikame derecesi ve ikame edicilerin homojen dağılımı özelliklerine sahiptir. Bağlayıcı, koyulaştırıcı, reoloji değiştirici, sıvı kaybı azaltıcı, süspansiyon stabilizatörü vb. olarak kullanılabilir. Polianyonik selüloz (PAC), CMC'nin uygulanabildiği tüm endüstrilerde yaygın olarak kullanılır; dozajı büyük ölçüde azaltabilir, kullanımı kolaylaştırabilir, daha iyi stabilite sağlayabilir ve daha yüksek proses gereksinimlerini karşılayabilir.

Siyanoetil selüloz, selüloz ve akrilonitrilin alkali katalizörlüğünde gerçekleşen reaksiyon ürünüdür.

Siyanoetil selüloz, yüksek dielektrik sabiti ve düşük kayıp katsayısına sahiptir ve fosfor ve elektrolüminesan lambalar için reçine matrisi olarak kullanılabilir. Düşük oranda ikame edilmiş siyanoetil selüloz ise transformatörler için yalıtım kağıdı olarak kullanılabilir.

Selülozun yüksek yağ alkolü eterleri, alkenil eterleri ve aromatik alkol eterleri hazırlanmıştır, ancak pratikte kullanılmamıştır.

Selüloz eterin hazırlanma yöntemleri su ortamı yöntemi, çözücü yöntemi, yoğurma yöntemi, bulamaç yöntemi, gaz-katı yöntemi, sıvı faz yöntemi ve yukarıdaki yöntemlerin kombinasyonu olarak sınıflandırılabilir.

5. Hazırlama prensibi:

Yüksek α-selüloz hamuru, daha fazla hidrojen bağını yok etmek, reaktiflerin difüzyonunu kolaylaştırmak ve alkali selüloz oluşturmak için alkali çözeltiye batırılarak şişirilir ve daha sonra eterleştirme ajanı ile reaksiyona sokularak selüloz eter elde edilir. Eterleştirme ajanları arasında hidrokarbon halojenürler (veya sülfatlar), epoksitler ve elektron alıcılı α ve β doymamış bileşikler bulunur.

6. Temel performans:

Yapı harçlarının performansını artırmada katkı maddeleri önemli bir rol oynar ve kuru harç maliyetinin %40'ından fazlasını oluşturur. Yerli pazardaki katkı maddelerinin önemli bir kısmı yabancı üreticiler tarafından tedarik edilmekte ve ürünün referans dozajı da tedarikçi tarafından sağlanmaktadır. Sonuç olarak, kuru harç ürünlerinin maliyeti yüksek kalmakta ve büyük miktarlarda ve geniş bir yelpazede yaygın duvar ve sıva harçlarının yaygınlaştırılması zor olmaktadır. Üst düzey pazar ürünleri yabancı şirketler tarafından kontrol edilmekte, kuru harç üreticileri düşük kar marjlarına ve düşük fiyat uygunluğuna sahiptir; katkı maddelerinin uygulanması konusunda sistematik ve hedefli araştırmalar yapılmamakta ve yabancı formüller körü körüne takip edilmektedir.

Su tutma ajanı, kuru karışım harcının su tutma performansını iyileştirmek için önemli bir katkı maddesidir ve aynı zamanda kuru karışım harç malzemelerinin maliyetini belirleyen önemli katkı maddelerinden biridir. Selüloz eterin temel işlevi su tutmaktır.

Selüloz eter, belirli koşullar altında alkali selüloz ve eterleştirici ajanın reaksiyonuyla üretilen bir dizi ürün için kullanılan genel bir terimdir. Alkali selüloz, farklı eterleştirici ajanlarla değiştirilerek farklı selüloz eterler elde edilir. Sübstitüentlerin iyonlaşma özelliklerine göre selüloz eterler iki kategoriye ayrılabilir: iyonik (örneğin karboksimetil selüloz) ve iyonik olmayan (örneğin metil selüloz). Sübstitüent tipine göre selüloz eter, monoeter (örneğin metil selüloz) ve karışık eter (örneğin hidroksipropil metil selüloz) olarak ayrılabilir. Farklı çözünürlüklerine göre ise suda çözünür (örneğin hidroksietil selüloz) ve organik çözücüde çözünür (örneğin etil selüloz) olarak ayrılabilir. Kuru karışım harcı esas olarak suda çözünür selülozdur ve suda çözünür selüloz, anlık çözünme tipi ve yüzey işlem görmüş gecikmeli çözünme tipi olarak ikiye ayrılır.

Havanda selüloz eterin etki mekanizması aşağıdaki gibidir:

(1) Sonrasındaselüloz eterHarçta suda çözünen selüloz eter, yüzey aktivitesi sayesinde çimento esaslı malzemenin sistem içinde etkili ve homojen bir şekilde dağılımını sağlar ve koruyucu bir kolloid olarak katı parçacıkları "sarar" ve dış yüzeyinde bir yağlayıcı film tabakası oluşturur; bu da harç sistemini daha kararlı hale getirir ve ayrıca karıştırma işlemi sırasında harcın akışkanlığını ve inşaatın düzgünlüğünü iyileştirir.

(2) Selüloz eter çözeltisi, kendi moleküler yapısı nedeniyle harçtaki nemin kolayca kaybolmasını engeller ve uzun bir süre boyunca kademeli olarak salınmasını sağlayarak harca iyi su tutma ve işlenebilirlik özelliği kazandırır.