سېللۇلوزا ئېفىرلىرىنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە تۈرلىرى نېمە؟

1. سېللۇلوزا ئېفىرىنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە تەييارلاش پرىنسىپى

1-رەسىمدە سېللۇلوزا ئېفىرلىرىنىڭ تىپىك قۇرۇلمىسى كۆرسىتىلگەن. ھەر بىر bD-ئانگىدروگلۇكوزا بىرلىكى (سېللۇلوزانىڭ تەكرارلىنىدىغان بىرلىكى) C(2)، C(3) ۋە C(6) ئورۇنلىرىدا بىر گۇرۇپپىنىڭ ئورنىنى ئالىدۇ، يەنى ئۈچكە قەدەر ئېفىر گۇرۇپپىسى بولۇشى مۇمكىن. زەنجىر ئىچىدىكى ۋە زەنجىرلەر ئارا ھىدروگېن باغلىنىشى سەۋەبىدىنسېللۇلوزا ماكرومولېكۇلاسى، سۇدا ۋە دېگۈدەك بارلىق ئورگانىك ئېرىتكۈچىلەردە ئېرىشى تەس. ئېفىر گۇرۇپپىلىرىنىڭ ئېفىرلىنىش ئارقىلىق كىرگۈزۈلۈشى مولېكۇلا ئىچىدىكى ۋە مولېكۇلا ئارا ھىدروگېن باغلىنىشىنى بۇزۇپ، ئۇنىڭ سۇغا چىدامچانلىقىنى ياخشىلايدۇ ۋە سۇ مۇھىتىدا ئېرىشچانلىقىنى زور دەرىجىدە ياخشىلايدۇ.

ئادەتتىكى ئېفىرلاشتۇرۇلغان ئورۇنباسارلار تۆۋەن مولېكۇلا ئېغىرلىقتىكى ئالكوكسى گۇرۇپپىلىرى (1 دىن 4 گىچە كاربون ئاتوملىرى) ياكى گىدروكسىئالكىل گۇرۇپپىلىرى بولۇپ، ئۇلار كېيىن كاربون، گىدروكسىل ياكى ئامىنو گۇرۇپپىلىرى قاتارلىق باشقا فۇنكسىيەلىك گۇرۇپپىلار بىلەن ئالماشتۇرۇلىدۇ. ئورۇنباسارلار بىر، ئىككى ياكى ئۇنىڭدىن ئارتۇق ئوخشىمىغان تۈردىكى بولۇشى مۇمكىن. سېللۇلوزا ماكرومولېكۇلا زەنجىرى بويىچە، ھەر بىر گىليۇكوزا بىرلىكىنىڭ C(2)، C(3) ۋە C(6) ئورنىدىكى گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرى ئوخشىمىغان نىسبەتتە ئالماشتۇرۇلىدۇ. ئېنىق قىلىپ ئېيتقاندا، سېللۇلوزا ئېفىرى ئادەتتە ئېنىق خىمىيىلىك قۇرۇلمىغا ئىگە ئەمەس، پەقەت بىر خىل گۇرۇپپا بىلەن تولۇق ئالماشتۇرۇلغان مەھسۇلاتلاردىن باشقا (ئۈچ خىل گىدروكسىل گۇرۇپپىسىنىڭ ھەممىسى ئالماشتۇرۇلىدۇ). بۇ مەھسۇلاتلار پەقەت تەجرىبىخانا ئانالىزى ۋە تەتقىقاتى ئۈچۈنلا ئىشلىتىلىدۇ، ھەمدە سودا قىممىتى يوق.

(a) سېللۇلوزا ئېفىر مولېكۇلا زەنجىرىنىڭ ئىككى ئانگىدروگلۇكوزا بىرلىكىنىڭ، R1~R6=H نىڭ ياكى ئورگانىك ئورۇنباسارنىڭ ئومۇمىي قۇرۇلمىسى؛

(b) كاربونسىمېتىلنىڭ مولېكۇلا زەنجىر پارچىسىگىدروكسىئېتىل تسېللۇلوزا، كاربونكسىمېتىلنىڭ ئورنىنى ئېلىش دەرىجىسى 0.5، گىدروكسىمېتىلنىڭ ئورنىنى ئېلىش دەرىجىسى 2.0، مولار چىشنىڭ ئورنىنى ئېلىش دەرىجىسى 3.0. بۇ قۇرۇلما ئېفىرلاشتۇرۇلغان گۇرۇپپىلارنىڭ ئوتتۇرىچە ئورنىنى ئېلىش دەرىجىسىنى ئىپادىلەيدۇ، ئەمما ئورنىنى ئالغۇچىلار ئەمەلىيەتتە تاسادىپىي بولىدۇ.

ھەر بىر ئورۇنباسار ئۈچۈن، ئېفىرلىنىشنىڭ ئومۇمىي مىقدارى ئورۇنباسارلىق دەرىجىسى DS قىممىتى بىلەن ئىپادىلىنىدۇ. DS نىڭ دائىرىسى 0 ~ 3 بولۇپ، بۇ ھەر بىر ئانگىدروگلۇكوزا بىرلىكىدىكى ئېفىرلىنىش گۇرۇپپىلىرى بىلەن ئالماشتۇرۇلغان گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرىنىڭ ئوتتۇرىچە سانىغا باراۋەر.

گىدروكسىئالكىل سېللۇلوزا ئېفىرلىرى ئۈچۈن، ئالماشتۇرۇش رېئاكسىيەسى يېڭى ئەركىن گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرىدىن ئېفىرلىنىشنى باشلايدۇ، ئالماشتۇرۇش دەرىجىسىنى MS قىممىتى، يەنى ئالماشتۇرۇشنىڭ مول دەرىجىسى ئارقىلىق مىقدارلاشتۇرغىلى بولىدۇ. ئۇ ھەر بىر ئانگىدروگلۇكوزا بىرلىكىگە قوشۇلغان ئېفىرلىنىش ئاگېنتىنىڭ ئوتتۇرىچە مول سانىنى كۆرسىتىدۇ. ئادەتتىكى رېئاكسىيە ئېتىلېن ئوكسىد بولۇپ، مەھسۇلاتتا گىدروكسىئېتىل ئورنى بار. 1-رەسىمدە، مەھسۇلاتنىڭ MS قىممىتى 3.0.

نەزەرىيە جەھەتتىن، MS قىممىتىنىڭ يۇقىرى چېكى يوق. ئەگەر ھەر بىر گىليۇكوزا ھالقىسى گۇرۇپپىسىدىكى ئالماشتۇرۇش دەرىجىسىنىڭ DS قىممىتى مەلۇم بولسا، ئېفىر يان زەنجىرىنىڭ ئوتتۇرىچە زەنجىر ئۇزۇنلۇقى. بەزى ئىشلەپچىقارغۇچىلار DS ۋە MS قىممەتلىرىنىڭ ئورنىغا ئالماشتۇرۇش دەرىجىسى ۋە دەرىجىسىنى ئىپادىلەش ئۈچۈن كۆپىنچە ئوخشىمىغان ئېفىرلىنىش گۇرۇپپىلىرىنىڭ (مەسىلەن، -OCH3 ياكى -OC2H4OH) ماسسا نىسبىتىنى (wt%) ئىشلىتىدۇ. ھەر بىر گۇرۇپپىنىڭ ماسسا نىسبىتى ۋە ئۇنىڭ DS ياكى MS قىممىتىنى ئاددىي ھېسابلاش ئارقىلىق ئايلاندۇرغىلى بولىدۇ.

كۆپىنچە سېللۇلوزا ئېفىرلىرى سۇدا ئېرىيدىغان پولىمېرلار بولۇپ، بەزىلىرى ئورگانىك ئېرىتكۈچىلەردە قىسمەن ئېرىيدۇ. سېللۇلوزا ئېفىرى يۇقىرى ئۈنۈملۈك، ئەرزان باھالىق، ئاسان پىششىقلاپ ئىشلەش، تۆۋەن زەھەرلىك ۋە كەڭ دائىرىلىك ئالاھىدىلىكلەرگە ئىگە، ئېھتىياج ۋە قوللىنىش ساھەلىرى يەنىلا كېڭىيىۋاتىدۇ. ياردەمچى ماددا سۈپىتىدە، سېللۇلوزا ئېفىرى سانائەتنىڭ ھەر قايسى ساھەلىرىدە زور قوللىنىش ئىمكانىيىتىگە ئىگە. MS/DS ئارقىلىق ئېرىشكىلى بولىدۇ.

سېللۇلوزا ئېفىرلىرى ئورۇنباسارلارنىڭ خىمىيىلىك قۇرۇلمىسىغا ئاساسەن ئانيونلۇق، كاتىيونلۇق ۋە ئانيونسىز ئېفىرلارغا ئايرىلىدۇ. ئانيونسىز ئېفىرلار سۇدا ئېرىيدىغان ۋە مايدا ئېرىيدىغان مەھسۇلاتلارغا ئايرىلىدۇ.

سانائەتلەشكەن مەھسۇلاتلار 1-جەدۋەلنىڭ ئۈستۈنكى قىسمىدا كۆرسىتىلدى. 1-جەدۋەلنىڭ ئاستىنقى قىسمىدا بەزى مەلۇم بولغان ئېفىرلاشتۇرۇش گۇرۇپپىلىرى كۆرسىتىلدى، بۇلار ھازىرغىچە مۇھىم سودا مەھسۇلاتلىرىغا ئايلانمىدى.

ئارىلاش ئېفىر ئورۇنباسارلىرىنىڭ قىسقارتىلما تەرتىپى ئېلىپبە تەرتىپى ياكى ئايرىم-ئايرىم DS (MS) نىڭ دەرىجىسىگە ئاساسەن ئاتىلىشى مۇمكىن، مەسىلەن، 2-گىدروكسىئېتىل مېتىلسېللۇلوزا ئۈچۈن، قىسقارتىلما HEMC بولۇپ، مېتىل ئورنىنى گەۋدىلەندۈرۈش ئۈچۈن MHEC دەپ يېزىلىشىمۇ مۇمكىن.

سېللۇلوزادىكى گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرىغا ئېفىرلاشتۇرۇش ئاگېنتلىرى ئاسان ئېرىشەلمەيدۇ، ئېفىرلاشتۇرۇش جەريانى ئادەتتە ئىشقارلىق شارائىتتا ئېلىپ بېرىلىدۇ، ئادەتتە بەلگىلىك قويۇقلۇقتىكى NaOH سۇ ئېرىتمىسى ئىشلىتىلىدۇ. سېللۇلوزا ئالدى بىلەن NaOH سۇ ئېرىتمىسى بىلەن شىشىپ كەتكەن ئىشقارلىق سېللۇلوزاغا ئايلىنىدۇ، ئاندىن ئېفىرلاشتۇرۇش ئاگېنتى بىلەن ئېفىرلاشتۇرۇش رېئاكسىيەسىدىن ئۆتىدۇ. ئارىلاش ئېفىرلارنى ئىشلەپچىقىرىش ۋە تەييارلاش جەريانىدا، ئوخشاش ۋاقىتتا ھەر خىل ئېفىرلاشتۇرۇش ئاگېنتلىرىنى ئىشلىتىش ياكى ئېفىرلاشتۇرۇشنى ئارىلاپ بېرىش ئارقىلىق باسقۇچما-باسقۇچ ئېلىپ بېرىش كېرەك (ئەگەر لازىم بولسا). سېللۇلوزانىڭ ئېفىرلىنىشىدا تۆت خىل رېئاكسىيە تۈرى بار، ئۇلار رېئاكسىيە فورمۇلاسى بىلەن قىسقىچە ئىپادىلىنىدۇ (سېللۇلوزا ھۈجەيرە-OH بىلەن ئالماشتۇرۇلىدۇ) تۆۋەندىكىدەك:

(1)-فورمۇلا ۋىللىيامىسنىڭ ئېفىرلىنىش رېئاكسىيەسىنى تەسۋىرلەيدۇ. RX ئانئورگانىك كىسلاتا ئېفىرى، X بولسا گالوگېن Br، Cl ياكى سۇلفات كىسلاتا ئېفىرى. خىلورىد R-Cl ئادەتتە سانائەتتە ئىشلىتىلىدۇ، مەسىلەن، مېتىل خىلورىد، ئېتىل خىلورىد ياكى خىلوراتسېتىك كىسلاتا. بۇنداق رېئاكسىيەلەردە ستېخىئومېتىرىيەلىك مىقداردا ئاساس سەرپ قىلىنىدۇ. سانائەتلەشكەن سېللىيامىس ئېفىر مەھسۇلاتلىرى مېتىل سېللىيامىس، ئېتىل سېللىيامىس ۋە كاربونسىمېتىل سېللىيامىس ۋىللىيامىسنىڭ ئېفىرلىنىش رېئاكسىيەسىنىڭ مەھسۇلاتلىرى.

رېئاكسىيە فورمۇلاسى (2) ئاساس كاتالىزاتورلۇق ئېپوكسىدلارنىڭ (مەسىلەن، R=H، CH3 ياكى C2H5) ۋە گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرىنىڭ ئاساسنى ئىستېمال قىلماي سېللۇلوزا مولېكۇلاسىغا قوشۇلۇشىدىن ئىبارەت. بۇ رېئاكسىيە رېئاكسىيە جەريانىدا يېڭى گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرى ھاسىل بولغاندا داۋاملىشىشى مۇمكىن، بۇ ئولىگوئالكىلېتىلېن ئوكسىد يان زەنجىرلىرىنىڭ شەكىللىنىشىگە ئېلىپ كېلىدۇ: 1-ئازىرىدىن (ئازىرىدىن) بىلەن ئوخشاش رېئاكسىيە ئامىنوئېتىل ئېفىرىنى ھاسىل قىلىدۇ: ھۈجەيرە-O-CH2-CH2-NH2. گىدروكسىئېتىل سېللۇلوزا، گىدروكسىپروپىل سېللۇلوزا ۋە گىدروكسىبۇتىل سېللۇلوزا قاتارلىق مەھسۇلاتلارنىڭ ھەممىسى ئاساس كاتالىزاتورلۇق ئېپوكسىدلىنىشنىڭ مەھسۇلاتلىرى.

رېئاكسىيە فورمۇلاسى (3) ئىشقارلىق مۇھىتتا ھۈجەيرە-OH بىلەن ئاكتىپ قوش باغلىنىشنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئورگانىك بىرىكمىلەر ئوتتۇرىسىدىكى رېئاكسىيە بولۇپ، Y ئېلېكتروننى تارتىۋالىدىغان گۇرۇپپا، مەسىلەن CN، CONH2 ياكى SO3-Na+. بۈگۈنكى كۈندە بۇ خىل رېئاكسىيە سانائەتتە ئاز ئىشلىتىلىدۇ.

رېئاكسىيە فورمۇلاسى (4)، دىئازوئالكان بىلەن ئېفىرلاشتۇرۇش ھازىرغىچە سانائەتلەشتۈرۈلمىدى.

1. سېللۇلوزا ئېفىرلىرىنىڭ تۈرلىرى

سېللۇلوزا ئېفىرى مونوئېفىر ياكى ئارىلاشما ئېفىر بولۇشى مۇمكىن، ئۇنىڭ خۇسۇسىيىتى ئوخشىمايدۇ. سېللۇلوزا ماكرومولېكۇلاسىدا گىدروكسىئېتىل گۇرۇپپىسى قاتارلىق تۆۋەن ئورۇنباسارلىق گىدروفىل گۇرۇپپىلار بار بولۇپ، بۇلار مەھسۇلاتقا بەلگىلىك دەرىجىدە سۇدا ئېرىشچانلىقىنى بېرەلەيدۇ، مېتىل، ئېتىل قاتارلىق گىدروفوب گۇرۇپپىلار ئۈچۈن پەقەت ئوتتۇراھال ئورۇنباسارلىق يۇقىرى دەرىجىدىكى ئورۇنباسارلىق مەھسۇلاتقا بەلگىلىك دەرىجىدە سۇدا ئېرىشچانلىقىنى بېرەلەيدۇ، تۆۋەن ئورۇنباسارلىق مەھسۇلات پەقەت سۇدا كۆپۈپ چىقىدۇ ياكى سۇيۇقلاندۇرۇلغان ئىشقار ئېرىتمىسىدە ئېرىيدۇ. سېللۇلوزا ئېفىرلىرىنىڭ خۇسۇسىيىتى توغرىسىدىكى چوڭقۇر تەتقىقاتلار بىلەن، يېڭى سېللۇلوزا ئېفىرلىرى ۋە ئۇلارنىڭ قوللىنىش ساھەلىرى ئۈزلۈكسىز تەرەققىي قىلدۇرۇلىدۇ ۋە ئىشلەپچىقىرىلىدۇ، ئەڭ چوڭ ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچ كەڭ ۋە ئۈزلۈكسىز مۇكەممەللەشتۈرۈلىدىغان قوللىنىش بازىرى.

ئارىلاشما ئېفىرلاردىكى گۇرۇپپىلارنىڭ ئېرىشچانلىق خۇسۇسىيىتىگە تەسىرىنىڭ ئومۇمىي قانۇنى تۆۋەندىكىچە:

1) ئېفىرنىڭ سۇغا چۆكۈشچانلىقىنى ئاشۇرۇش ۋە گېل نۇقتىسىنى تۆۋەنلىتىش ئۈچۈن مەھسۇلاتتىكى سۇغا چۆكۈش گۇرۇپپىلىرىنىڭ مىقدارىنى ئاشۇرۇش؛

2) گېل نۇقتىسىنى ئاشۇرۇش ئۈچۈن گىدروفىل گۇرۇپپىلارنىڭ (مەسىلەن، گىدروكسىئېتىل گۇرۇپپىلىرى) مىقدارىنى ئاشۇرۇش؛

3) گىدروكسىپروپىل گۇرۇپپىسى ئالاھىدە بولۇپ، مۇۋاپىق گىدروكسىپروپىللاش مەھسۇلاتنىڭ گېل تېمپېراتۇرىسىنى تۆۋەنلىتىشى مۇمكىن، ئوتتۇرا گىدروكسىپروپىللانغان مەھسۇلاتنىڭ گېل تېمپېراتۇرىسى يەنە ئۆرلەيدۇ، ئەمما يۇقىرى ئورۇن ئالماشتۇرۇش ئۇنىڭ گېل نۇقتىسىنى تۆۋەنلىتىدۇ؛ سەۋەبى گىدروكسىپروپىل گۇرۇپپىسىنىڭ ئالاھىدە كاربون زەنجىر ئۇزۇنلۇقى قۇرۇلمىسى، تۆۋەن دەرىجىلىك گىدروكسىپروپىللاش، سېللۇلوزا ماكرومولېكۇلاسىدىكى مولېكۇلا ئىچىدىكى ۋە ئارىسىدىكى ھىدروگېن باغلىنىشىنىڭ ئاجىزلىشىشى ۋە تارماق زەنجىرىدىكى ھىدروفىل گىدروكسىل گۇرۇپپىلىرى قاتارلىقلاردىن كېلىپ چىقىدۇ. سۇ ئاساسلىق ئورۇندا تۇرىدۇ. يەنە بىر تەرەپتىن، ئەگەر ئورۇن ئالماشتۇرۇش يۇقىرى بولسا، يان گۇرۇپپىدا پولىمېرلىنىش يۈز بېرىدۇ، گىدروكسىل گۇرۇپپىسىنىڭ نىسپىي مىقدارى تۆۋەنلەيدۇ، گىدروفوبلۇق ئاشىدۇ ۋە ئېرىشچانلىقى تۆۋەنلەيدۇ.

ئىشلەپچىقىرىش ۋە تەتقىقاتتېللۇلوزا ئېفىرىئۇزۇن تارىخقا ئىگە. 1905-يىلى، سۇيدا تۇنجى قېتىم دىمېتىل سۇلفات بىلەن مېتىللانغان سېللۇلوزانىڭ ئېفىرلىنىشىنى دوكلات قىلدى. ئىئونسىز ئالكىل ئېفىرلىرى ئايرىم-ئايرىم ھالدا لىلىئېنفېلد (1912)، درېيفۇس (1914) ۋە لېئۇچس (1920) تەرىپىدىن سۇدا ئېرىيدىغان ياكى مايدا ئېرىيدىغان سېللۇلوزا ئېفىرلىرى ئۈچۈن پاتېنتقا ئېرىشتى. بۇخلېر ۋە گومبېرگ 1921-يىلى بېنزىل سېللۇلوزا ئىشلەپچىقاردى، كاربونسىمېتىل سېللۇلوزا 1918-يىلى يانسېن تەرىپىدىن تۇنجى قېتىم ئىشلەپچىقىرىلدى، خۇبېرت 1920-يىلى گىدروكسىئېتىل سېللۇلوزا ئىشلەپچىقاردى. 1920-يىللارنىڭ باشلىرىدا، كاربونسىمېتىل سېللۇلوزا گېرمانىيەدە سودا خاراكتېرلىك ئىشلىتىلدى. 1937-يىلدىن 1938-يىلغىچە، ئامېرىكىدا MC ۋە HEC نىڭ سانائەت ئىشلەپچىقىرىشى ئەمەلگە ئاشتى. شىۋېتسىيە 1945-يىلى سۇدا ئېرىيدىغان EHEC ئىشلەپچىقىرىشقا باشلىدى. 1945-يىلدىن كېيىن، سېللۇلوزا ئېفىرىنىڭ ئىشلەپچىقىرىشى غەربىي ياۋروپا، ئامېرىكا ۋە ياپونىيەدە تېز سۈرئەتتە كېڭەيدى. 1957-يىلىنىڭ ئاخىرىدا، جۇڭگو CMC شىركىتى تۇنجى قېتىم شاڭخەي سېللۇلوئىد زاۋۇتىدا ئىشلەپچىقىرىشقا كىرىشتۈرۈلدى. 2004-يىلغا بارغاندا، مېنىڭ دۆلىتىمىزنىڭ ئىشلەپچىقىرىش ئىقتىدارى 30 مىڭ توننا ئىئونلۇق ئېفىر ۋە 10 مىڭ توننا ئىئونسىز ئېفىرغا يېتىدۇ. 2007-يىلغا بارغاندا، ئۇ 100 مىڭ توننا ئىئونلۇق ئېفىر ۋە 40 مىڭ توننا ئىئونسىز ئېفىرغا يېتىدۇ. دۆلەت ئىچى ۋە سىرتىدىكى بىرلەشمە تېخنىكا شىركەتلىرىمۇ ئۈزلۈكسىز بارلىققا كېلىۋاتىدۇ، جۇڭگونىڭ سېللۇلوزا ئېفىر ئىشلەپچىقىرىش ئىقتىدارى ۋە تېخنىكا سەۋىيەسى ئۈزلۈكسىز ياخشىلىنىۋاتىدۇ.

يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، DS قىممىتى، يېپىشقاقلىقى، ساپلىقى ۋە رېئولوگىيەلىك خۇسۇسىيىتى ئوخشىمايدىغان نۇرغۇن سېللۇلوزا مونوئېفىرلىرى ۋە ئارىلاشما ئېفىرلار ئۈزلۈكسىز تەرەققىي قىلدۇرۇلدى. ھازىر، سېللۇلوزا ئېفىرلىرى ساھەسىدىكى تەرەققىياتنىڭ مەركىزى ئىلغار ئىشلەپچىقىرىش تېخنىكىسى، يېڭى تەييارلاش تېخنىكىسى، يېڭى ئۈسكۈنىلەرنى قوللىنىش، يېڭى مەھسۇلاتلار، يۇقىرى سۈپەتلىك مەھسۇلاتلار ۋە سىستېمىلىق مەھسۇلاتلارنى تېخنىكىلىق جەھەتتىن تەتقىق قىلىشتۇر.