1.Ìlànà ìṣètò àti ìpèsè ti cellulose ether
Àwòrán 1 fi ìṣètò àdánidá ti àwọn ether cellulose hàn. Ẹ̀yà bD-anhydroglucose kọ̀ọ̀kan (ẹ̀yà tí ó ń tún ṣe ti cellulose) rọ́pò ẹgbẹ́ kan ní ipò C (2), C (3) àti C (6), ìyẹn ni pé, ó lè tó àwọn ẹgbẹ́ ether mẹ́ta. Nítorí àwọn ìdè hydrogen inú-ẹ̀wọ̀n àti àárín-ẹ̀wọ̀n tiàwọn mákrólékúlù sẹ́ẹ̀lì, ó ṣòro láti yọ́ nínú omi àti gbogbo àwọn ohun èlò olómi onígbàlódé. Ìmúdá àwọn ẹgbẹ́ ether nípasẹ̀ ìfọ́mọ́lẹ̀ ń pa àwọn ìsopọ̀ hydrogen inú moleku àti intermoleku run, ó ń mú kí ó túbọ̀ jẹ́ hydrophilicity, ó sì ń mú kí ó yọ́ nínú omi.
Àwọn ohun tí a fi etherified ṣe pàtàkì ni àwọn ẹgbẹ́ alkoxy tí ó ní ìwọ̀n molikula kékeré (àwọn átọ̀mù erogba 1 sí 4) tàbí àwọn ẹgbẹ́ hydroxyalkyl, èyí tí àwọn ẹgbẹ́ iṣẹ́ mìíràn bíi carboxyl, hydroxyl tàbí àwọn ẹgbẹ́ amino lè rọ́pò. Àwọn ohun tí a fi ewéko rọ́pò lè jẹ́ oríṣi kan, méjì tàbí jù bẹ́ẹ̀ lọ. Ní ẹ̀gbẹ́ ẹ̀wọ̀n macromolecular cellulose, àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl lórí ipò C(2), C(3) àti C(6) ti ẹyọ glucose kọ̀ọ̀kan ni a rọ́pò ní ìwọ̀n ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀. Ní ṣókí, cellulose ether kò ní ìṣètò kẹ́míkà pàtó kan, àyàfi àwọn ọjà tí a fi irú ẹgbẹ́ kan rọ́pò pátápátá (gbogbo àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl mẹ́ta ni a rọ́pò). A lè lo àwọn ọjà wọ̀nyí fún ìwádìí yàrá àti ìwádìí nìkan, wọn kò sì ní ìníyelórí ìṣòwò.
(a) Ìṣètò gbogbogbòò ti àwọn ẹ̀ka anhydroglucose méjì ti ẹ̀wọ̀n molikula cellulose ether, R1~R6=H, tàbí ohun tí ó jẹ́ àfikún organic;
(b) Ẹ̀yà ẹ̀wọ̀n mọ́lẹ́kúlù ti carboxymethylcellulose hydroxyethyl, iwọn rirọpo carboxymethyl jẹ 0.5, iwọn rirọpo hydroxyethyl jẹ 2.0, ati iwọn rirọpo molar jẹ 3.0. Eto yii duro fun ipele rirọpo apapọ ti awọn ẹgbẹ etherified, ṣugbọn awọn ohun elo rirọpo jẹ laileto.
Fún àfikún kọ̀ọ̀kan, iye àpapọ̀ etherification ni a fi ìwọ̀n iye DS ìyípadà hàn. Ìwọ̀n DS jẹ́ 0~3, èyí tí ó dọ́gba pẹ̀lú iye àpapọ̀ àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl tí àwọn ẹgbẹ́ etherification rọ́pò lórí ẹyọ anhydroglucose kọ̀ọ̀kan.
Fún àwọn ethers hydroxyalkyl cellulose, ìṣe àyípadà yóò bẹ̀rẹ̀ sí í jẹ́ kí a fi etherification láti inú àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl tuntun tí ó ní òmìnira, a sì lè ṣe ìwọ̀n àyípadà náà nípa lílo ìwọ̀n MS, ìyẹn ni ìwọ̀n molar ti àyípadà náà. Ó dúró fún iye àròpín ti àwọn moles ti etherifying agent reactant tí a fi kún un sí ẹyọ anhydroglucose kọ̀ọ̀kan. Ohun tí ó sábà máa ń ṣe àyípadà ni ethylene oxide, ọjà náà sì ní hydroxyethyl substituent. Nínú Àwòrán 1, iye MS ti ọjà náà jẹ́ 3.0.
Ní ti ìmọ̀ ẹ̀rọ, kò sí ààlà òkè fún iye MS. Tí a bá mọ iye DS ti iwọn ìyípadà lórí ẹgbẹ́ òrùka glucose kọ̀ọ̀kan, gígùn ẹ̀wọ̀n apapọ ti ẹ̀wọ̀n ẹ̀gbẹ́ ether kan tún máa ń lo ìpín ibi-ìwọ̀n (wt%) ti àwọn ẹgbẹ́ etherification ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ (bíi -OCH3 tàbí -OC2H4OH) láti ṣe àfihàn ipele ìyípadà àti ìwọ̀n dípò iye DS àti MS. A lè yí ìpín ibi-ìwọ̀n ti ẹgbẹ́ kọ̀ọ̀kan àti iye DS tàbí MS rẹ̀ padà nípasẹ̀ ìṣirò tí ó rọrùn.
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ether cellulose jẹ́ àwọn polima tí omi lè yọ́, àwọn kan sì tún lè yọ́ díẹ̀ nínú àwọn ohun èlò olómi onígbàlódé. Cellulose ether ní àwọn ànímọ́ bí iṣẹ́ ṣíṣe gíga, owó tí ó rẹlẹ̀, ìṣiṣẹ́ tí ó rọrùn, majele tí ó lọ́ra àti onírúurú onírúurú, àti pé ìbéèrè àti àwọn pápá ìlò ṣì ń gbòòrò sí i. Gẹ́gẹ́ bí olùrànlọ́wọ́, cellulose ether ní agbára ìlò ńlá ní onírúurú ẹ̀ka iṣẹ́. MS/DS lè rí i gbà.
A pín àwọn ether cellulose sí àwọn èròjà tí ó lè yọ́ nínú omi àti èyí tí ó lè yọ́ nínú epo gẹ́gẹ́ bí ìṣètò kẹ́míkà àwọn èròjà tí ó wà nínú wọn sí àwọn ether anionic, cationic àti nonionic. A lè pín àwọn ether nonionic sí àwọn èròjà tí ó lè yọ́ nínú omi àti èyí tí ó lè yọ́ nínú epo.
Àwọn ọjà tí wọ́n ti di ilé iṣẹ́ ni a kọ sí apá òkè Tábìlì 1. Apá ìsàlẹ̀ Tábìlì 1 ṣe àkójọ àwọn ẹgbẹ́ etherification tí a mọ̀, tí wọn kò tí ì di àwọn ọjà ìṣòwò pàtàkì.
A le fun orukọ ìpele ìkékúrú àwọn ohun èlò ìyípadà ether tí a dàpọ̀ ní orúkọ gẹ́gẹ́ bí ìtẹ̀lé àpídí tàbí ìpele DS (MS), fún àpẹẹrẹ, fún 2-hydroxyethyl methylcellulose, ìkékúrú náà ni HEMC, a sì tún le kọ ọ́ gẹ́gẹ́ bí MHEC láti fi àmì sí ohun èlò ìyípadà methyl.
Àwọn ohun èlò ìfọ́mọ́ra kò rọrùn láti dé ọ̀dọ̀ àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl lórí cellulose, àti pé ìlànà ìfọ́mọ́ra máa ń wáyé lábẹ́ àwọn ipò alkaline, ní gbogbogbòò nípa lílo ìwọ̀n kan ti omi NaOH. A kọ́kọ́ ṣẹ̀dá cellulose sí cellulose alkali tí ó wú pẹ̀lú omi NaOH olómi, lẹ́yìn náà a máa ṣe ìfọ́mọ́ra etherification pẹ̀lú ohun èlò ìfọ́mọ́ra ether. Nígbà ìṣẹ̀dá àti ìpèsè àwọn ethers onídàpọ̀, a gbọ́dọ̀ lo oríṣiríṣi àwọn ohun èlò ìfọ́mọ́ra ní àkókò kan náà, tàbí kí a ṣe ìfọ́mọ́ra ether ní ìgbésẹ̀-lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀ nípa fífúnni ní oúnjẹ láìdáwọ́dúró (tí ó bá pọndandan). Irú ìfọ́mọ́ra mẹ́rin ló wà nínú ìfọ́mọ́ra cellulose, èyí tí a ṣe àkópọ̀ nípa ìfọ́mọ́ra reaction (cellulosic ni a fi Cell-OH rọ́pò cellulosic) gẹ́gẹ́ bí atẹ̀lé yìí:
Ìbáṣepọ̀ (1) ṣàpèjúwe ìṣesí etherification Williamson. RX jẹ́ ester acid inorganic, àti X jẹ́ halogen Br, Cl tàbí ester sulfuric acid. A sábà máa ń lo Chloride R-Cl nínú iṣẹ́, fún àpẹẹrẹ, methyl chloride, ethyl chloride tàbí chloroacetic acid. A máa ń lo ìwọ̀n stoichiometric ti ipilẹ̀ nínú irú ìṣesí bẹ́ẹ̀. Àwọn ọjà ether cellulose ti ilé-iṣẹ́, methyl cellulose, ethyl cellulose àti carboxymethyl cellulose ni àwọn ìṣesí etherification Williamson.
Fọ́múlá ìhùwàpadà (2) ni ìhùwàpadà afikún ti awọn epoxides ti a ṣe catalyzed base (bii R=H, CH3, tabi C2H5) ati awọn ẹgbẹ hydroxyl lori awọn molikula cellulose laisi jijẹ ipilẹ. Iṣe yii ṣee ṣe ki o tẹsiwaju bi awọn ẹgbẹ hydroxyl tuntun ṣe n dagbasoke lakoko iṣedasilẹ, ti o yori si dida awọn ẹwọn ẹgbẹ oligoalkyletethylene oxide: Iṣedapọ kanna pẹlu 1-aziridine (aziridine) yoo ṣe aminoethyl ether: Cell-O-CH2-CH2-NH2. Awọn ọja bii hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose ati hydroxybutyl cellulose jẹ gbogbo awọn ọja ti epoxidation ti a ṣe catalyzed base.
Fọ́múlá ìhùwàpadà (3) ni ìhùwàpadà láàárín Cell-OH àti àwọn èròjà organic tí ó ní ìdè méjì tí ń ṣiṣẹ́ nínú alkali medium, Y jẹ́ ẹgbẹ́ tí ń yọ electron kúrò, bíi CN, CONH2, tàbí SO3-Na+. Lónìí, irú ìhùwàpadà yìí kì í sábàá jẹ́ lílo ní ilé iṣẹ́.
Àgbékalẹ̀ ìṣesí (4), etherification pẹ̀lú diazoalkane kò tí ì di ilé-iṣẹ́.
- Awọn oriṣi awọn ether cellulose
Cellulose ether le jẹ monoether tabi adalu ether, awọn ohun-ini rẹ si yatọ. Awọn ẹgbẹ hydrophilic ti o ni iyipada kekere wa lori macromolecule cellulose, gẹgẹbi awọn ẹgbẹ hydroxyethyl, eyiti o le fun ọja ni iwọn kan ti iyọ omi, lakoko ti fun awọn ẹgbẹ hydrophobic, gẹgẹbi methyl, ethyl, ati bẹbẹ lọ, iyipada alabọde nikan Iwọn giga le fun ọja ni iyọ omi kan, ati ọja ti o ni iyipada kekere nikan n wú ninu omi tabi o le yọ́ ninu ojutu alkali ti o ni iyọ. Pẹlu iwadii jinle lori awọn ohun-ini ti awọn ether cellulose, awọn ether cellulose tuntun ati awọn aaye lilo wọn yoo dagbasoke ati ṣe agbejade nigbagbogbo, ati agbara iwakọ ti o tobi julọ ni ọja ohun elo ti o gbooro ati ti a tunṣe nigbagbogbo.
Òfin gbogbogbò nípa ipa àwọn ẹgbẹ́ nínú àwọn ether onírúru lórí àwọn ohun ìní yíyọ omi ni:
1) Mu akoonu awọn ẹgbẹ hydrophobic pọ si ninu ọja naa lati mu hydrophobic ti ether pọ si ati lati dinku aaye jeli;
2) Mu akoonu awọn ẹgbẹ hydrophilic pọ si (bii awọn ẹgbẹ hydroxyethyl) lati mu aaye jeli rẹ pọ si;
3) Ẹgbẹ́ hydroxypropyl jẹ́ pàtàkì, àti pé hydroxypropylation tó tọ́ lè dín ìwọ̀n otútù jeli ọjà náà kù, àti pé ìwọ̀n otútù jeli ti ọjà hydroxypropyl alábọ́dé yóò tún dìde, ṣùgbọ́n ìpele gíga ti ìyípadà yóò dín ojú ìwọ̀n jeli rẹ̀ kù; Ìdí rẹ̀ ni nítorí ìṣètò gígùn ẹ̀wọ̀n erogba pàtàkì ti ẹgbẹ́ hydroxypropyl, hydroxypropyl ipele kékeré, àwọn ìdè hydrogen tí ó rọ nínú àti láàrín àwọn molecule nínú macromolecule cellulose, àti àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl hydrophilic lórí àwọn ẹ̀wọ̀n ẹ̀ka. Omi ló gbajúmọ̀. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, tí ìyípadà náà bá ga, polymerization yóò wà ní ẹgbẹ́ ẹ̀gbẹ́, àkóónú ìbátan ti ẹgbẹ́ hydroxyl yóò dínkù, hydrophobicity yóò pọ̀ sí i, àti pé yolubility yóò dínkù dípò rẹ̀.
Iṣelọpọ ati iwadi ticellulose etherÓ ní ìtàn gígùn. Ní ọdún 1905, Suida kọ́kọ́ ròyìn ìfàsẹ́yìn cellulose, èyí tí a fi dimethyl sulfate ṣe. Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) àti Leuchs (1920) ní ìwé-àṣẹ fún àwọn cellulose ethers tí ó lè yọ́ omi tàbí tí ó lè yọ́ epo, lẹ́sẹẹsẹ. Buchler àti Gomberg ṣe benzyl cellulose ní ọdún 1921, Jansen kọ́kọ́ ṣe carboxymethyl cellulose ní ọdún 1918, Hubert sì ṣe hydroxyethyl cellulose ní ọdún 1920. Ní ìbẹ̀rẹ̀ ọdún 1920, wọ́n ṣe tà carboxymethylcellulose ní Germany. Láti ọdún 1937 sí 1938, wọ́n ṣe MC àti HEC ní Amẹ́ríkà. Sweden bẹ̀rẹ̀ sí í ṣe EHEC tí ó lè yọ́ omi ní ọdún 1945. Lẹ́yìn ọdún 1945, ìṣẹ̀dá cellulose ether gbòòrò sí i ní ìwọ̀ oòrùn Yúróòpù, Amẹ́ríkà àti Japan. Ní ìparí ọdún 1957, wọ́n kọ́kọ́ gbé China CMC kalẹ̀ ní Shanghai Celluloid Factory. Nígbà tí ó bá fi máa di ọdún 2004, agbára ìṣẹ̀dá orílẹ̀-èdè mi yóò jẹ́ 30,000 tọ́ọ̀nù ionic ether àti 10,000 tọ́ọ̀nù non-ionic ether. Nígbà tí ó bá fi máa di ọdún 2007, yóò dé 100,000 tọ́ọ̀nù ionic ether àti 40,000 tọ́ọ̀nù Nonionic ether. Àwọn ilé-iṣẹ́ ìmọ̀-ẹ̀rọ àpapọ̀ nílé àti lókè òkun tún ń yọjú sí i nígbà gbogbo, agbára ìṣẹ̀dá cellulose ether àti ìpele ìmọ̀-ẹ̀rọ ti China sì ń sunwọ̀n sí i nígbà gbogbo.
Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn monoether cellulose àti àwọn ether adalu pẹ̀lú onírúurú ìwọ̀n DS, viscosities, mímọ́ àti àwọn ohun-ìní rheological ni a ti ń ṣe àgbékalẹ̀ nígbà gbogbo. Lọ́wọ́lọ́wọ́, àfojúsùn ìdàgbàsókè nínú ẹ̀ka cellulose ethers ni láti gba ìmọ̀-ẹ̀rọ ìṣelọ́pọ́ tó ti ní ìlọsíwájú, ìmọ̀-ẹ̀rọ ìmúrasílẹ̀ tuntun, ohun èlò tuntun, àwọn ọjà tuntun, àwọn ọjà tó ga jùlọ, àti àwọn ọjà tó wà ní ìṣètò yẹ kí a ṣe ìwádìí lórí ìmọ̀-ẹ̀rọ.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Kẹrin-28-2024