Hoe om sellulose-eter te maak?

Sellulose-eter is 'n soort sellulose-derivaat wat verkry word deur veretheringsmodifikasie van sellulose. Dit word wyd gebruik as gevolg van sy uitstekende verdikking, emulgering, suspensie, filmvorming, beskermende kolloïed, vogbehoud en adhesie-eienskappe. Dit speel 'n belangrike rol in die ontwikkeling van die nasionale ekonomie in wetenskaplike navorsing en industriële sektore soos voedsel, medisyne, papiervervaardiging, bedekkings, boumateriaal, olieherwinning, tekstiele en elektroniese komponente. In hierdie referaat word die navorsingsvordering van veretheringsmodifikasie van sellulose hersien.

Selluloseeteris die volopste organiese polimeer in die natuur. Dit is hernubaar, groen en bioversoenbaar. Dit is 'n belangrike basiese grondstof vir chemiese ingenieurswese. Volgens die verskillende substituente op die molekule wat uit die veretheringsreaksie verkry word, kan dit in enkele eters verdeel word en gemeng word sellulose eters.Hier ons hersien die navorsingsvordering oor die sintese van enkel-eters, insluitend alkiel-eters, hidroksielkiel-eters, karboksialkiel-eters en gemengde eters.

Sleutelwoorde: sellulose eter, eterifikasie, enkele eter, gemengde eter, navorsingsvordering

1. Veretheringsreaksie van sellulose

Die veretheringsreaksie van sellulose eter is die belangrikste sellulose-derivatiseringsreaksie. Verethering van sellulose is 'n reeks derivate wat geproduseer word deur die reaksie van hidroksielgroepe op sellulose molekulêre kettings met alkileringsmiddels onder alkaliese toestande. Daar is baie soorte sellulose-eterprodukte wat in enkel-eters en gemengde eters verdeel kan word volgens die verskillende substituente op die molekules wat uit die veretheringsreaksie verkry word. Enkele eters kan verdeel word in alkiel-eters, hidroksielkiel-eters en karboksialkyl-eters, en gemengde eters verwys na eters met twee of meer groepe wat in die molekulêre struktuur verbind is. Onder die sellulose-eterprodukte word karboksimetielsellulose (CMC), hidroksiedielsellulose (HEC), hidroksipropielsellulose (HPC), hidroksipropielmetielsellulose (HPMC) verteenwoordig, waaronder Sommige produkte is gekommersialiseer.

2.Sintese van sellulose-eter

2.1 Sintese van 'n enkele eter

Enkele eters sluit alkiel-eters in (soos etielsellulose, propielsellulose, fenielsellulose, siano-etielsellulose, ens.), hidroksieleters (soos hidroksieletielsellulose, hidroksielellulose, ens.), karboksialkiel-eters (soos karboksimetielsellulose, karboksietielsellulose, ens.).

2.1.1 Sintese van alkiel-eters

Berglund et al het eers sellulose behandel met NaOH-oplossing bygevoeg met etielchloried, dan metielchloried bygevoeg by 'n temperatuur van 65°C tot 90°C en 'n druk van 3bar tot 15bar, en het gereageer om metielsellulose-eter te produseer. Hierdie metode kan hoogs doeltreffend wees Om wateroplosbare metielsellulose-eters met verskillende grade van substitusie te verkry.

Etielsellulose is 'n wit termoplastiese korrel of poeier. Algemene kommoditeite bevat 44% ~ 49% etoksie. Oplosbaar in meeste organiese oplosmiddels, onoplosbaar in water. die pulp of katoen linters met 40%~50% natriumhidroksied waterige oplossing, en die alkaliseerde sellulose is geëtoksileer met etielchloried om etielsellulose te produseer. etielsellulose (EC) met 'n etoksi-inhoud van 43,98% suksesvol gesintetiseer deur 'n eenstap-metode deur sellulose met oormaat etielchloried en natriumhidroksied te laat reageer deur tolueen as 'n verdunningsmiddel te gebruik. Tolueen is as die verdunningsmiddel in die eksperiment gebruik. Tydens die veretheringsreaksie kan dit nie net die diffusie van etielchloried na die alkalisellulose bevorder nie, maar ook die hoogs gesubstitueerde etielsellulose oplos. Tydens die reaksie kan die ongereageerde deel voortdurend blootgestel word, wat die veretheringsmiddel maak. Dit is maklik om binne te dring, sodat die etieleringsreaksie van heterogeen na homogeen verander, en die verspreiding van substituente in die produk meer eenvormig is.

etielbromied as veretheringsmiddel en tetrahidrofuraan as verdunningsmiddel gebruik om etielsellulose (EC) te sintetiseer, en die produkstruktuur gekenmerk deur infrarooispektroskopie, kernmagnetiese resonansie en gelpermeasiechromatografie. Daar word bereken dat die substitusiegraad van die gesintetiseerde etielsellulose ongeveer 2,5 is, die molekulêre massaverspreiding smal is, en dit het goeie oplosbaarheid in organiese oplosmiddels.

siano-etielsellulose (CEC) deur homogene en heterogene metodes deur sellulose met verskillende grade van polimerisasie as grondstowwe te gebruik, en digte CEC-membraanmateriale deur oplossinggiet en warmpers voorberei. Poreuse CEC membrane is voorberei deur oplosmiddel-geïnduseerde faseskeiding (NIPS) tegnologie, en barium titanaat/sianoethyl sellulose (BT/CEC) nano-saamgestelde membraan materiaal is voorberei deur NIPS tegnologie, en hul strukture en eienskappe is bestudeer.

die selfontwikkelde sellulose-oplosmiddel (alkali/ureum-oplossing) as die reaksiemedium gebruik om sianoetielsellulose (CEC) homogeen te sintetiseer met akrilonitril as die veretheringsmiddel, en navorsing gedoen oor die struktuur, eienskappe en toepassings van die produk. in diepte bestudeer. En deur verskillende reaksietoestande te beheer, kan 'n reeks CEC's met DS-waardes wat wissel van 0.26 tot 1.81 verkry word.

2.1.2 Sintese van hidroksieleters

Fan Junlin et al het hidroksieletielsellulose (HEC) in 'n 500 L-reaktor berei deur verfynde katoen as grondstof en 87.7% isopropanol-water as oplosmiddel deur een-stap alkalisering, stap-vir-stap neutralisasie en stap-vir-stap verethering. . Die resultate het getoon dat die voorbereide hidroksieletielsellulose (HEC) 'n molêre substitusie MS van 2.2-2.9 gehad het, wat dieselfde kwaliteitstandaard bereik het as die kommersiële graad Dows 250 HEC produk met 'n molêre substitusie van 2.2-2.4. Die gebruik van die HEC in die vervaardiging van latexverf kan die filmvormende en egaliseringseienskappe van die latexverf verbeter.

Liu Dan en ander het die voorbereiding van kwaternêre ammoniumsout kationiese hidroksielsellulose deur die semi-droë metode van hidroksieletielsellulose (HEC) en 2,3-epoksipropyltrimetielammoniumchloried (GTA) onder die werking van alkalikatalise bespreek. eter toestande. Die effek van die byvoeging van kationiese hidroksielsellulose-eter op papier is ondersoek. Die eksperimentele resultate toon dat: in gebleikte hardehoutpulp, wanneer die substitusiegraad van kationiese hidroksiedsellulose-eter 0,26 is, die totale retensietempo met 9% toeneem, en die waterfiltrasietempo met 14% toeneem; in gebleikte hardehoutpulp, wanneer Wanneer die hoeveelheid kationiese hidroksielellulose-eter 0,08% van die pulpvesel is, het dit 'n beduidende versterkende effek op papier; hoe groter die mate van vervanging van kationiese sellulose-eter, hoe groter is die kationiese ladingsdigtheid, en hoe beter is die versterkende effek.

Zhanhong gebruik die vloeibare fase sintese metode om hidroksielsellulose met 'n viskositeitswaarde van 5 voor te berei×104mPa·s of meer en 'n aswaarde van minder as 0,3% deur die twee-stap proses van alkalisering en eterifikasie. Twee alkaliseringsmetodes is gebruik. Die eerste metode is om asetoon as 'n verdunningsmiddel te gebruik. Die sellulose rou materiaal word direk in 'n sekere konsentrasie van natriumhidroksied waterige oplossing basisgemaak. Nadat die basifikasiereaksie uitgevoer is, word 'n veretheringsmiddel bygevoeg om die veretheringsreaksie direk uit te voer. Die tweede metode is dat die sellulose-grondstof in 'n waterige oplossing van natriumhidroksied en ureum alkaliseer word, en die alkali-sellulose wat met hierdie metode voorberei word, moet uitgedruk word om oortollige loog te verwyder voor die veretheringsreaksie. Die eksperimentele resultate toon dat faktore soos die gekose hoeveelheid verdunningsmiddel, die hoeveelheid etileenoksied wat bygevoeg is, die alkaliseringstyd, die temperatuur en tyd van die eerste reaksie, en die temperatuur en tyd van die tweede reaksie almal 'n groot invloed op die werkverrigting het. van die produk.

Xu Qin et al. veretheringsreaksie van alkalisellulose en propileenoksied uitgevoer, en gesintetiseerde hidroksipropielsellulose (HPC) met 'n lae substitusiegraad deur gas-vaste fase metode. Die effekte van massafraksie van propileenoksied, drukverhouding en vereetingstemperatuur op die graad van verethering van HPC en effektiewe benutting van propileenoksied is bestudeer. Die resultate het getoon dat die optimum sintese toestande van HPC propileenoksied massafraksie 20% (massa verhouding tot sellulose), alkali sellulose ekstrusieverhouding 3.0 en veretheringstemperatuur 60 was°C. Die struktuurtoets van HPC deur kernmagnetiese resonansie toon dat die graad van verethering van HPC 0.23 is, die effektiewe benuttingskoers van propileenoksied is 41.51%, en die sellulose molekulêre ketting is suksesvol verbind met hidroksielpropielgroepe.

Kong Xingjie et al. hidroksipropielsellulose met ioniese vloeistof as oplosmiddel voorberei om die homogene reaksie van sellulose te realiseer om sodoende die regulering van die reaksieproses en produkte te realiseer. Tydens die eksperiment is die sintetiese imidasoolfosfaat-ioniese vloeistof 1, 3-diëtielimidasooldiëtielfosfaat gebruik om mikrokristallyne sellulose op te los, en hidroksielpropielsellulose is verkry deur alkalisering, verethering, versuring en was.

2.1.3 Sintese van karboksialkyl-eters

Die mees tipiese karboksimetielsellulose is karboksimetielsellulose (CMC). Die waterige oplossing van karboksimetielsellulose het die funksies van verdikking, filmvorming, binding, waterretensie, kolloïedbeskerming, emulgering en suspensie, en word wyd gebruik in wasgoed. Farmaseutiese produkte, voedsel, tandepasta, tekstiele, drukwerk en kleur, papiervervaardiging, petroleum, mynbou, medisyne, keramiek, elektroniese komponente, rubber, verf, plaagdoders, skoonheidsmiddels, leer, plastiek en olieboor, ens.

In 1918 het die Duitser E. Jansen die sintesemetode van karboksimetielsellulose uitgevind. In 1940 het die Kalle-fabriek van die Duitse IG Farbeninaustrie-maatskappy industriële produksie gerealiseer. In 1947 het die Wyandotle Chemical Company van die Verenigde State 'n deurlopende produksieproses suksesvol ontwikkel. my land het in 1958 vir die eerste keer in CMC-industriële produksie in Sjanghai selluloïedfabriek gesit. Die industriële produksiemetodes kan in twee kategorieë verdeel word: watergebaseerde metode en oplosmiddelgebaseerde metode volgens verskillende veretheringsmedia. Die proses wat water as die reaksiemedium gebruik, word die watermediummetode genoem, en die proses wat 'n organiese oplosmiddel in die reaksiemedium bevat, word die oplosmiddelmetode genoem.

Met die verdieping van navorsing en die vooruitgang van tegnologie is nuwe reaksietoestande toegepas op die sintese van karboksimetielsellulose, en die nuwe oplosmiddelstelsel het 'n beduidende impak op die reaksieproses of produkkwaliteit. Olaru et al. gevind dat die karboksimetileringsreaksie van sellulose met etanol-asetoon gemengde stelsel beter is as dié van etanol of asetoon alleen. Nicholson et al. In die stelsel is CMC met 'n lae mate van substitusie voorberei. Philipp et al het hoogs gesubstitueerde CMC voorberei met N-metielmorfolien-N-oksied en N, N dimetielasetamied/litiumchloried oplosmiddel sisteme onderskeidelik. Cai et al. 'n metode ontwikkel vir die voorbereiding van CMC in NaOH/ureum oplosmiddelsisteem. Ramos et al. het die DMSO/tetrabutielammoniumfluoried-ioniese vloeistofstelsel as 'n oplosmiddel gebruik om die sellulose-grondstof wat uit katoen en sisal verfyn is, te karboksimetileer, en 'n CMC-produk met 'n substitusiegraad van so hoog as 2.17 verkry. Chen Jinghuan et al. het sellulose met hoë pulpkonsentrasie (20%) as grondstof, natriumhidroksied en akrielamied as modifikasiereagense gebruik, karboksietieleringsmodifikasiereaksie op vasgestelde tyd en temperatuur uitgevoer en uiteindelik karboksietielbasissellulose verkry. Die karboksietielinhoud van die gemodifiseerde produk kan gereguleer word deur die hoeveelheid natriumhidroksied en akrielamied te verander.

2.2 Sintese van gemengde eters

Hidroksipropylmetielsellulose-eter is 'n soort nie-polêre sellulose-eter wat oplosbaar is in koue water wat verkry word van natuurlike sellulose deur alkalisering en vereetingsmodifikasie. Dit word alkaliseer met natriumhidroksiedoplossing en bygevoeg 'n sekere hoeveelheid hoeveelheid isopropanol en tolueen oplosmiddel, die veretheringsmiddel wat aanneem, is metielchloried en propileenoksied.

Dai Mingyun et al. het hidroksielsellulose (HEC) as die ruggraat van die hidrofiele polimeer gebruik, en die hidrofoberende middel butielglicidieleter (BGE) op die ruggraat geënt deur middel van veretheringsreaksie om die hidrofobiese groep butielgroep aan te pas. Die graad van substitusie van die groep, sodat dit 'n geskikte hidrofiel-lipofiele balanswaarde het, en 'n temperatuur-responsiewe 2-hidroksi-3-butoksipropylhidroksi-etielsellulose (HBPEC) word voorberei; 'n temperatuur-responsiewe eienskap word voorberei. Die sellulose-gebaseerde funksionele materiale bied 'n nuwe manier vir die toepassing van funksionele materiale in die velde van geneesmiddel volgehoue ​​vrystelling en biologie.

Chen Yangming en ander het hidroksielsellulose as grondstof gebruik, en in die isopropanol-oplossingstelsel 'n klein hoeveelheid Na2B4O7 by die reaktant gevoeg vir 'n homogene reaksie om gemengde eter-hidroksi-etiel-karboksimetiel-sellulose voor te berei. Die produk is onmiddellik in water, en die viskositeit is stabiel.

Wang Peng gebruik natuurlike sellulose-verfynde katoen as die basiese grondstof, en gebruik 'n eenstap-veretheringsproses om karboksimetielhidroksipropielsellulose te produseer met eenvormige reaksie, hoë viskositeit, goeie suurweerstand en soutweerstand deur alkaliserings- en veretheringsreaksies Saamgestelde eter. Deur gebruik te maak van eenstap-veretheringsproses, het die vervaardigde karboksimetielhidroksipropielsellulose goeie soutweerstand, suurweerstand en oplosbaarheid. Deur die relatiewe hoeveelhede propileenoksied en chloorasynsuur te verander, kan produkte met verskillende karboksimetiel- en hidroksipropielinhoude voorberei word. Die toetsresultate toon dat die karboksimetielhidroksipropielsellulose wat deur eenstapmetode vervaardig word, 'n kort produksiesiklus, lae oplosmiddelverbruik het, en die produk uitstekende weerstand teen eenwaardige en tweewaardige soute en goeie suurweerstand het. In vergelyking met ander sellulose-eterprodukte, het dit sterker mededingendheid op die gebied van voedsel- en olie-eksplorasie.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is die mees veelsydige en beste-presterende variëteit onder alle soorte sellulose, en dit is ook 'n tipiese verteenwoordiger van kommersialisering onder gemengde eters. In 1927 is hidroksipropylmetielsellulose (HPMC) suksesvol gesintetiseer en geïsoleer. In 1938 het Dow Chemical Co. van die Verenigde State die industriële produksie van metielsellulose besef en die bekende handelsmerk "Methocel" geskep. Grootskaalse industriële produksie van hidroksipropielmetielsellulose het in 1948 in die Verenigde State begin. Die produksieproses van HPMC kan in twee kategorieë verdeel word: gasfasemetode en vloeistoffasemetode. Tans neem ontwikkelde lande soos Europa, Amerika en Japan meer die gasfaseproses aan, en die binnelandse produksie van HPMC is hoofsaaklik gebaseer op die vloeistoffaseproses.

Zhang Shuangjian en ander het katoenpoeier as grondstof verfyn, dit met natriumhidroksied in reaksie-oplosmiddelmedium tolueen en isopropanol gealkaliseer, dit met veretheringsmiddel propileenoksied en metielchloried vereet, gereageer en 'n soort kitshidroksipropyl-metielalkoholbasis sellulose-eter voorberei.

3. Vooruitsigte

Sellulose is 'n belangrike chemiese en chemiese grondstof wat ryk is aan hulpbronne, groen en omgewingsvriendelik en hernubaar is. Die afgeleides van sellulose-veretheringsmodifikasie het uitstekende werkverrigting, wye verskeidenheid gebruike en uitstekende gebruikseffekte, en voldoen in 'n groot mate aan die behoeftes van die nasionale ekonomie. En die behoeftes van sosiale ontwikkeling, met die voortdurende tegnologiese vooruitgang en die verwesenliking van kommersialisering in die toekoms, as die sintetiese grondstowwe en sintetiese metodes van sellulose-afgeleides meer geïndustrialiseer kan word, sal dit meer volledig benut word en 'n wyer reeks toepassings realiseer. Waarde.