خصائص وتحضير وتطبيق إيثر السليلوز في الصناعة

وتم استعراض أنواع وطرق تحضير وخصائص وخصائص إيثر السليلوز، بالإضافة إلى تطبيقات إيثر السليلوز في البترول والبناء وصناعة الورق والنسيج والطب والأغذية والمواد الكهروضوئية والصناعة الكيميائية اليومية. تم إدخال بعض الأصناف الجديدة من مشتقات إيثر السليولوز مع آفاق التطوير وتم توقع آفاق تطبيقها.

الكلمات الرئيسية:الأثير السليلوز; أداء؛ طلب؛ مشتقات السليلوز

السليلوز هو نوع من مركب البوليمر الطبيعي. تركيبها الكيميائي عبارة عن جزيء كبير متعدد السكاريد مع جلوكوز بيتا لا مائي كحلقة أساسية، مع مجموعة هيدروكسيل أولية ومجموعتين هيدروكسيل ثانويتين في كل حلقة قاعدية. ومن خلال التعديل الكيميائي يمكن الحصول على سلسلة من مشتقات السليلوز، أحدها هو إيثر السليلوز. يتم الحصول على إيثر السليلوز عن طريق تفاعل السليلوز وهيدروكسيد الصوديوم، ثم يتم إيثره مع مونومرات وظيفية مختلفة مثل كلوريد الميثان، وأكسيد الإيثيلين، وأكسيد البروبيلين، وما إلى ذلك، عن طريق غسل ملح المنتج الثانوي وسليلوز الصوديوم. إيثر السليلوز هو مشتق مهم من السليلوز، ويمكن استخدامه على نطاق واسع في الطب والصحة، والمواد الكيميائية اليومية، والورق، والغذاء، والدواء، والبناء، والمواد وغيرها من الصناعات. ولذلك، فإن تطوير واستخدام إيثر السليلوز له أهمية إيجابية للاستخدام الشامل لموارد الكتلة الحيوية المتجددة، وتطوير مواد جديدة وتقنيات جديدة.

1. تصنيف وتحضير اثير السليولوز

ينقسم تصنيف إثيرات السليلوز عمومًا إلى أربع فئات وفقًا لخصائصها الأيونية.

1.1 إيثر السليلوز غير الأيوني

إيثر السليلوز غير الأيوني هو بشكل أساسي إيثر ألكيل السليلوز، وطريقة التحضير هي عن طريق تفاعل السليلوز وهيدروكسيد الصوديوم، ثم مع مجموعة متنوعة من المونومرات الوظيفية مثل كلوريد الميثان، وأكسيد الإيثيلين، وتفاعل أثير أكسيد البروبيلين، ثم عن طريق غسل المنتج الثانوي. للحصول على الملح وسليلوز الصوديوم. إيثر ميثيل السليلوز الرئيسي، إيثر ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز، إيثر ميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز، إيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز، إيثر سيانو إيثيل السليلوز، إيثر هيدروكسي بوتيل السليلوز. تطبيقه واسع جدا.

1.2 إيثر السليلوز الأنيوني

الأثير السليلوز الأنيوني هو أساسا كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم، كربوكسي ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز الصوديوم. طريقة التحضير هي تفاعل السليلوز مع NaOH، ثم الأثير مع حمض أحادي كلورو أسيتيك أو أكسيد الإيثيلين، وأكسيد البروبيلين، ثم غسل المنتج الثانوي بالملح وسليلوز الصوديوم للحصول على.

1.3 إيثر السليلوز الكاتيوني

يتكون إيثر السليلوز الكاتيوني بشكل أساسي من 3 – كلور – 2 – هيدروكسي بروبيل ثلاثي ميثيل كلوريد الأمونيوم إيثر السليلوز. طريقة التحضير تكون بتفاعل السليولوز مع NaOH ثم عامل الاثر الكاتيوني 3 – الكلور – 2 – هيدروكسي بروبيل ثلاثي ميثيل كلوريد الأمونيوم أو أكسيد الإيثيلين وأكسيد البروبيلين مع تفاعل الأثير ثم غسل المنتج الثانوي الملح والصوديوم. السليلوز للحصول على.

1.4 إيثر السليلوز الزويتيريوني

يحتوي إيثر السليلوز الزويترييوني على كل من المجموعات الأنيونية والمجموعات الكاتيونية على السلسلة الجزيئية، وطريقة التحضير تكون عن طريق تفاعل السليلوز وهيدروكسيد الصوديوم، ثم بحمض الكلوروسيتيك وعامل الأثير الكاتيوني 3 – الكلور – 2 تفاعل أثيرة كلوريد الأمونيوم ثلاثي ميثيل الهيدروكسي بروبيل، ثم يتم غسله. بواسطة الملح المنتج الثانوي وسليلوز الصوديوم ويتم الحصول عليها.

2.خصائص وخصائص الأثير السليلوز

2.1 ميزات المظهر

أثير السليلوز عادة ما يكون أبيض أو أبيض حليبي، لا طعم له، غير سام، مع سيولة مسحوق ليفي، سهل امتصاص الرطوبة، يذوب في الماء إلى مادة غروية مستقرة لزجة شفافة.

2.2 تشكيل الفيلم والالتصاق

إن أثير إيثر السليلوز له تأثير كبير على خصائصه، مثل قابلية الذوبان والقدرة على تشكيل الفيلم وقوة الروابط وتحمل الملح. يحتوي إيثر السليلوز على قوة ميكانيكية عالية ومرونة ومقاومة للحرارة ومقاومة للبرد، وله توافق جيد مع مجموعة متنوعة من الراتنجات والملدنات، ويمكن استخدامه لتصنيع البلاستيك والأفلام والورنيش والمواد اللاصقة واللاتكس ومواد الطلاء الصيدلانية.

2.3 الذوبان

ميثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، غير قابل للذوبان في الماء الساخن، ولكنه قابل للذوبان أيضًا في بعض المذيبات العضوية؛ ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز قابل للذوبان في الماء البارد، غير قابل للذوبان في الماء الساخن والمذيبات العضوية. ولكن عندما يتم تسخين المحلول المائي لميثيل السليلوز وميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز، فإن ميثيل السليلوز وميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز سوف يترسب. يترسب ميثيل السليلوز عند درجة حرارة 45 ~ 60 درجة مئوية، بينما يترسب ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز المختلط عند درجة حرارة 65 ~ 80 درجة مئوية. عندما تنخفض درجة الحرارة، تذوب الرواسب مرة أخرى.

هيدروكسي إيثيل السليلوز الصوديوم وكربوكسي ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز قابلان للذوبان في الماء عند أي درجة حرارة، ولكنهما غير قابلين للذوبان في المذيبات العضوية (مع استثناءات قليلة).

2.4 سماكة

يذوب إيثر السليلوز في الماء على شكل غرواني، وتعتمد لزوجته على درجة بلمرة إيثر السليلوز. يحتوي المحلول على جزيئات كبيرة من الماء. بسبب تشابك الجزيئات الكبيرة، يختلف سلوك تدفق المحلول عن سلوك السوائل النيوتونية، ولكنه يظهر سلوكًا يختلف مع تغير قوى القص. بسبب البنية الجزيئية لإيثر السليلوز، تزداد لزوجة المحلول بسرعة مع زيادة التركيز وتنخفض بسرعة مع زيادة درجة الحرارة.

2.5 التحلل

يستخدم إيثر السليلوز في المرحلة المائية. وطالما أن الماء موجود، فإن البكتيريا سوف تنمو. يؤدي نمو البكتيريا إلى إنتاج البكتيريا الإنزيمية. قامت بكتيريا الإنزيم بتكوين رابطة وحدة الجلوكوز المجففة غير المستبدلة المتاخمة لكسر إيثر السليلوز وانخفض الوزن الجزيئي للبوليمر. لذلك، إذا كان المحلول المائي لإيثر السليلوز سيتم حفظه لفترة أطول من الوقت، فيجب إضافة مادة حافظة إليه، حتى لو تم استخدام إيثر السليلوز المضاد للبكتيريا.

3.تطبيق إيثر السليلوز في الصناعة

3.1 صناعة البترول

يستخدم كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم بشكل رئيسي في استغلال النفط. يستخدم في صناعة الطين لزيادة اللزوجة وتقليل فقد الماء. يمكنها مقاومة التلوث بالملح القابل للذوبان وتحسين معدل استخلاص الزيت.

الصوديوم كربوكسي ميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز والصوديوم كربوكسي ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز هما نوع من أفضل عوامل معالجة طين الحفر وإعداد المواد السائلة المكتملة، معدل اللب العالي، مقاومة الملح، مقاومة الكالسيوم، قدرة جيدة على اللزوجة، مقاومة درجات الحرارة (160 درجة مئوية). مناسبة لتحضير المياه العذبة ومياه البحر وسوائل الحفر بالمياه المالحة المشبعة، تحت وزن كلوريد الكالسيوم يمكن خلطها في مجموعة متنوعة من الكثافات (103 ~ 1279 / سم 3) سائل الحفر، وجعلها ذات لزوجة معينة وترشيح منخفض. القدرة، اللزوجة والقدرة على الترشيح أفضل من هيدروكسي إيثيل السليلوز، وهو مادة مضافة جيدة لإنتاج النفط. يستخدم كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم على نطاق واسع في عملية الاستغلال النفطي لمشتقات السليلوز، في سائل الحفر، يتم استخدام سائل الأسمنت، سائل التكسير وتحسين إنتاج النفط، خاصة في استهلاك سائل الحفر أكبر، الإقلاع والهبوط الرئيسي الترشيح واللزوجة.

يستخدم هيدروكسي إيثيل السليلوز في عمليات الحفر والإكمال والتثبيت كمثبت لسماكة الطين. نظرًا لأن هيدروكسي إيثيل السليلوز وكربوكسيم ميثيل السليلوز الصوديوم، فإن صمغ الغوار مقارنة بتأثير سماكة جيد، ورمل التعليق، ومحتوى الملح العالي، ومقاومة جيدة للحرارة، ومقاومة صغيرة، وفقدان أقل للسوائل، وكتلة مطاطية مكسورة، وخصائص بقايا منخفضة، تم استخدامها على نطاق واسع.

3.2 صناعة البناء والطلاء

خليط ملاط ​​البناء والتجصيص: يمكن استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم كعامل مثبط، وعامل احتجاز الماء، ومثخن وموثق، ويمكن استخدامه كقاع جبس وجص سفلي أسمنتي، ومونة ومشتت لمواد تسوية الأرض، وعامل احتجاز الماء، ومثخن. إنه نوع خاص من مواد البناء وملاط التجصيص للكتل الخرسانية الهوائية المصنوعة من كربوكسي ميثيل السليلوز، والذي يمكن أن يحسن قابلية التشغيل، احتباس الماء ومقاومة التشقق للملاط وتجنب التشقق والجوف لجدار البلوك.

مواد تزيين سطح البناء: Cao Mingqian وغيره من سليلوز الميثيل مصنوع من نوع من مواد تزيين سطح البناء لحماية البيئة، وعملية إنتاجه بسيطة ونظيفة، ويمكن استخدامها للجدار عالي الجودة، وسطح البلاط الحجري، ويمكن استخدامها أيضًا للعمود ، زخرفة سطح الكمبيوتر اللوحي. Huang Jianping المصنوع من كربوكسي ميثيل السليلوز هو نوع من مانع تسرب بلاط السيراميك، الذي يتمتع بقوة ربط قوية، وقدرة تشوه جيدة، ولا ينتج تشققات أو سقوط، وتأثير جيد للماء، ولون مشرق وملون، مع تأثير زخرفي ممتاز.

التطبيق في الطلاءات: يمكن استخدام ميثيل السليلوز وهيدروكسي إيثيل السليلوز كمثبت ومكثف وعامل الاحتفاظ بالمياه لطلاءات اللاتكس، بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه أيضًا كمشتت ولزوجة وعامل تشكيل فيلم لطلاءات الأسمنت الملونة. يمكن أن تؤدي إضافة إيثر السليلوز بمواصفات ولزوجة مناسبة إلى طلاء اللاتكس إلى تحسين أداء بناء طلاء اللاتكس، ومنع التناثر، وتحسين استقرار التخزين وقوة الغطاء. المجال الاستهلاكي الرئيسي في الخارج هو طلاءات اللاتكس، لذلك، غالبًا ما تصبح منتجات إيثر السليلوز هي الخيار الأول لمثخن طلاء اللاتكس. على سبيل المثال، يمكن لإيثر ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز المعدل أن يحتفظ بالمكانة الرائدة في مثخن طلاء اللاتكس بسبب خصائصه الشاملة الجيدة. على سبيل المثال، نظرًا لأن إيثر السليلوز له خصائص هلامية حرارية فريدة وقابلية للذوبان، ومقاومة للملح، ومقاومة للحرارة، وله نشاط سطحي مناسب، فيمكن استخدامه كعامل احتباس الماء، وعامل تعليق، ومستحلب، وعامل تشكيل فيلم، ومواد تشحيم، وموثق، وتعديل ريولوجي. .

3.3 صناعة الورق

إضافات الورق الرطبة: يمكن استخدام CMC كمشتت للألياف ومحسن للورق، ويمكن إضافتها إلى اللب، لأن سليلوز كربوكسي ميثيل الصوديوم وجزيئات اللب والتعبئة لها نفس الشحنة، ويمكن أن تزيد من تكافؤ الألياف، وتحسن قوة الورق. ورق. كمعزز مضاف داخل الورقة، فإنه يزيد من تعاون الروابط بين الألياف، ويمكن أن يحسن قوة الشد، مقاومة الكسر، تساوي الورق والمؤشرات الفيزيائية الأخرى. يمكن أيضًا استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم كعامل تحجيم في اللب. بالإضافة إلى درجة التحجيم الخاصة به، يمكن استخدامه أيضًا كعامل حماية من الصنوبري وAKD وعوامل التحجيم الأخرى. يمكن أيضًا استخدام إيثر السليلوز الكاتيوني كمرشح مساعد للاحتفاظ بالورق، وتحسين معدل الاحتفاظ بالألياف الدقيقة والحشو، ويمكن استخدامه أيضًا كتعزيز للورق.

لاصق الطلاء: يستخدم في معالجة طلاء الورق اللاصق، ويمكن أن يحل محل الجبن، وهو جزء من اللاتكس، بحيث يسهل اختراق حبر الطباعة، وحافة واضحة. يمكن استخدامه أيضًا كمشتت للأصباغ ومثبت للزوجة ومثبت.

عامل تحجيم السطح: يمكن استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم كعامل تحجيم لسطح الورق، وتحسين قوة سطح الورق، مقارنة بالاستخدام الحالي لكحول البولي فينيل، ويمكن زيادة النشا المعدل بعد قوة السطح بحوالي 10٪، ويتم تقليل الجرعة بنحو 30%. إنه عامل تحجيم سطحي واعد لصناعة الورق، ويجب تطوير سلسلته من الأصناف الجديدة بشكل نشط. يتمتع إيثر السليلوز الكاتيوني بأداء أفضل لتحجيم السطح من النشا الكاتيوني، ولا يمكنه تحسين قوة سطح الورق فحسب، بل يمكنه أيضًا تحسين امتصاص الحبر للورق، وزيادة تأثير الصباغة، وهو أيضًا عامل تحجيم سطحي واعد.

3.4 صناعة النسيج

في صناعة النسيج، يمكن استخدام إيثر السليلوز كعامل تحجيم، عامل تسوية وعامل سماكة لب النسيج.

عامل التحجيم: يمكن استخدام إيثر السليلوز مثل كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم، إيثر هيدروكسي إيثيل كربوكسي ميثيل السليلوز، إيثر هيدروكسي بروبيل كربوكسي ميثيل السليلوز وأنواع أخرى كعامل تحجيم، وليس من السهل أن يتدهور ويتعفن، والطباعة والصباغة، دون إزالة الصبغة، ويمكن تعزيز الصبغة للحصول على موحدة الغروانية في الماء.

عامل التسوية: يمكن أن يعزز قوة الصبغة المحبة للماء والتناضحية، لأن تغيير اللزوجة صغير، وسهل ضبط اختلاف اللون؛ يحتوي إيثر السليلوز الكاتيوني أيضًا على تأثير الصباغة والتلوين.

عامل سماكة: يمكن استخدام كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم، إيثر هيدروكسي إيثيل كربوكسي ميثيل السليلوز، إيثر هيدروكسي بروبيل كربوكسي ميثيل السليلوز كعامل سماكة للطباعة والصباغة، مع بقايا صغيرة، وخصائص معدل اللون العالي، وهي فئة من إضافات النسيج المحتملة للغاية.

3.5 صناعة المواد الكيميائية المنزلية

اللزوجة المستقرة: يلعب ميثيل سلولوز الصوديوم في منتجات عجينة المواد الخام ذات المسحوق الصلب استقرار تعليق التشتت، في سماكة مستحضرات التجميل السائلة أو المستحلبة، والتشتت، والتجانس وغيرها من الأدوار. يمكن استخدامه كمثبت ولزوجة.

مثبت الاستحلاب: مرهم، مستحلب شامبو، عامل سماكة ومثبت. يمكن استخدام كربوكسي ميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز الصوديوم كمثبت لاصق لمعجون الأسنان، مع خصائص جيدة متغيرة الانسيابية، بحيث يتمتع معجون الأسنان بقابلية جيدة للتشكيل، وتشوه طويل الأمد، وذوق موحد وحساس. مقاومة ملح كربوكسي ميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز الصوديوم، مقاومة الأحماض متفوقة، التأثير أفضل بكثير من كربوكسي ميثيل السليلوز، يمكن استخدامه كمنظف في مادة اللزوجة، عامل منع التصاق الأوساخ.

مثخن التشتت: في إنتاج المنظفات، الاستخدام العام لكربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم كمشتت للأوساخ المنظفات المنظفات، مثخن المنظفات السائلة والمشتت.

3.6 الصناعات الدوائية والغذائية

في صناعة المستحضرات الصيدلانية، يمكن استخدام هيدروكسي بروبيل كربوكسي ميثيل السليلوز كسواغات دوائية، ويستخدم على نطاق واسع في الإطلاق الخاضع للرقابة لهيكل الدواء عن طريق الفم ومستحضرات الإطلاق المستدام، كمواد مانعة للإطلاق لتنظيم إطلاق الأدوية، كعامل إطلاق مستمر لمواد الطلاء، وكريات إطلاق مستدام ‎كبسولات مديدة المفعول. والأكثر استخداما هو ميثيل كربوكسي ميثيل السليلوز، إيثيل كربوكسي ميثيل السليلوز، مثل MC غالبا ما يستخدم في صناعة الأقراص والكبسولات، أو الأقراص المغلفة بالسكر.

يمكن استخدام درجة جودة إيثر السليلوز في صناعة المواد الغذائية، وفي مجموعة متنوعة من المواد الغذائية يكون عامل سماكة فعال، ومستحلب، ومثبت، وسواغ، وعامل الاحتفاظ بالمياه وعامل رغوة ميكانيكية. تم التعرف على ميثيل السليلوز وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز كمواد خاملة استقلابية غير ضارة. يمكن إضافة كربوكسي ميثيل السليلوز عالي النقاء (99.5٪ أو أكثر) إلى الأطعمة، مثل منتجات الحليب والقشدة والتوابل والمربيات والهلام والمعلبات وشراب المائدة والمشروبات. يمكن استخدام نقاء أكثر من 90٪ من كربوكسي ميثيل السليلوز في الجوانب المتعلقة بالأغذية، مثل تطبيقها على نقل وتخزين الفاكهة الطازجة، والغلاف البلاستيكي له تأثير حفظ جيد، وتلوث أقل، ولا ضرر، وسهل لمزايا الإنتاج الميكانيكي.

3.7 المواد الوظيفية الضوئية والكهربائية

مثبت سماكة الإلكتروليت: نظرًا للنقاء العالي لإيثر السليلوز، ومقاومة الأحماض الجيدة، ومقاومة الملح، وخاصة محتوى الحديد والمعادن الثقيلة منخفض، وبالتالي فإن الغروانية مستقرة جدًا، ومناسبة للبطارية القلوية، ومثبت سماكة المنحل بالكهرباء لبطارية الزنك والمنغنيز.

المواد البلورية السائلة: منذ عام 1976، تم العثور على أول اكتشاف لهيدروكسي بروبيل السليلوز – مرحلة طرح البلورة السائلة للنظام المائي، في محلول عضوي مناسب، يمكن أن تشكل العديد من مشتقات السليلوز بتركيزات عالية محلول متباين الخواص، على سبيل المثال، هيدروكسي بروبيل السليلوز وخلاته، بروبيونات. ، البنزوات، الفثالات، أسيتيكسي إيثيل السليلوز، هيدروكسي إيثيل السليلوز، إلخ. بالإضافة إلى تكوين محلول بلوري سائل أيوني غرواني، تظهر بعض استرات هيدروكسي بروبيل السليلوز أيضًا هذه الخاصية.

تظهر العديد من إثيرات السليلوز خصائص الكريستال السائل الحراري. يشكل أسيتيل هيدروكسي بروبيل السليلوز بلورة سائلة كوليسترولية حرارية أقل من 164 درجة مئوية. أسيتواسيتات هيدروكسي بروبيل السليلوز، ثلاثي فلورو أسيتات هيدروكسي بروبيل السليلوز، هيدروكسي بروبيل السليلوز ومشتقاته، إيثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز، ثلاثي ميثيل سيليكسيلولوز وبوتيل ثنائي ميثيل سيليكليلوز، هيبتيل السليلوز وبوتوكسي إيثيل السليلوز، هيدروكسي إيثيل السليلوز خلات، وما إلى ذلك، أظهرت جميعها بلورة سائلة كوليستيرية حرارية. بعض استرات السليلوز مثل بنزوات السليلوز، ف-ميثوكسيبنزوات و ف-ميثيلبنزوات، هيبتانات السليلوز يمكن أن تشكل بلورات سائلة كوليستيرية حرارية.

مادة العزل الكهربائي: يمكن استخدام عامل أثير سيانو إيثيل السليلوز للأكريلونيتريل، وثابت العزل الكهربائي العالي، ومعامل الفقد المنخفض، كمصفوفة راتنجية للمصابيح الفوسفورية والكهربائية وعزل المحولات.

4. الملاحظات الختامية

يعد استخدام التعديل الكيميائي للحصول على مشتقات السليلوز ذات الوظائف الخاصة طريقة فعالة لإيجاد استخدامات جديدة للسليلوز، وهو أكبر مادة عضوية طبيعية في العالم. باعتبارها واحدة من مشتقات السليلوز، تم استخدام إيثر السليلوز مثل مواد البوليمر القابلة للذوبان في الماء غير الضارة الفسيولوجية والخالية من التلوث بسبب خصائصها الممتازة، في العديد من الصناعات، وسيكون لها آفاق أوسع للتنمية.