مشتقات إيثر السليلوز القابلة للذوبان في الماء

تم تقديم آلية التشابك ومسار وخصائص أنواع مختلفة من عوامل التشابك وإيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء. من خلال تعديل التشابك، يمكن تحسين اللزوجة والخصائص الريولوجية والذوبان والخواص الميكانيكية لإثير السليلوز القابل للذوبان في الماء بشكل كبير، وذلك لتعزيز أداء التطبيق. وفقًا للتركيب الكيميائي وخصائص الروابط المتشابكة المختلفة، تم تلخيص أنواع تفاعلات تعديل تشابك إيثر السليلوز، وتم تلخيص اتجاهات تطوير الروابط المتشابكة المختلفة في مجالات تطبيق مختلفة لإيثر السليلوز. في ضوء الأداء الممتاز لإيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء والمعدل عن طريق التشابك والدراسات القليلة في الداخل والخارج، فإن تعديل التشابك المستقبلي لإيثر السليلوز له آفاق واسعة للتنمية. هذا هو مرجع للباحثين ومؤسسات الإنتاج ذات الصلة.
الكلمات المفتاحية: تعديل التشابك؛ الأثير السليلوز. التركيب الكيميائي الذوبانية. أداء التطبيق

أثير السليلوز بسبب أدائه الممتاز، كعامل سماكة، عامل احتباس الماء، مادة لاصقة، رابط ومشتت، غروانية واقية، مثبت، عامل تعليق، مستحلب وعامل تشكيل الفيلم، يستخدم على نطاق واسع في الطلاء، البناء، البترول، المواد الكيميائية اليومية، الغذاء والطب وغيرها من الصناعات. يتضمن إيثر السليلوز بشكل أساسي ميثيل السليلوز،هيدروكسي إيثيل السليلوز,كربوكسي ميثيل السليلوز، إيثيل السليلوز، هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز وأنواع أخرى من الأثير المختلط. يتكون إيثر السليلوز من ألياف القطن أو ألياف الخشب عن طريق القلونة، والأثير، والغسيل بالطرد المركزي، والتجفيف، وإعداد عملية الطحن، واستخدام عوامل الأثير بشكل عام يستخدم ألكان مهلجن أو ألكان إيبوكسي.
ومع ذلك، في عملية تطبيق إيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء، فإن الاحتمال سوف يواجه بيئة خاصة، مثل درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والبيئة الحمضية القاعدية، والبيئة الأيونية المعقدة، وهذه البيئات سوف تسبب سماكة، والذوبان، واحتباس الماء، والالتصاق، يتأثر التعليق اللاصق والمستقر واستحلاب إيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء بشكل كبير، بل ويؤدي إلى فقدان وظائفه بالكامل.
من أجل تحسين أداء تطبيق إيثر السليلوز، من الضروري إجراء معالجة التشابك، باستخدام عوامل تشابك مختلفة، يكون أداء المنتج مختلفًا. بناءً على دراسة أنواع مختلفة من عوامل الارتباط المتشابك وطرق الارتباط الخاصة بها، جنبًا إلى جنب مع تقنية الارتباط المتشابك في عملية الإنتاج الصناعي، يناقش هذا البحث الربط المتشابك لإيثر السليلوز مع أنواع مختلفة من عوامل الارتباط المتشابك، مما يوفر مرجعًا لتعديل الارتباط المتشابك لإيثر السليلوز. .

1. مبدأ الهيكل والتشابك لأثير السليلوز

الأثير السليلوزهو نوع من مشتقات السليلوز، الذي يتم تصنيعه عن طريق تفاعل استبدال الأثير لثلاث مجموعات هيدروكسيل الكحول على جزيئات السليلوز الطبيعية وألكان مهلجنة أو إيبوكسيد ألكان. بسبب اختلاف البدائل، يختلف هيكل وخصائص إيثر السليلوز. يتضمن تفاعل التشابك لإيثر السليلوز بشكل أساسي إثير أو أسترة الـ -OH (OH على حلقة وحدة الجلوكوز أو -OH على البديل أو الكربوكسيل على البديل) وعامل الارتباط المتشابك مع مجموعات وظيفية ثنائية أو متعددة، بحيث يكون اثنان أو يتم ربط المزيد من جزيئات إيثر السليلوز معًا لتكوين بنية شبكة مكانية متعددة الأبعاد. هذا هو الأثير السليلوز المتشابك.
بشكل عام، يمكن إثير أو تشبيك إيثر السليولوز وعامل الارتباط المتشابك للمحلول المائي المحتوي على المزيد من -OH مثل HEC، HPMC، HEMC، MC وCMC. نظرًا لأن CMC يحتوي على أيونات حمض الكربوكسيل، فإن المجموعات الوظيفية في عامل الارتباط المتشابك يمكن استرته متشابكًا مع أيونات حمض الكربوكسيل.
بعد تفاعل -OH أو -COO- في جزيء إيثر السليلوز مع عامل التشابك، بسبب تقليل محتوى المجموعات القابلة للذوبان في الماء وتكوين بنية شبكية متعددة الأبعاد في المحلول، وقابلية ذوبانه، وريولوجيته، وخواصه الميكانيكية سيتم تغييرها. باستخدام عوامل تشابك مختلفة للتفاعل مع إيثر السليلوز، سيتم تحسين أداء تطبيق إيثر السليلوز. تم تحضير إيثر السليلوز المناسب للاستخدام الصناعي.

2. أنواع عوامل التشابك

2.1 عوامل تشابك الألدهيدات
تشير عوامل تشابك الألدهيد إلى المركبات العضوية التي تحتوي على مجموعة الألدهيد (-CHO)، والتي تكون نشطة كيميائيًا ويمكن أن تتفاعل مع الهيدروكسيل والأمونيا والأميد ومركبات أخرى. تشتمل عوامل تشابك الألدهيد المستخدمة في السليلوز ومشتقاته على الفورمالديهايد، والجلايوكسال، والجلوتارالدهيد، والجليسرالديهيد، وما إلى ذلك. يمكن لمجموعة الألدهيد أن تتفاعل بسهولة مع 2-OH لتكوين أسيتال تحت ظروف حمضية ضعيفة، ويكون التفاعل قابلاً للعكس. إثيرات السليلوز الشائعة المعدلة بواسطة عوامل تشابك الألدهيدات هي HEC، HPMC، HEMC، MC، CMC وإيثرات السليلوز المائية الأخرى.
يتم تشابك مجموعة ألدهيد واحدة مع مجموعتي هيدروكسيل على السلسلة الجزيئية لإيثر السليلوز، وترتبط جزيئات إيثر السليلوز من خلال تكوين الأسيتال، وتشكيل بنية فضاء شبكية، وذلك لتغيير قابلية ذوبانه. بسبب تفاعل -OH الحر بين عامل تشابك الألدهيد وإيثر السليلوز، يتم تقليل كمية المجموعات الجزيئية المحبة للماء، مما يؤدي إلى ضعف قابلية ذوبان المنتج في الماء. ولذلك، من خلال التحكم في كمية عامل التشابك، فإن التشابك المعتدل لإيثر السليلوز يمكن أن يؤخر وقت الترطيب ويمنع المنتج من الذوبان بسرعة كبيرة في المحلول المائي، مما يؤدي إلى التكتل المحلي.
يعتمد تأثير الأثير السليلوز المتشابك للألدهيد عمومًا على كمية الألدهيد، ودرجة الحموضة، وانتظام تفاعل الارتباط المتشابك، وزمن الارتباط المتشابك، ودرجة الحرارة. درجة حرارة التشابك العالية جدًا أو المنخفضة جدًا ودرجة الحموضة سوف تسبب تشابكًا لا رجعة فيه بسبب تحويل الهيمياسيتال إلى أسيتال، مما يؤدي إلى عدم ذوبان أثير السليلوز تمامًا في الماء. تؤثر كمية الألدهيد وانتظام تفاعل التشابك بشكل مباشر على درجة التشابك في إيثر السليلوز.
يعتبر الفورمالديهايد أقل استخدامًا في تشابك إيثر السليلوز بسبب سميته العالية وتقلبه العالي. في الماضي، تم استخدام الفورمالديهايد بشكل أكبر في مجال الطلاءات والمواد اللاصقة والمنسوجات، والآن يتم استبداله تدريجيًا بعوامل تشابك منخفضة السمية غير الفورمالديهايد. إن تأثير التشابك للغلوتارالدهيد أفضل من تأثير الجليوكسال، لكن له رائحة نفاذة قوية، وسعر الجلوتارالدهيد مرتفع نسبيًا. بشكل عام، في الصناعة، يتم استخدام الجليوكسال بشكل شائع لربط إيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء لتحسين قابلية ذوبان المنتجات. عموما في درجة حرارة الغرفة، ودرجة الحموضة 5 ~ 7 الظروف الحمضية الضعيفة يمكن أن تنفذ من تفاعل متشابك. بعد التشابك، سيصبح وقت الترطيب ووقت الترطيب الكامل لإثير السليلوز أطول، وسوف تضعف ظاهرة التكتل. بالمقارنة مع المنتجات غير المتشابكة، فإن قابلية ذوبان إيثر السليلوز أفضل، ولن تكون هناك منتجات غير منحلة في المحلول، مما يفضي إلى التطبيق الصناعي. عندما قام Zhang Shuangjian بتحضير هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، تم رش عامل الارتباط المتشابك جليوكسال قبل التجفيف للحصول على هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الفوري مع مشتت بنسبة 100٪، والذي لم يلتصق ببعضه البعض عند الذوبان وكان له تشتت وذوبان سريعان، مما أدى إلى حل التجميع عمليًا التطبيق وتوسيع مجال التطبيق.
في الحالة القلوية، سيتم كسر العملية العكسية لتشكيل الأسيتال، وسيتم تقصير وقت ترطيب المنتج، وسيتم استعادة خصائص ذوبان الأثير السليلوز دون تشابك. أثناء تحضير وإنتاج إيثر السليولوز، يتم عادة تفاعل الألدهيدات المتشابك بعد عملية تفاعل الأثير، إما في الطور السائل من عملية الغسيل أو في الطور الصلب بعد الطرد المركزي. بشكل عام، في عملية الغسيل، يكون انتظام رد الفعل المتشابك جيدًا، ولكن تأثير الارتباط المتشابك ضعيف. ومع ذلك، نظرًا للقيود المفروضة على المعدات الهندسية، فإن انتظام الارتباط المتبادل في الطور الصلب يكون ضعيفًا، ولكن تأثير الارتباط المتبادل أفضل نسبيًا وكمية عامل الارتباط المتبادل المستخدم صغيرة نسبيًا.
تعمل عوامل تشابك الألدهيدات على تعديل أثير السليلوز القابل للذوبان في الماء، بالإضافة إلى تحسين قابليته للذوبان، هناك أيضًا تقارير يمكن استخدامها لتحسين خواصه الميكانيكية واستقرار اللزوجة وخصائص أخرى. على سبيل المثال، استخدم Peng Zhang الجليوكسال للارتباط المتشابك مع HEC، واستكشف تأثير تركيز عامل الارتباط المتشابك، ودرجة الحموضة المتشابكة، ودرجة حرارة الارتباط المتشابك على القوة الرطبة لـ HEC. أظهرت النتائج أنه في ظل ظروف الارتباط المتشابك الأمثل، تزداد القوة الرطبة لألياف HEC بعد الارتباط المتشابك بنسبة 41.5%، ويتحسن أدائها بشكل ملحوظ. استخدم Zhang Jin راتينج الفينول القابل للذوبان في الماء، والجلوتارالدهيد، وثلاثي كلورو أسيتالديهيد لربط CMC. من خلال مقارنة الخصائص، كان محلول CMC الراتنجي الفينولي القابل للذوبان في الماء أقل انخفاضًا في اللزوجة بعد المعالجة بدرجة حرارة عالية، أي أفضل مقاومة لدرجة الحرارة.
2.2 عوامل تشابك الحمض الكربوكسيلي
تشير عوامل تشابك حمض الكربوكسيل إلى مركبات حمض متعدد الكربوكسيل، بما في ذلك حمض السكسينيك وحمض الماليك وحمض الطرطريك وحمض الستريك وغيرها من الأحماض الثنائية أو متعددة الكربوكسيل. تم استخدام الروابط المتشابكة للحمض الكربوكسيلي لأول مرة في تشابك ألياف النسيج لتحسين نعومتها. آلية التشابك هي كما يلي: تتفاعل مجموعة الكربوكسيل مع مجموعة الهيدروكسيل من جزيء السليلوز لإنتاج إيثر السليلوز المتشابك الأستر. ولش ويانغ وآخرون. كانوا أول من قام بدراسة آلية التشابك للروابط المتشابكة للحمض الكربوكسيلي. كانت عملية التشابك على النحو التالي: في ظل ظروف معينة، تم تجفيف مجموعتي حمض الكربوكسيل المتجاورتين في الروابط المتشابكة لحمض الكربوكسيل أولاً لتكوين أنهيدريد دوري، وتفاعل أنهيدريد مع OH في جزيئات السليلوز لتكوين أثير السليلوز المتشابك مع بنية مكانية للشبكة.
تتفاعل عوامل تشابك حمض الكربوكسيل بشكل عام مع إيثر السليلوز المحتوي على بدائل الهيدروكسيل. نظرًا لأن عوامل الارتباط المتشابكة للحمض الكربوكسيلي قابلة للذوبان في الماء وغير سامة، فقد تم استخدامها على نطاق واسع في دراسة الخشب والنشا والشيتوزان والسليلوز في السنوات الأخيرة.
المشتقات وغيرها من تعديل تشابك أسترة البوليمر الطبيعي، وذلك لتحسين أداء مجال تطبيقها.
هو هانتشانغ وآخرون. تم استخدام محفز هيبوفوسفيت الصوديوم لتبني أربعة أحماض متعددة الكربوكسيل ذات هياكل جزيئية مختلفة: تم استخدام حمض البروبان ثلاثي الكربوكسيل (PCA)، 1،2،3، 4-بيوتان رباعي الكربوكسيل (BTCA)، cis-CPTA، cis-CHHA (Cis-ChHA) لإنهاء الأقمشة القطنية. أظهرت النتائج أن الهيكل الدائري للنسيج القطني ذو اللمسة النهائية بحمض البولي كربوكسيليك يتمتع بأداء أفضل في استعادة التجاعيد. تعتبر جزيئات حمض الكربوكسيل الحلقي عوامل تشابك فعالة بسبب صلابتها الأكبر وتأثيرها المتشابك بشكل أفضل من جزيئات حمض الكربوكسيل التسلسلي.
وانغ جيوي وآخرون. استخدم الحمض المختلط من حامض الستريك وأنهيدريد الأسيتيك لإجراء الأسترة وتعديل التشابك للنشا. من خلال اختبار خصائص تحليل الماء وشفافية المعجون، خلصوا إلى أن النشا المتشابك المُقدر يتمتع بثبات أفضل في التجميد والذوبان، وشفافية أقل للمعجون واستقرار حراري أفضل للزوجة من النشا.
يمكن لمجموعات حمض الكربوكسيل تحسين قابليتها للذوبان والتحلل الحيوي والخواص الميكانيكية بعد تفاعل التشابك الأسترة مع -OH النشط في البوليمرات المختلفة، ومركبات حمض الكربوكسيل لها خصائص غير سامة أو منخفضة السمية، والتي لها آفاق واسعة لتعديل التشابك في الماء. إيثر السليلوز القابل للذوبان في المواد الغذائية والصيدلانية ومجالات الطلاء.
2.3 عامل تشابك مركب الايبوكسي
يحتوي عامل التشابك الإيبوكسي على مجموعتين أو أكثر من مجموعات الإيبوكسي، أو مركبات إيبوكسي تحتوي على مجموعات وظيفية نشطة. تحت تأثير المحفزات، تتفاعل مجموعات الإيبوكسي والمجموعات الوظيفية مع -OH في المركبات العضوية لتوليد جزيئات كبيرة ذات بنية شبكية. ولذلك، يمكن استخدامه لتشابك الأثير السليلوز.
يمكن تحسين اللزوجة والخواص الميكانيكية لإيثر السليلوز عن طريق التشابك الإيبوكسي. تم استخدام الإيبوكسيدات لأول مرة لمعالجة ألياف النسيج وأظهر تأثيرًا نهائيًا جيدًا. ومع ذلك، هناك تقارير قليلة عن تعديل الارتباط المتبادل لإثير السليلوز بواسطة الإيبوكسيدات. قام Hu Cheng et al بتطوير رابط متشابك جديد متعدد الوظائف لمركب الإيبوكسي: EPTA، والذي أدى إلى تحسين زاوية الاسترداد المرنة الرطبة للأقمشة الحريرية الحقيقية من 200 درجة قبل المعالجة إلى 280 درجة. علاوة على ذلك، أدت الشحنة الإيجابية للرابط المتشابك إلى زيادة كبيرة في معدل الصباغة ومعدل امتصاص الأقمشة الحريرية الحقيقية للأصباغ الحمضية. عامل التشابك المركب للإيبوكسي الذي يستخدمه Chen Xiaohui et al. : البولي إيثيلين جلايكول ديجليسيديل إيثر (PGDE) مرتبط بالجيلاتين. بعد التشابك، يتمتع الجيلاتين هيدروجيل بأداء استرداد مرن ممتاز، مع أعلى معدل استرداد مرن يصل إلى 98.03%. استنادًا إلى الدراسات التي أجريت على تعديل الارتباط المتقاطع للبوليمرات الطبيعية مثل النسيج والجيلاتين بواسطة الأكاسيد المركزية في الأدبيات، فإن تعديل الارتباط المتقاطع لإثير السليلوز مع الإيبوكسيدات له أيضًا احتمال واعد.
الإبيكلوروهدرين (المعروف أيضًا باسم الإبيكلوروهدرين) هو عامل تشابك شائع الاستخدام لمعالجة مواد البوليمر الطبيعية التي تحتوي على -OH، -NH2 ومجموعات نشطة أخرى. بعد تشابك الإبيكلوروهيدرين، سيتم تحسين اللزوجة ومقاومة الأحماض والقلويات ومقاومة درجات الحرارة ومقاومة الملح ومقاومة القص والخواص الميكانيكية للمادة. ولذلك، فإن تطبيق الإبيكلوروهدرين في تشابك إيثر السليلوز له أهمية بحثية كبيرة. على سبيل المثال، صنعت شركة Su Maoyao مادة شديدة الامتصاص باستخدام مادة CMC المتشابكة مع مادة Epiclorohydrin. ناقش تأثير بنية المادة، ودرجة الاستبدال ودرجة التشابك على خصائص الامتزاز، ووجد أن قيمة احتجاز الماء (WRV) وقيمة الاحتفاظ بالمحلول الملحي (SRV) للمنتج المصنوع من عامل تشابك بنسبة 3٪ زادت بمقدار 26 مرة و17 مرة على التوالي. عندما دينغ Changguang وآخرون. تم تحضير كربوكسي ميثيل السليلوز اللزج للغاية، وتم إضافة الإبيكلوروهيدرين بعد الأثير للتشابك. بالمقارنة، كانت لزوجة المنتج المتشابك أعلى بنسبة تصل إلى 51% من لزوجة المنتج غير المتشابك.
2.4 عوامل تشابك حمض البوريك
تشتمل عوامل التشابك البوريك بشكل أساسي على حمض البوريك، والبوراكس، والبورات، والبورات العضوية وغيرها من عوامل التشابك المحتوية على البورات. يُعتقد عمومًا أن آلية الارتباط المتشابك هي أن حمض البوريك (H3BO3) أو البورات (B4O72-) يشكل أيون رباعي هيدروكسي بورات (B(OH)4-) في المحلول، ثم يجفف مع -Oh في المركب. تكوين مركب متشابك ذو بنية شبكية.
يتم استخدام crosslinkers حمض البوريك على نطاق واسع كمواد مساعدة في الطب والزجاج والسيراميك والبترول وغيرها من المجالات. سيتم تحسين القوة الميكانيكية للمادة المعالجة بعامل التشابك بحمض البوريك، ويمكن استخدامها للتشابك مع إيثر السليلوز، وذلك لتحسين أدائها.
في ستينيات القرن العشرين، كان البورون غير العضوي (البوراكس، وحمض البوريك، ورباعي بورات الصوديوم، وما إلى ذلك) هو عامل التشابك الرئيسي المستخدم في تطوير سوائل التكسير المعتمدة على الماء في حقول النفط والغاز. كان البوراكس هو أقدم عامل تشابك تم استخدامه. نظرًا لأوجه القصور في البورون غير العضوي، مثل قصر وقت التشابك وضعف مقاومة درجات الحرارة، أصبح تطوير عامل التشابك في البورون العضوي نقطة ساخنة للبحث. بدأ البحث عن البورون العضوي في التسعينيات. نظرًا لخصائصه المتمثلة في مقاومة درجات الحرارة العالية، وسهولة كسر الغراء، والتشابك المتأخر الذي يمكن التحكم فيه، وما إلى ذلك، فقد حقق البورون العضوي تأثيرًا جيدًا للتطبيق في تكسير حقول النفط والغاز. ليو جي وآخرون. طورت عامل تشابك بوليمر يحتوي على مجموعة حمض فينيلبوريك، وعامل تشابك مختلط مع حمض الأكريليك وبوليمر بوليول مع تفاعل مجموعة إستر سكسينيميد، وتتميز المادة اللاصقة البيولوجية الناتجة بأداء شامل ممتاز، ويمكن أن تظهر التصاق جيد وخصائص ميكانيكية في بيئة رطبة، ويمكن أن تكون التصاق أكثر بساطة. يانغ يانغ وآخرون. أنتجت عامل ربط متشابك من بورون الزركونيوم المقاوم لدرجة الحرارة العالية، والذي تم استخدامه للربط المتقاطع مع سائل قاعدة هلام الجوانيدين لسائل التكسير، وحسن بشكل كبير درجة الحرارة ومقاومة القص لسائل التكسير بعد معالجة الارتباط المتقاطع. تم الإبلاغ عن تعديل إيثر كربوكسي ميثيل السليلوز بواسطة عامل تشابك حمض البوريك في سائل الحفر النفطي. بسبب بنيته الخاصة، يمكن استخدامه في الطب والبناء
تشابك الأثير السليلوز في البناء والطلاء وغيرها من المجالات.
2.5 عامل تشابك الفوسفيد
تشتمل عوامل تشابك الفوسفات بشكل أساسي على ثلاثي كلوروكسي الفوسفور (كلوريد الفوسفوسيل)، وتريميتافوسفات الصوديوم، وترايبوليفوسفيت الصوديوم، وما إلى ذلك. وتتمثل آلية الارتباط المتشابك في أن رابطة PO أو رابطة P-Cl يتم استرتها مع الجزيئي -OH في محلول مائي لإنتاج ثنائي الفوسفات، وتشكيل بنية شبكية. .
عامل تشابك الفوسفيد بسبب سمية غير سامة أو منخفضة، يستخدم على نطاق واسع في الغذاء والدواء وتعديل تشابك مادة البوليمر، مثل النشا والشيتوزان وغيرها من معالجة تشابك البوليمر الطبيعي. أظهرت النتائج أن خصائص الجلتنة والانتفاخ للنشا يمكن تغييرها بشكل كبير عن طريق إضافة كمية صغيرة من عامل التشابك الفوسفيدي. بعد تشابك النشا، تزيد درجة حرارة الجلتنة، ويتحسن ثبات العجينة، وتكون مقاومة الأحماض أفضل من النشا الأصلي، وتزداد قوة الفيلم.
هناك أيضًا العديد من الدراسات حول تشابك الشيتوزان مع عامل تشابك الفوسفيد، والذي يمكن أن يحسن قوته الميكانيكية واستقراره الكيميائي وخصائص أخرى. في الوقت الحاضر، لا توجد تقارير عن استخدام عامل تشابك الفوسفيد لعلاج تشابك إيثر السليلوز. نظرًا لأن إيثر السليلوز والنشا والشيتوزان والبوليمرات الطبيعية الأخرى تحتوي على OH أكثر نشاطًا، كما أن عامل تشابك الفوسفيد له خصائص فسيولوجية غير سامة أو منخفضة السمية، فإن تطبيقه في أبحاث تشابك إيثر السليلوز له أيضًا آفاق محتملة. مثل CMC المستخدم في الغذاء، يمكن لمجال درجة معجون الأسنان مع تعديل عامل تشابك الفوسفيد، تحسين خصائصه الريولوجية والسمكية. يمكن تحسين MC وHPMC وHEC المستخدمة في مجال الطب عن طريق عامل تشابك الفوسفيد.
2.6 عوامل التشابك الأخرى
تنتمي الألدهيدات والإيبوكسيدات وتشابك إيثر السليلوز المذكورة أعلاه إلى تشابك الأثير، وحمض الكربوكسيل وحمض البوريك وعامل تشابك الفوسفيد ينتمي إلى تشابك الأسترة. بالإضافة إلى ذلك، تشتمل عوامل التشابك المستخدمة في تشابك إيثر السليلوز أيضًا على مركبات الإيزوسيانات، ومركبات هيدروكسي ميثيل النيتروجين، ومركبات السلفهيدريل، وعوامل التشابك المعدني، وعوامل التشابك السيليكون العضوي، وما إلى ذلك. الخصائص المشتركة لبنيتها الجزيئية هي أن الجزيء يحتوي على مجموعات وظيفية متعددة من السهل التفاعل مع -OH، ويمكن أن يشكل بنية شبكة متعددة الأبعاد بعد التشابك. ترتبط خصائص منتجات الارتباط المتشابك بنوع عامل الارتباط المتشابك ودرجة الارتباط المتشابك وظروف الارتباط المتشابك.
باديت · بابين · كوندو وآخرون. يستخدم ثنائي إيزوسيانات التولوين (TDI) لتشابك ميثيل السليلوز. بعد التشابك، زادت درجة حرارة التزجج (Tg) مع زيادة النسبة المئوية لـ TDI، وتحسن ثبات المحلول المائي. يستخدم TDI أيضًا بشكل شائع لتعديل التشابك في المواد اللاصقة والطلاءات والمجالات الأخرى. بعد التعديل، سيتم تحسين خاصية اللصق ومقاومة درجات الحرارة ومقاومة الماء للفيلم. لذلك، يمكن لـ TDI تحسين أداء إيثر السليلوز المستخدم في البناء والطلاء والمواد اللاصقة عن طريق تعديل الارتباط المتشابك.
تُستخدم تقنية التشابك ثنائي الكبريتيد على نطاق واسع في تعديل المواد الطبية ولها قيمة بحثية معينة لتشابك منتجات إيثر السليلوز في مجال الطب. شو شوجون وآخرون. إلى جانب β-cyclodextrin مع المجهرية السيليكا، الشيتوزان الميركابتويل المتشابك والجلوكان من خلال طبقة القشرة المتدرجة، وإزالة المجهرية السيليكا للحصول على كبسولات نانوية متشابكة ثاني كبريتيد، والتي أظهرت ثباتًا جيدًا في محاكاة درجة الحموضة الفسيولوجية.
عوامل التشابك المعدنية هي في الأساس مركبات غير عضوية وعضوية من أيونات المعادن العالية مثل Zr(IV)، Al(III)، Ti(IV)، Cr(III) وFe(III). تتم بلمرة الأيونات المعدنية العالية لتكوين أيونات جسر الهيدروكسيل متعددة النواة من خلال الترطيب والتحلل المائي وجسر الهيدروكسيل. من المعتقد عمومًا أن الارتباط المتقاطع لأيونات المعادن عالية التكافؤ يتم بشكل أساسي من خلال أيونات سد الهيدروكسيل متعددة النوى، والتي يسهل دمجها مع مجموعات حمض الكربوكسيل لتشكيل بوليمرات ذات بنية مكانية متعددة الأبعاد. شو كاي وآخرون. دراسة الخواص الريولوجية لسلاسل Zr(IV)، وAl(III)، وTi(IV)، وCr(III)، وFe(III) المعدنية ذات السعر المرتفع والمترابطة كربوكسي ميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز (CMHPC) والثبات الحراري، وفقدان الترشيح سعة الرمل المعلقة وبقايا تكسير الغراء وتوافق الملح بعد التطبيق. أظهرت النتائج أن الرابط المعدني يمتلك الخصائص المطلوبة لعامل تدعيم سائل تكسير آبار النفط.

3. تحسين الأداء والتطوير الفني لإثير السليلوز عن طريق تعديل الارتباط المتشابك

3.1 الطلاء والبناء
يتم استخدام إيثر السليلوز بشكل رئيسي HEC وHPMC وHEMC وMC بشكل أكبر في مجال البناء والطلاء، ويجب أن يتمتع هذا النوع من إيثر السليلوز بمقاومة جيدة للماء والسماكة ومقاومة الملح ودرجة الحرارة ومقاومة القص، وغالبًا ما يستخدم في ملاط ​​الأسمنت وطلاء اللاتكس. ، لاصق بلاط السيراميك، طلاء الجدران الخارجية، ورنيش وما إلى ذلك. نظرًا للبناء ، يجب أن تتمتع متطلبات مجال الطلاء للمواد بقوة ميكانيكية جيدة وثبات ، واختيار عامل التشابك من نوع الأثير بشكل عام لتعديل التشابك بإيثر السليلوز ، مثل استخدام ألكان الإيبوكسي المهلجن ، وعامل التشابك لحمض البوريك للربط المتشابك ، يمكن أن يحسن المنتج اللزوجة ومقاومة الملح ودرجة الحرارة ومقاومة القص والخواص الميكانيكية.
3.2 مجالات الطب والغذاء والمواد الكيميائية اليومية
غالبًا ما يتم استخدام MC وHPMC وCMC في إيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء في مواد الطلاء الصيدلانية والمواد المضافة الصيدلانية بطيئة الإطلاق ومكثف المستحضرات الصيدلانية السائلة ومثبت المستحلب. يمكن أيضًا استخدام CMC كمستحلب ومكثف في الزبادي ومنتجات الألبان ومعجون الأسنان. يتم استخدام HEC وMC في المجال الكيميائي اليومي لتكثيف وتشتيت وتجانس. نظرًا لأن مجال الطب والغذاء والصف الكيميائي اليومي يحتاج إلى مواد آمنة وغير سامة، لذلك، يمكن استخدام حمض الفوسفوريك، وعامل تشابك حمض الكربوكسيل، وعامل تشابك سلفهيدريل، وما إلى ذلك، لهذا النوع من إيثر السليلوز، بعد تعديل التشابك. تحسين لزوجة المنتج والاستقرار البيولوجي وغيرها من الخصائص.
نادرًا ما يستخدم HEC في مجالات الطب والغذاء، ولكن نظرًا لأن HEC عبارة عن إيثر سليلوز غير أيوني ذو قابلية ذوبان قوية، فإنه يتمتع بمزايا فريدة مقارنة بـ MC وHPMC وCMC. وفي المستقبل، سيتم ربطها بعوامل تشابك آمنة وغير سامة، والتي سيكون لها إمكانات تطوير كبيرة في مجالات الطب والغذاء.
3.3 مناطق التنقيب عن النفط وإنتاجه
يتم استخدام CMC وإيثر السليلوز الكربوكسيلي بشكل شائع كعامل معالجة طين الحفر الصناعي، وعامل فقدان السوائل، وعامل سماكة للاستخدام. باعتباره إيثر السليلوز غير الأيوني، يستخدم HEC أيضًا على نطاق واسع في مجال التنقيب عن النفط نظرًا لتأثيره الجيد في السماكة، وقدرته القوية على تعليق الرمل واستقراره، ومقاومته للحرارة، ومحتوى الملح العالي، ومقاومة خطوط الأنابيب المنخفضة، وفقدان أقل للسوائل، والمطاط السريع. كسر وبقايا منخفضة. في الوقت الحاضر، المزيد من الأبحاث هي استخدام عوامل تشابك حمض البوريك وعوامل تشابك المعادن لتعديل CMC المستخدمة في حقل التنقيب عن النفط، وتقارير أبحاث تعديل تشابك إيثر السليلوز غير الأيوني أقل، ولكن التعديل الكاره للماء لإيثر السليلوز غير الأيوني، يُظهر أهمية كبيرة اللزوجة ودرجة الحرارة ومقاومة الملح واستقرار القص والتشتت الجيد ومقاومة التحلل المائي البيولوجي. بعد أن يتم تشابكه بواسطة حمض البوريك والمعادن والإيبوكسيد والألكانات المهلجنة الإيبوكسي وعوامل التشابك الأخرى، فإن إيثر السليلوز المستخدم في التنقيب عن النفط وإنتاجه قد أدى إلى تحسين سماكته ومقاومته للأملاح ودرجة الحرارة والاستقرار وما إلى ذلك، وهو ما له احتمال تطبيق كبير في مستقبل.
3.4 مجالات أخرى
أثير السليلوز بسبب سماكة، استحلاب، تشكيل الفيلم، حماية الغروية، الاحتفاظ بالرطوبة، الالتصاق، المضادة للحساسية وغيرها من الخصائص الممتازة، وتستخدم على نطاق واسع، بالإضافة إلى المجالات المذكورة أعلاه، وتستخدم أيضا في صناعة الورق والسيراميك وطباعة المنسوجات والصباغة، تفاعل البلمرة وغيرها من المجالات. وفقا لمتطلبات خصائص المواد في مختلف المجالات، يمكن استخدام عوامل التشابك المختلفة لتعديل التشابك لتلبية متطلبات التطبيق. بشكل عام، يمكن تقسيم إيثر السليلوز المتشابك إلى فئتين: إيثر السليلوز المتشابك الأثيري وإيثر السليلوز المتشابك الأستيري. تتفاعل الألدهيدات والإيبوكسيدات والروابط المتشابكة الأخرى مع -Oh على إيثر السليلوز لتكوين رابطة الأثير والأكسجين (-O-)، التي تنتمي إلى الروابط المتشابكة للأثير. يتفاعل حمض الكربوكسيل والفوسفيد وحمض البوريك وعوامل التشابك الأخرى مع -OH على إيثر السليلوز لتكوين روابط إستر، تنتمي إلى عوامل التشابك في الأسترة. تتفاعل مجموعة الكربوكسيل في CMC مع -OH في عامل التشابك لإنتاج إيثر السليلوز المتشابك الأستر. حاليًا، هناك عدد قليل من الأبحاث حول هذا النوع من تعديل التشابك، ولا يزال هناك مجال للتطوير في المستقبل. نظرًا لأن ثبات رابطة الأثير أفضل من ثبات رابطة الإستر، فإن إيثر السليلوز المتشابك من نوع الأثير له ثبات أقوى وخواص ميكانيكية. وفقًا لمجالات التطبيق المختلفة، يمكن اختيار عامل التشابك المناسب لتعديل التشابك بإيثر السليلوز، من أجل الحصول على منتجات تلبي احتياجات التطبيق.

4. الاستنتاج

في الوقت الحاضر، تستخدم الصناعة الجليوكسال لتشابك إيثر السليلوز، من أجل تأخير وقت الذوبان، لحل مشكلة تكتل المنتج أثناء الذوبان. يمكن لإيثر السليلوز المتشابك Glyoxal أن يغير قابلية ذوبانه فقط، ولكن ليس له تحسن واضح على الخصائص الأخرى. في الوقت الحاضر، نادرًا ما يتم دراسة استخدام عوامل تشابك أخرى غير الجليوكسال في تشابك إيثر السليلوز. نظرًا لاستخدام إيثر السليلوز على نطاق واسع في التنقيب عن النفط والبناء والطلاء والغذاء والدواء وغيرها من الصناعات، فإن ذوبانه وريولوجيته وخصائصه الميكانيكية تلعب دورًا حاسمًا في تطبيقه. من خلال تعديل الارتباط المتشابك، يمكنه تحسين أداء التطبيق في مختلف المجالات، وذلك لتلبية احتياجات التطبيق. على سبيل المثال، حمض الكربوكسيل، حمض الفوسفوريك، عامل تشابك حمض البوريك لأسترة إيثر السليلوز يمكن أن يحسن أداء تطبيقه في مجال الغذاء والدواء. ومع ذلك، لا يمكن استخدام الألدهيدات في صناعة الأغذية والأدوية بسبب سميتها الفسيولوجية. تساعد عوامل تشابك حمض البوريك والمعادن على تحسين أداء مائع تكسير النفط والغاز بعد تشابك إيثر السليلوز المستخدم في التنقيب عن النفط. يمكن لعوامل تشابك الألكيل الأخرى، مثل الإبيكلوروهيدرين، أن تحسن اللزوجة والخواص الريولوجية والخواص الميكانيكية لإيثر السليلوز. مع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا، تتحسن باستمرار متطلبات الصناعات المختلفة لخصائص المواد. من أجل تلبية متطلبات أداء إيثر السليلوز في مجالات التطبيق المختلفة، فإن البحث المستقبلي حول تشابك إيثر السليلوز له آفاق واسعة للتطوير.