Sellüloza törəmələri sellüloza polimerlərindəki hidroksil qruplarının kimyəvi reagentlərlə esterifikasiyası və ya eterləşdirilməsi yolu ilə istehsal olunur. Reaksiya məhsullarının struktur xüsusiyyətlərinə görə sellüloza törəmələrini üç kateqoriyaya bölmək olar: sellüloza efirləri, sellüloza efirləri və sellüloza efir efirləri. Əslində kommersiya olaraq istifadə olunan selüloz esterləri bunlardır: selüloz nitrat, selüloz asetat, selüloz asetat bütirat və selüloz ksantat. Sellüloza efirlərinə aşağıdakılar daxildir: metilselüloz, karboksimetilselüloz, etilselüloz, hidroksietilselüloz, siyanoetilselüloz, hidroksipropilselüloz və hidroksipropilmetilselüloz. Bundan əlavə, efir efirinin qarışıq törəmələri var.
Xüsusiyyətləri və istifadəsi Əvəzedici reagentlərin seçilməsi və proses dizaynı vasitəsilə məhsul suda, seyreltilmiş qələvi məhlulda və ya üzvi həlledicidə həll oluna bilər və ya termoplastik xüsusiyyətlərə malik ola bilər və kimyəvi liflər, filmlər, plyonka əsasları, plastiklər, izolyasiya materialları istehsalında istifadə edilə bilər. materiallar, örtüklər, məhlul, polimer dispersant, qida əlavələri və gündəlik kimyəvi məhsullar. Sellüloza törəmələrinin xassələri əvəzedicilərin təbiəti, əvəz olunan qlükoza qrupundakı üç hidroksil qrupunun DS dərəcəsi və əvəzedicilərin makromolekulyar zəncir boyunca paylanması ilə əlaqədardır. Hər üç hidroksil qrupu əvəz edildikdə (DS 3-dür), digər hallarda (homogen reaksiya və ya heterojen reaksiya) bərabər şəkildə əvəz edilmiş məhsul istisna olmaqla, reaksiyanın təsadüfi olması səbəbindən aşağıdakı üç fərqli əvəzetmə mövqeyi əldə edilir: Qarışıq məhsullar əvəz edilməmiş qlükozil qrupları: ① monoəvəz edilmiş (DS 1-dir, C, C və ya C mövqeyi əvəz edilmişdir, struktur formuluna bax sellüloza); ② əvəzsiz (DS 2, C, C, C, C Və ya C, C mövqeləri əvəz edilmişdir); ③ tam əvəzetmə (DS 3-dür). Buna görə də eyni əvəzetmə dəyərinə malik eyni sellüloza törəməsinin xassələri də tamamilə fərqli ola bilər. Məsələn, DS 2-yə birbaşa esterləşmiş sellüloza diasetat asetonda həll olunmur, lakin tam esterləşmiş selüloz triasetatın sabunlaşması nəticəsində əldə edilən sellüloz diasetat asetonda tamamilə həll oluna bilər. Əvəzetmənin bu heterojenliyi selüloz esterinin əsas qanunları və eterləşmə reaksiyaları ilə bağlıdır.
Sellüloza molekulunda selülozun esterifikasiyası və eterifikasiya reaksiyasının əsas qanunu, qlükoza qrupunda üç hidroksil qrupunun mövqeləri fərqlidir və bitişik əvəzedicilərin təsiri və sterik maneə də fərqlidir. Üç hidroksil qrupunun nisbi turşuluğu və dissosiasiya dərəcəsi aşağıdakılardır: C>C>C. Eterifikasiya reaksiyası qələvi mühitdə aparıldıqda əvvəlcə C hidroksil qrupu, sonra C hidroksil qrupu və nəhayət C əsas hidroksil qrupu reaksiya verir. Esterləşmə reaksiyası asidik mühitdə aparıldıqda, hər bir hidroksil qrupunun reaksiyasının çətinliyi eterləşmə reaksiyasının sırasına ziddir. Həcmli əvəzedici reagentlə reaksiya verdikdə, sterik maneə effekti mühüm təsirə malikdir və daha kiçik sterik maneə təsiri olan C hidroksil qrupuna C və C hidroksil qruplarına nisbətən reaksiya vermək daha asandır.
Sellüloza kristal təbii polimerdir. Esterləşmə və efirləşmə reaksiyalarının əksəriyyəti sellüloza bərk qaldıqda heterojen reaksiyalardır. Reaksiya reagentlərinin selüloz lifinə diffuziya vəziyyətinə əlçatanlıq deyilir. Kristal bölgənin molekullararası düzülüşü sıx şəkildə qurulmuşdur və reagent yalnız kristal səthə yayıla bilər. Amorf bölgədə molekullararası düzülmə boşdur və reagentlərlə asanlıqla təmasda olan, yüksək əlçatanlıq və asan reaksiya ilə daha çox sərbəst hidroksil qrupları var. Ümumiyyətlə, yüksək kristallik və böyük kristal ölçüsü olan xammallar aşağı kristallik və kiçik kristal ölçüsü olan xammal kimi reaksiya vermək asan deyil. Lakin bu, tamamilə doğru deyil, məsələn, daha aşağı kristallıq və daha kiçik kristallik olan quru viskoza liflərinin asetilləşmə dərəcəsi daha yüksək kristallıq və daha böyük kristallik olan pambıq lifindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır. Bunun səbəbi, qurutma prosesi zamanı qonşu polimerlər arasında bəzi hidrogen bağlanma nöqtələrinin əmələ gəlməsidir ki, bu da reagentlərin diffuziyasına mane olur. Yaş sellüloza xammalındakı rütubət daha böyük üzvi həlledici (məsələn, sirkə turşusu, benzol, piridin) ilə əvəz edilərsə və sonra qurudulsa, onun reaktivliyi xeyli yaxşılaşacaq, çünki qurutma həlledicini tamamilə xaric edə bilməz, bəziləri isə daha böyükdür. molekullar sellüloza xammalının "deşiklərində" tutulur və sözdə tərkibindəki sellüloza əmələ gətirir. Şişkinlik nəticəsində genişlənmiş məsafəni bərpa etmək asan deyil, bu, reagentlərin yayılmasına kömək edir və reaksiya sürətini və reaksiyanın vahidliyini artırır. Bu səbəbdən müxtəlif sellüloza törəmələrinin istehsal prosesində müvafiq şişlik müalicəsi aparılmalıdır. Adətən su, turşu və ya müəyyən konsentrasiyalı qələvi məhlulu şişkinləşdirici vasitə kimi istifadə olunur. Bundan əlavə, eyni fiziki-kimyəvi göstəricilərlə həll olunan pulpanın kimyəvi reaksiyasının çətinliyi çox vaxt çox fərqli olur ki, bu da müxtəlif növ bitkilərin və ya eyni bitkidə müxtəlif biokimyəvi və struktur funksiyaları olan hüceyrələrin morfoloji amillərindən qaynaqlanır. of. Bitki lifinin xarici təbəqəsinin ilkin divarı reagentlərin nüfuzuna mane olur və kimyəvi reaksiyaları gecikdirir, buna görə daha yaxşı reaktivliyə malik həlledici pulpa əldə etmək üçün ilkin divarı məhv etmək üçün pulpa prosesində müvafiq şərtlərdən istifadə etmək lazımdır. Məsələn, bagas pulpası viskoza pulpa istehsalında zəif reaktivliyə malik xammaldır. Viskoza (selüloz ksantat qələvi məhlulu) hazırlayarkən, pambıq linter pulpası və ağac pulpasından daha çox karbon disulfid istehlak olunur. Filtrləmə dərəcəsi digər pulpalarla hazırlanmış viskozadan daha aşağıdır. Bunun səbəbi şəkər qamışının lif hüceyrələrinin ilkin divarının adi üsullarla pulpa və qələvi sellülozun hazırlanması zamanı düzgün zədələnməməsi və saralma reaksiyasının çətinləşməsi ilə əlaqədardır.
Əvvəlcədən hidrolizə edilmiş qələvi bagas pulpa lifləri] və Şəkil 2 [qələvi hopdurulduqdan sonra pulpa lifləri] müvafiq olaraq əvvəlcədən hidrolizə edilmiş qələvi prosesdən və adi qələvi hopdurmadan sonra bagas pulpa liflərinin səthinin elektron mikroskopla skan edilmiş şəkilləridir, birincisi hələ də görünə bilər. təmiz çuxurlar; sonuncuda, qələvi məhlulun şişməsi səbəbindən çuxurlar yox olsa da, birincil divar hələ də bütün lifi əhatə edir. Əgər “ikinci hopdurma” (adi hopdurma, ardınca böyük şişkinlik effekti olan seyreltilmiş qələvi məhlulu ilə ikinci hopdurma) və ya daldırma (mexaniki üyütmə ilə birlikdə ümumi emprenye) prosesində saralma reaksiyası rəvan davam edə bilər, viskoza filtrasiya sürəti. əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır. Bunun səbəbi, yuxarıda göstərilən iki üsuldan hər ikisinin ilkin divarı soyması, reagentlərin nüfuz etməsinə şərait yaradan və reaksiya performansını yaxşılaşdıran nisbətən asan reaksiyanın daxili təbəqəsini ifşa edə bilər (Şəkil 3 [bagas pulpa lifinin ikincil emprenye edilməsi. ], Şək. Taşlama Bagasse Pulpa Lifləri]).
Son illərdə sellülozu birbaşa həll edə bilən sulu olmayan həlledici sistemlər yaranmışdır. Dimetilformamid və NO, dimetil sulfoksid və paraformaldehid və digər qarışıq həlledicilər və s. kimi sellülozun homojen reaksiyaya girməsinə şərait yaradır. Bununla belə, fazadankənar reaksiyaların yuxarıda qeyd olunan bəzi qanunları artıq tətbiq olunmur. Məsələn, asetonda həll olunan selüloz diasetat hazırlayarkən, selüloz triasetatın hidrolizindən keçmək lazım deyil, DS 2 olana qədər birbaşa esterləşə bilər.
Göndərmə vaxtı: 27 fevral 2023-cü il