Характарыстыка, атрыманне і прымяненне эфіру цэлюлозы ў прамысловасці

Былі разгледжаны тыпы, метады атрымання, уласцівасці і характарыстыкі эфіру цэлюлозы, а таксама прымяненне эфіру цэлюлозы ў нафтавай, будаўнічай, папяровай, тэкстыльнай, медыцынскай, харчовай прамысловасці, вытворчасці фотаэлектрычных матэрыялаў і штодзённай хімічнай прамысловасці. Уведзены новыя разнавіднасці эфірацэлюлозных вытворных з перспектывамі развіцця і прагледжаны перспектывы іх прымянення.

Ключавыя словы:эфір цэлюлозы; прадукцыйнасць; прымяненне; Вытворныя цэлюлозы

Цэлюлоза - гэта своеасаблівае прыроднае палімернае злучэнне. Яго хімічная структура ўяўляе сабой макрамалекулу поліцукрыду з бязводнай β-глюкозай у якасці базавага кальца, з адной першаснай гідраксільнай групай і дзвюма другаснымі гідраксільнымі групамі на кожным базавым кальцы. Шляхам хімічнай мадыфікацыі можна атрымаць шэраг вытворных цэлюлозы, адным з якіх з'яўляецца эфір цэлюлозы. Эфір цэлюлозы атрымліваюць у выніку рэакцыі цэлюлозы і NaOH, а затым этэрызуюць рознымі функцыянальнымі мономерами, такімі як хларыд метану, аксід этылену, аксід прапілену і г.д., шляхам прамывання пабочнага прадукту солі і натрыевай цэлюлозы. Эфір цэлюлозы з'яўляецца важным вытворным цэлюлозы, можа шырока выкарыстоўвацца ў медыцыне і ахове здароўя, штодзённай хімічнай, папяровай, харчовай, медыцынскай, будаўнічай, матэрыяльнай і іншых галінах прамысловасці. Такім чынам, распрацоўка і выкарыстанне эфіру цэлюлозы мае станоўчае значэнне для ўсебаковага выкарыстання аднаўляльных рэсурсаў біямасы, распрацоўкі новых матэрыялаў і новых тэхналогій.

1. Класіфікацыя і атрыманне эфіру цэлюлозы

Класіфікацыя простых эфіраў цэлюлозы звычайна дзеліцца на чатыры катэгорыі ў залежнасці ад іх іённых уласцівасцей.

1.1 Неионный эфір цэлюлозы

Неіённы эфір цэлюлозы - гэта ў асноўным алкілавы эфір цэлюлозы, спосаб атрымання - рэакцыя цэлюлозы і NaOH, а затым з рознымі функцыянальнымі мономерами, такімі як хларыд метану, аксід этылену, рэакцыя этэрыфікацыі аксіду прапілену, а затым шляхам прамывання пабочнага прадукту. солі і натрыю цэлюлозы атрымаць. Асноўны метилцеллюлозный эфір, метилгидроксиэтилцеллюлозный эфір, метилгидроксипропилцеллюлозный эфір, гидроксиэтилцеллюлозный эфір, цианоэтилцеллюлозный эфір, гидроксибутилцеллюлозный эфір. Яго прымяненне вельмі шырокае.

1.2 Аніённы эфір цэлюлозы

Аніёны эфіру цэлюлозы ў асноўным карбоксиметилцеллюлоза натрыю, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза натрыю. Метад падрыхтоўкі заключаецца ў рэакцыі цэлюлозы і NaOH, а затым этэрыфікацыі монохлоруксусной кіслатой або аксідам этылену, аксідам прапілену, а затым прамыйце соль пабочнага прадукту і натрыевую цэлюлозу, каб атрымаць.

1,3 катыённы эфір цэлюлозы

Катыённы эфір цэлюлозы - гэта ў асноўным 3 – хлор – 2 – гидроксипропилтриметиламонийхлоридный эфір цэлюлозы. Метад атрымання заключаецца ў рэакцыі цэлюлозы і NaOH, а затым катыённага этэрыфікатара 3 – хлору – 2 – гідраксіпрапілтрыметиламонія хларыду або аксіду этылену, аксіду прапілену разам з рэакцыяй этэрыфікацыі, а затым шляхам прамывання пабочнага прадукта солі і натрыю. цэлюлозы, каб атрымаць.

1.4 Цвитерионный эфір цэлюлозы

Цвітэрыённы эфір цэлюлозы мае як аніённыя, так і катыённыя групы ў малекулярным ланцугу, метад падрыхтоўкі заключаецца ў рэакцыі цэлюлозы і NaOH, а затым з дапамогай хлоруксуснай кіслаты і катыённага этэрыфікатара 3 – хлору – 2, рэакцыі этэрыфікацыі хларыду гідраксіпрапілтрыметиламонія, а затым прамываюць. пабочным прадуктам соль і натрыевая цэлюлоза і атрыманы.

2.ўласцівасці і характарыстыкі эфіру цэлюлозы

2.1 Асаблівасці знешняга выгляду

Эфір цэлюлозы, як правіла, белы або малочна-белы, безгустоўны, нетоксичный, з цякучасцю валакністага парашка, лёгка ўбірае вільгаць, раствараецца ў вадзе ў празрысты глейкі стабільны калоід.

2.2 Адукацыя і адгезія плёнкі

Этэрыфікацыя эфіру цэлюлозы мае вялікі ўплыў на яго ўласцівасці, такія як растваральнасць, здольнасць утвараць пленку, трываласць сувязі і солевынослівасць. Эфір цэлюлозы мае высокую механічную трываласць, гнуткасць, тэрмаўстойлівасць і марозаўстойлівасць, а таксама мае добрую сумяшчальнасць з рознымі смоламі і пластыфікатарамі, можа выкарыстоўвацца для вытворчасці пластмас, плёнак, лакаў, клеяў, латекса і фармацэўтычных пакрыццяў.

2.3 Растваральнасць

Метылцэлюлоза раствараецца ў халоднай вадзе, нерастваральная ў гарачай вадзе, але таксама раствараецца ў некаторых арганічных растваральніках; Метилгидроксиэтилцеллюлоза раствараецца ў халоднай вадзе, не раствараецца ў гарачай вадзе і арганічных растваральніках. Але калі водны раствор метилцеллюлозы і метилгидроксиэтилцеллюлозы награваюць, метилцеллюлоза і метилгидроксиэтилцеллюлоза будуць выпадаць у асадак. Метылавая цэлюлоза выпадае ў асадак пры 45 ~ 60 ℃, у той час як змешаная эфірызаваная метылавая гідраксіэтылавая цэлюлоза выпадае ў асадак пры 65 ~ 80 ℃. Пры паніжэнні тэмпературы асадак зноў раствараецца.

Гідраксіэтылцэлюлоза натрыю і карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза раствараюцца ў вадзе пры любой тэмпературы, але нерастваральныя ў арганічных растваральніках (за некаторымі выключэннямі).

2.4 Згушчэнне

Эфір цэлюлозы раствараецца ў вадзе ў калоіднай форме, і яго глейкасць залежыць ад ступені полімерызацыі эфіру цэлюлозы. Раствор змяшчае макрамалекулы гідратацыі. З-за заблытанасці макрамалекул паводзіны плыні раствора адрозніваюцца ад паводзін ньютанаўскіх вадкасцей, але дэманструюць паводзіны, якія змяняюцца ў залежнасці ад змены сіл зруху. З-за макрамалекулярнай структуры эфіру цэлюлозы глейкасць раствора хутка ўзрастае з павелічэннем канцэнтрацыі і хутка зніжаецца з павышэннем тэмпературы.

2.5 Раскладальнасць

У воднай фазе выкарыстоўваецца эфір цэлюлозы. Пакуль прысутнічае вада, бактэрыі будуць расці. Рост бактэрый прыводзіць да выпрацоўкі ферментных бактэрый. Ферментныя бактэрыі прымусілі незамешчаную дэгідратаваную адзінку глюкозы разарваць сувязь, прылеглую да эфіру цэлюлозы, і малекулярная маса палімера паменшылася. Такім чынам, калі водны раствор эфіру цэлюлозы захоўваецца на працягу больш доўгага перыяду часу, у яго варта дадаць кансервант, нават калі выкарыстоўваецца антыбактэрыйны эфір цэлюлозы.

3.прымяненне эфіру цэлюлозы ў прамысловасці

3.1 Нафтавая прамысловасць

Натрыевая соль карбоксиметилцеллюлозы ў асноўным выкарыстоўваецца пры здабычы нафты. Ён выкарыстоўваецца ў вытворчасці бруду для павышэння глейкасці і памяншэння страты вады. Ён можа супрацьстаяць розным забруджванням растваральнай соллю і палепшыць хуткасць здабывання нафты.

Натрыевая соль карбоксиметилгидроксипропилцеллюлозы і натрыевая соль карбоксиметил-гидроксиэтилцеллюлозы з'яўляюцца лепшым сродкам для апрацоўкі буравога раствора і падрыхтоўкай матэрыялаў вадкасці для заканчвання бурэння, высокай хуткасцю цэлюлозы, солестойкостью, кальцыеўстойлівасцю, добрай здольнасцю да глейкасці, тэрмаўстойлівасцю (160 ℃). Падыходзіць для падрыхтоўкі прэснай вады, марской вады і насычанай салёнай вады свідравога раствора, пад вагай хларыду кальцыя можа быць змешаны ў розныя шчыльнасці (103 ~ 1279 / см3) свідравога раствора, і зрабіць яго мае пэўную глейкасць і нізкую фільтрацыю. ёмістасць, яго глейкасць і фільтрацыйная здольнасць лепш, чым гидроксиэтилцеллюлоза, з'яўляецца добрым дадаткам для вытворчасці нафты. Натрыевая карбоксиметилцеллюлоза шырока выкарыстоўваецца ў працэсе здабычы нафты вытворных цэлюлозы, у свідравой вадкасці, цэментавальнай вадкасці, вадкасці для разрыву пласта і паляпшэння здабычы нафты выкарыстоўваюцца, асабліва ў буравой вадкасці спажыванне больш, асноўны ўзлёт і пасадка фільтрацыі і вязкасці.

Гідраксіэтылцэлюлоза выкарыстоўваецца ў працэсе бурэння, завяршэння і цэментавання ў якасці стабілізатара згушчэння буравага раствора. Дзякуючы гідраксіэтылцэлюлозе і натрыю карбаксіметилцэлюлозе, гуаровая камедь у параўнанні з добрым эфектам згушчэння, суспензійны пясок, высокае ўтрыманне солі, добрая тэрмаўстойлівасць і невялікая супраціўляльнасць, меншыя страты вадкасці, разбіты гумовы блок, нізкія характарыстыкі рэшткаў, шырока выкарыстоўваюцца.

3.2 Будаўніцтва і прамысловасць пакрыццяў

Дабаўка для будаўнічых і тынкавых раствораў: натрыевая соль карбоксиметилцеллюлозы можа быць выкарыстана ў якасці запавольвальніка, водаўтрымлівальніка, загушчальніка і звязальнага рэчыва, можа выкарыстоўвацца ў якасці гіпсавай і цэментавай тынкоўкі, дыспергатара раствора і матэрыялу для выраўноўвання грунту, ўтрымлівальніка вады, загушчальніка. Гэта своеасаблівая дабаўка для мураваных і тынкавых раствораў для газабетонных блокаў, вырабленых з карбоксиметилцеллюлозы, якая можа палепшыць працаздольнасць раствора, утрыманне вады і расколіны, а таксама пазбегнуць расколін і пустот ў сцяне блока.

Матэрыялы для аздаблення паверхняў будынкаў: Cao Mingqian і іншыя метылацэлюлозы, вырабленыя з матэрыялаў для аздаблення паверхняў будынкаў па ахове навакольнага асяроддзя, іх працэс вытворчасці просты, чысты, можа выкарыстоўвацца для высакаякаснай паверхні сцен, каменнай пліткі, таксама можа выкарыстоўвацца для калон , дэкор паверхні планшэта. Huang Jianping з карбаксіметылцэлюлозы - гэта свайго роду герметык для керамічнай пліткі, які валодае моцнай сілай склейвання, добрай здольнасцю да дэфармацыі, не стварае расколін і адвальвання, добры воданепранікальны эфект, яркі і маляўнічы колер, з выдатным дэкаратыўным эфектам.

Прымяненне ў пакрыццях: Метылцэлюлоза і гідраксіэтылцэлюлоза могуць быць выкарыстаны ў якасці стабілізатара, загушчальніка і ўтрымліваючага ваду агента для латексных пакрыццяў, акрамя таго, могуць таксама выкарыстоўвацца ў якасці дыспергатара, загустителя і пленкообразующего агента для каляровых цэментавых пакрыццяў. Даданне эфіру цэлюлозы з адпаведнымі спецыфікацыямі і глейкасцю ў латексную фарбу можа палепшыць будаўнічыя характарыстыкі латекснай фарбы, прадухіліць распырскванне, палепшыць стабільнасць пры захоўванні і ўкрыўную здольнасць. Асноўная сфера спажыўцоў за мяжой - гэта латексные пакрыцця, таму прадукты з эфіру цэлюлозы часта становяцца першым выбарам загушчальніка латексной фарбы. Напрыклад, мадыфікаваны метилгидроксиэтилцеллюлозный эфір можа захоўваць лідзіруючыя пазіцыі ў загушчальнікі латексной фарбы з-за яго добрых комплексных уласцівасцяў. Напрыклад, паколькі эфір цэлюлозы мае унікальныя характарыстыкі тэрмічнага геля і растваральнасць, устойлівасць да соляў, тэрмаўстойлівасць і адпаведную павярхоўную актыўнасць, яго можна выкарыстоўваць у якасці водаўтрымліваючага агента, суспензійнага агента, эмульгатара, пленкообразующего агента, змазкі, звязальнага рэчыва і рэалагічнай папраўкі. .

3.3 Папяровая прамысловасць

Вільготныя дабаўкі для паперы: КМЦ можна выкарыстоўваць у якасці дыспергатара валокнаў і ўзмацняльніка паперы, можна дадаваць у цэлюлозу, таму што натрыевая карбоксиметилцеллюлоза і часціцы цэлюлозы і ўпакоўкі маюць аднолькавы зарад, можа павялічыць роўнасць валакна, палепшыць трываласць папера. У якасці ўзмацняльніка, які дадаецца ўнутр паперы, ён павялічвае ўзаемадзеянне сувязі паміж валокнамі і можа палепшыць трываласць на разрыў, устойлівасць да разрыву, роўнасць паперы і іншыя фізічныя паказчыкі. Натрыевая соль карбоксиметилцеллюлозы можа таксама выкарыстоўвацца ў якасці праклейваючага агента ў цэлюлозе. У дадатак да ўласнай ступені праклейвання, ён таксама можа быць выкарыстаны ў якасці ахоўнага агента каніфолі, AKD і іншых праклейвальнікаў. Катыённы эфір цэлюлозы таксама можа быць выкарыстаны ў якасці фільтра, які спрыяе ўтрыманню паперы, паляпшае хуткасць утрымання тонкіх валокнаў і напаўняльніка, а таксама можа выкарыстоўвацца ў якасці ўмацавання паперы.

Пакрыццё клей: Выкарыстоўваецца для пакрыцця апрацоўкі паперы клей пакрыцця, можа замяніць сыр, частка латекса, так што друкарская фарба лёгка пранікае, выразныя краю. Ён таксама можа быць выкарыстаны ў якасці дыспергатара пігментаў, загустителя і стабілізатара.

Рэагент для праклейвання паверхні: натрыевая соль карбоксиметилцеллюлозы можа быць выкарыстана ў якасці агента для праклейвання паверхні паперы, паляпшае трываласць паверхні паперы ў параўнанні з сучасным выкарыстаннем полівінілавага спірту, мадыфікаванага крухмалу пасля таго, як трываласць паверхні можа быць павялічана прыкладна на 10%, дазоўка зніжана прыкладна на 30%. Гэта перспектыўны паверхневы праклейвальнік для вырабу паперы, і серыю новых разнавіднасцей трэба актыўна распрацоўваць. Катыённы эфір цэлюлозы мае лепшыя характарыстыкі праклейвання паверхні, чым катыённы крухмал, можа не толькі палепшыць павярхоўную трываласць паперы, але таксама можа палепшыць паглынанне чарнілаў паперы, павялічыць эфект фарбавання, таксама з'яўляецца перспектыўным агентам для праклейвання паверхні.

3.4 Тэкстыльная прамысловасць

У тэкстыльнай прамысловасці эфір цэлюлозы можна выкарыстоўваць у якасці праклейвальніка, выраўноўвальніка і загушчальніка для тэкстыльнай масы.

Праклейваючае рэчыва: эфір цэлюлозы, напрыклад, натрыевая соль карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилкарбоксиметилцеллюлозный эфір, гидроксипропилкарбоксиметилцеллюлозный эфір і іншыя разнавіднасці могуць быць выкарыстаны ў якасці праклейваючага агента, і іх няпроста пагаршаць і фармаваць, друкаваць і фарбаваць, без расклейвання, садзейнічаць аднастайнасці фарбавальніка. калоід у вадзе.

Выраўноўвае сродак: можа павысіць гідрафільныя і асматычную сілу фарбавальніка, таму што змяненне глейкасці невялікае, лёгка рэгуляваць розніцу ў колеры; Катыённы эфір цэлюлозы таксама валодае фарбуе і фарбуе дзеяннем.

Загушчальнік: натрыевая соль карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилкарбоксиметилцеллюлозный эфір, гидроксипропилкарбоксиметилцеллюлозный эфір могуць быць выкарыстаны ў якасці загушчальніка суспензіі для друку і фарбавання, з невялікім астаткам, высокай каляровай стаўкай, з'яўляецца класам вельмі патэнцыйных тэкстыльных дабавак.

3.5 Прамысловасць бытавой хіміі

Стабільны загуститель: Метылцэлюлоза натрыю ў цвёрдай парашковай сыравіннай пасце выконвае стабільнасць дысперсійнай суспензіі, у вадкай або эмульсійнай касметыцы згушчае, дысперсіруе, гамагенізуе і інш. Яго можна выкарыстоўваць як стабілізатар і загуститель.

Эмульгатор стабілізатар: зрабіць мазь, шампунь эмульгатора, загушчальнік і стабілізатар. Натрыевая карбоксиметилгидроксипропилцеллюлоза можа быць выкарыстана ў якасці стабілізатара клею для зубной пасты з добрымі тыксатропнымі ўласцівасцямі, так што зубная паста мае добрую формуемость, працяглую дэфармацыю, аднастайны і далікатны густ. Устойлівасць да соляў карбаксіметылгідраксіпрапілцэлюлозы натрыю, кіслотаўстойлівасць лепшая, эфект нашмат лепшы, чым карбаксіметылцэлюлоза, можа выкарыстоўвацца ў якасці мыйнага сродкі ў загустителе, сродкі для прадухілення наліпання бруду.

Дысперсійны загушчальнік: у вытворчасці мыйных сродкаў, агульнае выкарыстанне натрыю карбоксиметилцеллюлозы ў якасці мыйнага сродку, дыспергатара бруду, вадкага мыйнага сродку, загушчальніка і диспергатора.

3.6 Фармацэўтычная і харчовая прамысловасць

У фармацэўтычнай прамысловасці гідраксіпрапілкарбаксіметылцэлюлоза можа выкарыстоўвацца ў якасці дапаможных рэчываў для лекаў, шырока выкарыстоўваецца ў прэпаратах з кантраляваным і запаволеным вызваленнем аральнага шкілета лекаў, у якасці матэрыялу, які блакуе вылучэнне для рэгулявання вылучэння лекаў, у якасці матэрыялу для пакрыцця, для агента з запаволеным вызваленнем, у гранулах з запаволеным вызваленнем , капсулы з запаволеным вызваленнем. Найбольш шырока выкарыстоўваецца пазначаў карбоксиметилцеллюлоза, этилкарбоксиметилцеллюлоза, такія як MC часта выкарыстоўваецца ў вытворчасці таблетак і капсул, або таблетак, пакрытых цукровай абалонкай.

Высакаякасны эфір цэлюлозы можа быць выкарыстаны ў харчовай прамысловасці, у розных прадуктах харчавання з'яўляецца эфектыўным загушчальнікам, эмульгатора, стабілізатарам, дапаможным рэчывам, ўтрымліваючым ваду агентам і механічным пенаўтваральнікам. Метылцэлюлоза і гідраксіпрапілметылацэлюлоза прызнаны бяспечнымі метабалічна інертнымі рэчывамі. Карбаксіметылцэлюлозу высокай чысціні (99,5% і больш) можна дадаваць у харчовыя прадукты, такія як малако і вяршкі, прыправы, джэмы, жэле, банкі, сталовыя сіропы і напоі. Чысціня больш за 90% карбоксиметилцеллюлозы можа быць выкарыстана ў аспектах, звязаных з харчовымі прадуктамі, напрыклад, для транспарціроўкі і захоўвання свежых садавіны, поліэтыленавая плёнка мае добры эфект захавання, менш забруджвання, без пашкоджанняў, перавагі лёгкай механізацыі вытворчасці.

3.7 Аптычныя і электрычныя функцыянальныя матэрыялы

Стабілізатар згушчэння электраліта: з-за высокай чысціні эфіру цэлюлозы, добрай устойлівасці да кіслот, устойлівасці да соляў, асабліва ўтрымання жалеза і цяжкіх металаў нізкае, таму калоід вельмі стабільны, падыходзіць для шчолачных батарэй, цынкава-марганцавых батарэй, стабілізатараў для згушчэння электраліта.

Вадкакрышталічныя матэрыялы: з 1976 года першае адкрыццё гідраксіпрапілцэлюлозы - вадкакрысталічнай фазы воднай сістэмы, было знойдзена ў прыдатным арганічным растворы, многія вытворныя цэлюлозы ў высокай канцэнтрацыі могуць утвараць анізатропны раствор, напрыклад, гідраксіпрапілцэлюлоза і яе ацэтат, прапіёнат , бензаат, фталат, ацэтыксіэтылцэлюлоза, гідраксіэтылцэлюлоза і г. д. У дадатак да ўтварэння калоіднага іённага вадкакрысталічнага раствора некаторыя складаныя эфіры гідраксіпрапілцэлюлозы таксама праяўляюць гэтую ўласцівасць.

Многія эфіры цэлюлозы дэманструюць тэрматропныя вадкакрысталічныя ўласцівасці. Ацэтылгідраксіпрапілцэлюлоза ўтварае тэрмагенны халестэрычны вадкі крышталь пры тэмпературы ніжэй за 164 ℃. Ацэтаацэтат гідраксіпрапілцэлюлоза, трыфтарацэтат гідраксіпрапілцэлюлоза, гідраксіпрапілцэлюлоза і яе вытворныя, этилгидроксипропилцеллюлоза, триметилсилилцеллюлоза і бутилдиметилсилилцеллюлоза, гептылцэлюлоза і бутоксиэтилцеллюлоза, гидроксиэтилацетат цэлюлозы і г.д., усе паказалі тэрмагенны халестэрычны вадкі крышталь. Некаторыя складаныя эфіры цэлюлозы, такія як бензаат цэлюлозы, п-метоксибензоат і п-метилбензоат, гептанат цэлюлозы могуць утвараць тэрмагенныя вадкія крышталі халестэрыну.

Электрычны ізаляцыйны матэрыял: цианоэтилцеллюлоза этерифицирующий агент для акрыланітрылу, яго высокая дыэлектрычная пранікальнасць, нізкі каэфіцыент страт, можа быць выкарыстаны ў якасці фосфару і электралюмінесцэнтных лямпаў смалы матрыцы і ізаляцыі трансфарматара.

4. Заключнае слова

Выкарыстанне хімічнай мадыфікацыі для атрымання вытворных цэлюлозы са спецыяльнымі функцыямі з'яўляецца эфектыўным спосабам знайсці новыя варыянты прымянення цэлюлозы, самага вялікага натуральнага арганічнага рэчыва ў свеце. У якасці аднаго з вытворных цэлюлозы эфір цэлюлозы, такі як фізіялагічна бясшкодны, экалагічна чысты водарастваральны палімерны матэрыял, дзякуючы сваім выдатным уласцівасцям выкарыстоўваецца ў многіх галінах прамысловасці і будзе мець больш шырокія перспектывы развіцця.