Характеристики, получаване и приложение на целулозен етер в промишлеността

Бяха разгледани видовете, методите за получаване, свойствата и характеристиките на целулозния етер, както и приложенията на целулозния етер в петрола, строителството, производството на хартия, текстила, медицината, храните, фотоелектрическите материали и ежедневната химическа промишленост. Въведени са нови разновидности на производни на целулозния етер с перспективи за развитие и са проучени перспективите за тяхното приложение.

Ключови думи:целулозен етер; Изпълнение; Приложение; Целулозни производни

Целулозата е вид естествено полимерно съединение. Неговата химическа структура е полизахаридна макромолекула с безводна β-глюкоза като основен пръстен, с една първична хидроксилна група и две вторични хидроксилни групи на всеки основен пръстен. Чрез химическа модификация могат да се получат серия от целулозни производни, целулозен етер е един от тях. Целулозен етер се получава чрез реакция на целулоза и NaOH и след това се етеризира с различни функционални мономери като метан хлорид, етилен оксид, пропилей оксид и др., чрез промиване на солта на страничния продукт и натриева целулоза. Целулозният етер е важно производно на целулозата, може да се използва широко в медицината и здравеопазването, ежедневната химическа, хартиена, хранителна, медицинска, строителна, материали и други индустрии. Следователно разработването и използването на целулозен етер има положително значение за цялостното използване на възобновяеми ресурси от биомаса, разработването на нови материали и нови технологии.

1. Класификация и получаване на целулозен етер

Класификацията на целулозните етери обикновено се разделя на четири категории според техните йонни свойства.

1.1 Нейонен целулозен етер

Нейонният целулозен етер е главно целулозен алкилов етер, методът на получаване е чрез реакция на целулоза и NaOH и след това с различни функционални мономери като метан хлорид, етилен оксид, реакция на етерификация на пропилей оксид и след това чрез измиване на страничния продукт сол и натриева целулоза, за да получите. Основният метил целулозен етер, метил хидроксиетил целулозен етер, метил хидроксипропил целулозен етер, хидроксиетил целулозен етер, цианоетил целулозен етер, хидроксибутил целулозен етер. Приложението му е много широко.

1.2 Анионен целулозен етер

Анионният целулозен етер е главно натриева карбоксиметил целулоза, натриева карбоксиметил хидроксиетил целулоза. Методът на приготвяне е чрез реакция на целулоза и NaOH и след това етерифициране с монохлороцетна киселина или етилен оксид, пропилей оксид и след това измиване на солта на страничния продукт и натриева целулоза, за да се получи.

1.3 катионен целулозен етер

Катионният целулозен етер е главно 3 – хлор – 2 – хидроксипропил триметил амониев хлорид целулозен етер. Методът на приготвяне е чрез реакция на целулоза и NaOH, и след това катионен етеризиращ агент 3 – хлор – 2 – хидроксипропил триметил амониев хлорид или етилен оксид, пропилей оксид заедно с реакция на етерифициране и след това чрез промиване на страничния продукт сол и натрий целулоза за получаване.

1.4 Цвитерионен целулозен етер

Цвитерионният целулозен етер има както анионни групи, така и катионни групи в молекулната верига, методът на получаване е чрез реакция на целулоза и NaOH и след това с хлорооцетна киселина и катионен етерифициращ агент 3 – хлор – 2 реакция на етерификация на хидроксипропил триметил амониев хлорид и след това се измива страничен продукт сол и натриева целулоза и се получава.

2. свойствата и характеристиките на целулозния етер

2.1 Характеристики на външния вид

Целулозният етер обикновено е бял или млечнобял, безвкусен, нетоксичен, с течливост на влакнест прах, лесен за абсорбиране на влага, разтворен във вода в прозрачен вискозен стабилен колоид.

2.2 Образуване на филм и адхезия

Етерификацията на целулозен етер има голямо влияние върху неговите свойства, като разтворимост, способност за образуване на филм, сила на свързване и устойчивост на сол. Целулозният етер има висока механична якост, гъвкавост, устойчивост на топлина и студ и има добра съвместимост с различни смоли и пластификатори, може да се използва за производство на пластмаси, филми, лакове, лепила, латекс и фармацевтични материали за покритие.

2.3 Разтворимост

Метил целулоза, разтворима в студена вода, неразтворима в гореща вода, но също така разтворима в някои органични разтворители; Метил хидроксиетилцелулоза, разтворима в студена вода, неразтворима в гореща вода и органични разтворители. Но когато водният разтвор на метилцелулоза и метилхидроксиетилцелулоза се нагрее, метилцелулозата и метилхидроксиетилцелулозата ще се утаят. Метил целулозата се утаява при 45 ~ 60 ℃, докато смесената етеризирана метил хидроксиетил целулоза се утаява при 65 ~ 80 ℃. Когато температурата спадне, утайките се разтварят отново.

Натриевата хидроксиетил целулоза и карбоксиметил хидроксиетил целулоза са разтворими във вода при всяка температура, но неразтворими в органични разтворители (с няколко изключения).

2.4 Удебеляване

Целулозният етер се разтваря във вода в колоидна форма и неговият вискозитет зависи от степента на полимеризация на целулозния етер. Разтворът съдържа макромолекули на хидратация. Поради заплитането на макромолекулите поведението на потока на разтвора е различно от това на нютоновите течности, но проявява поведение, което варира с промяната на силите на срязване. Поради макромолекулната структура на целулозния етер, вискозитетът на разтвора нараства бързо с увеличаване на концентрацията и намалява бързо с повишаване на температурата.

2.5 Разградимост

Във водната фаза се използва целулозен етер. Докато има вода, бактериите ще растат. Растежът на бактериите води до производството на ензимни бактерии. Ензимните бактерии накараха незаместената дехидратирана глюкозна единица да се скъса, съседна на целулозния етер, и молекулното тегло на полимера намаля. Следователно, ако трябва да се съхранява воден разтвор на целулозен етер за по-дълъг период от време, към него трябва да се добави консервант, дори ако се използва антибактериален целулозен етер.

3.прилагането на целулозен етер в промишлеността

3.1 Петролна промишленост

Натриевата карбоксиметил целулоза се използва главно при експлоатацията на нефт. Използва се при производството на кал за увеличаване на вискозитета и намаляване на загубата на вода. Може да устои на различни замърсявания с разтворими соли и да подобри степента на възстановяване на маслото.

Натриевата карбоксиметил хидроксипропил целулоза и натриевата карбоксиметил хидроксиетил целулоза са един вид по-добър агент за обработка на сондажна кал и подготовка на материали за течност за завършване, висока скорост на пулпиране, устойчивост на сол, устойчивост на калций, добра способност за вискозификация, устойчивост на температура (160 ℃). Подходящ за приготвяне на сондажна течност с прясна вода, морска вода и наситена солена вода, под тежестта на калциевия хлорид може да се смесва в различни плътности (103 ~ 1279 / cm3) сондажна течност и да има определен вискозитет и ниска филтрация капацитет, неговият вискозитет и капацитет на филтриране са по-добри от хидроксиетилцелулозата, е добра добавка за производство на масло. Натриевата карбоксиметил целулоза се използва широко в процеса на петролна експлоатация на целулозни производни, в сондажна течност, циментираща течност, течност за фрактуриране и подобряване на производството на нефт се използват, особено в потреблението на сондажна течност е по-голямо, основното излитане и кацане филтриране и вискозификация.

Хидроксиетилцелулозата се използва в процеса на сондиране, завършване и циментиране като стабилизатор за сгъстяване на кал. Тъй като хидроксиетил целулоза и натриева карбоксиметил целулоза, гума гуар в сравнение с добър сгъстяващ ефект, суспензионен пясък, високо съдържание на сол, добра топлоустойчивост и малка устойчивост, по-малко загуба на течност, счупен гумен блок, ниски остатъчни характеристики, се използва широко.

3.2 Строителство и индустрия за покрития

Добавка към хоросан за строителни и мазилки: натриева карбоксиметил целулоза може да се използва като забавящ агент, агент за задържане на вода, сгъстител и свързващо вещество, може да се използва като гипсова дънна и циментова дънна мазилка, дисперсант за хоросан и изравняващ материал, агент за задържане на вода, сгъстител. Това е вид специална добавка за зидария и мазилка за газобетонни блокове, изработени от карбоксиметилцелулоза, която може да подобри обработваемостта, задържането на вода и устойчивостта на напукване на хоросана и да избегне напукването и кухата стена на блока.

Материали за декорация на строителни повърхности: Cao Mingqian и друга метил целулоза, изработени от вид материали за декорация на строителни повърхности за опазване на околната среда, производственият процес е прост, чист, може да се използва за висококачествена стена, повърхност от каменни плочки, може да се използва и за колона , декорация на повърхността на таблета. Huang Jianping, изработен от карбоксиметил целулоза, е вид уплътнител за керамични плочки, който има силна сила на свързване, добра способност за деформация, не създава пукнатини и падане, добър водоустойчив ефект, ярък и цветен цвят, с отличен декоративен ефект.

Приложение в покрития: Метилцелулозата и хидроксиетилцелулозата могат да се използват като стабилизатор, сгъстител и водозадържащ агент за латексови покрития, освен това могат да се използват като дисперсант, вискозификатор и филмообразуващ агент за цветни циментови покрития. Добавянето на целулозен етер с подходящи спецификации и вискозитет към латексовата боя може да подобри конструктивните характеристики на латексната боя, да предотврати пръскане, да подобри стабилността при съхранение и покривната способност. Основната потребителска област в чужбина са латексовите покрития, следователно продуктите от целулозен етер често се превръщат в първия избор на сгъстител за латексова боя. Например, модифицираният метилхидроксиетилцелулозен етер може да запази водещата си позиция в сгъстителя на латексната боя поради добрите си цялостни свойства. Например, тъй като целулозен етер има уникални характеристики на термичен гел и разтворимост, устойчивост на соли, устойчивост на топлина и има подходяща повърхностна активност, може да се използва като агент за задържане на вода, суспензионен агент, емулгатор, филмообразуващ агент, лубрикант, свързващо вещество и реологично изменение .

3.3 Хартиена промишленост

Мокри добавки за хартия: CMC може да се използва като диспергатор на влакна и подобрител на хартията, може да се добави към целулозата, тъй като натриевата карбоксиметил целулоза и частиците на целулозата и опаковката имат еднакъв заряд, може да увеличи равномерността на влакното, да подобри здравината на хартия. Като усилвател, добавен вътре в хартията, той увеличава взаимодействието на връзката между влакната и може да подобри якостта на опън, устойчивостта на счупване, равномерността на хартията и други физически показатели. Натриевата карбоксиметил целулоза може също да се използва като оразмеряващ агент в целулозата. В допълнение към собствената си степен на оразмеряване, той може да се използва и като защитен агент на колофон, AKD и други оразмеряващи агенти. Катионният целулозен етер може също да се използва като помощен филтър за задържане на хартия, подобрява степента на задържане на фини влакна и пълнител, може да се използва и като подсилване на хартия.

Лепило за покритие: Използва се за обработка на покритие с лепило за покритие на хартия, може да замени сиренето, част от латекса, така че печатарското мастило лесно да проникне, чист ръб. Може да се използва и като диспергиращ пигмент, вискозификатор и стабилизатор.

Повърхностен оразмеряващ агент: Натриева карбоксиметил целулоза може да се използва като оразмеряващ агент за повърхностна хартия, подобрява повърхностната якост на хартията, в сравнение с текущата употреба на поливинил алкохол, модифицирано нишесте, след като повърхностната якост може да се увеличи с около 10%, дозата се намалява с около 30%. Това е обещаващ повърхностен оразмеряващ агент за производство на хартия и неговата серия от нови разновидности трябва да се разработва активно. Катионният целулозен етер има по-добра повърхностна оразмеряваща производителност от катионното нишесте, не само може да подобри повърхностната здравина на хартията, но също така може да подобри абсорбцията на мастило от хартията, да увеличи ефекта на боядисване, също е обещаващ повърхностен оразмеряващ агент.

3.4 Текстилна промишленост

В текстилната промишленост целулозен етер може да се използва като оразмеряващ агент, изравняващ агент и сгъстител за текстилна маса.

Оразмеряващ агент: целулозен етер като натриева карбоксиметил целулоза, хидроксиетил карбоксиметил целулозен етер, хидроксипропил карбоксиметил целулозен етер и други разновидности могат да се използват като оразмеряващ агент и не е лесно да се влошат и мухъл, печат и боядисване, без обезразмеряване, насърчаване на багрилото може да получи еднакво колоид във вода.

Изравняващ агент: може да подобри хидрофилната и осмотичната сила на багрилото, тъй като промяната на вискозитета е малка, лесно се регулира цветовата разлика; Катионният целулозен етер също има боядисващ и оцветяващ ефект.

Сгъстител: натриева карбоксиметил целулоза, хидроксиетил карбоксиметил целулозен етер, хидроксипропил карбоксиметил целулозен етер могат да се използват като сгъстител на суспензия за печатане и боядисване, с малък остатък, характеристики с висока скорост на оцветяване, е клас от много потенциални текстилни добавки.

3.5 Промишленост на битовата химия

Стабилен вискозификатор: Натриевата метилцелулоза в твърди прахообразни суровини и пастообразни продукти играе стабилност на дисперсионна суспензия, в течни или емулсионни козметични продукти за сгъстяване, диспергиране, хомогенизиране и други роли. Може да се използва като стабилизатор и вискозификатор.

Емулгиращ стабилизатор: направете мехлем, емулгатор за шампоан, сгъстител и стабилизатор. Натриевата карбоксиметил хидроксипропил целулоза може да се използва като стабилизатор на лепило за паста за зъби с добри тиксотропни свойства, така че пастата за зъби да има добра формоспособност, дълготрайна деформация, равномерен и деликатен вкус. Устойчивост на сол на натриева карбоксиметил хидроксипропил целулоза, киселинна устойчивост е превъзходна, ефектът е много по-добър от карбоксиметил целулозата, може да се използва като детергент във вискозификатора, агент за предотвратяване на замърсяването.

Дисперсионен сгъстител: В производството на детергенти, общата употреба на натриева карбоксиметил целулоза като детергент, детергент за диспергиране на мръсотия, течен детергент, сгъстител и диспергатор.

3.6 Фармацевтична и хранително-вкусова промишленост

Във фармацевтичната промишленост хидроксипропил карбоксиметил целулозата може да се използва като лекарствени ексципиенти, широко използвани в препарати с контролирано освобождаване и продължително освобождаване в орален скелет на лекарства, като блокиращ освобождаването материал за регулиране на освобождаването на лекарства, като материал за покритие, агент за продължително освобождаване, пелети с продължително освобождаване , капсули с продължително освобождаване. Най-широко използваната е метил карбоксиметил целулоза, етил карбоксиметил целулоза, като MC често се използва в производството на таблетки и капсули или покрити със захар таблетки.

Качественият клас на целулозния етер може да се използва в хранително-вкусовата промишленост, в различни храни е ефективен сгъстител, емулгатор, стабилизатор, ексципиент, водозадържащ агент и механичен пенообразувател. Метилцелулозата и хидроксипропилметилцелулозата са признати за безвредни метаболитни инертни вещества. Карбоксиметил целулоза с висока чистота (99,5% или повече) може да се добавя към храни, като млечни и сметанови продукти, подправки, конфитюри, желета, консерви, трапезни сиропи и напитки. Чистотата на повече от 90% карбоксиметил целулоза може да се използва в аспекти, свързани с храните, като например прилагане при транспортиране и съхранение на пресни плодове, пластмасовата обвивка има добър ефект на запазване, по-малко замърсяване, без щети, лесни за механизирано производство предимства.

3.7 Оптични и електрически функционални материали

Стабилизатор за сгъстяване на електролита: поради високата чистота на целулозния етер, добра устойчивост на киселина, устойчивост на сол, особено съдържанието на желязо и тежки метали е ниско, така че колоидът е много стабилен, подходящ за алкална батерия, стабилизатор за сгъстяване на електролит на цинково-манганова батерия.

Материали с течни кристали: От 1976 г. първото откритие на хидроксипропил целулоза – течнокристална фаза на водна система е открита в подходящ органичен разтвор, много целулозни производни във висока концентрация могат да образуват анизотропен разтвор, например хидроксипропил целулоза и нейният ацетат, пропионат , бензоат, фталат, ацетиксиетил целулоза, хидроксиетил целулоза и др. В допълнение към образуването на колоиден йонен течнокристален разтвор, някои естери на хидроксипропил целулозата също показват това свойство.

Много целулозни етери показват свойства на термотропни течни кристали. Ацетил хидроксипропил целулоза образува термогенен холестеричен течен кристал под 164 ℃. Ацетоацетат хидроксипропил целулоза, трифлуороацетат хидроксипропил целулоза, хидроксипропил целулоза и нейните производни, етил хидроксипропил целулоза, триметилсилилцелулоза и бутилдиметилсилилцелулоза, хептил целулоза и бутоксилетил целулоза, хидроксиетил целулозен ацетат и т.н., всички показаха термогенен холестеричен течен кристал. Някои целулозни естери като целулозен бензоат, р-метоксибензоат и р-метилбензоат, целулозен хептанат могат да образуват термогенни холестерични течни кристали.

Електрически изолационен материал: цианоетилцелулозен етерифициращ агент за акрилонитрил, неговата висока диелектрична константа, нисък коефициент на загуба, може да се използва като фосфорна и електролуминисцентна лампа смола матрица и изолация на трансформатор.

4. Заключителни бележки

Използването на химическа модификация за получаване на целулозни производни със специални функции е ефективен начин за намиране на нови приложения на целулозата, най-голямата естествена органична материя в света. Като едно от производните на целулозата, целулозен етер като физиологично безвредни, незамърсяващи водоразтворими полимерни материали поради отличните си свойства се използва в много индустрии и ще има по-широка перспектива за развитие.