Karakteristike, priprema i primena celuloznog etera u industriji

Razmotrene su vrste, metode pripreme, svojstva i karakteristike celuloznog etra, kao i primena celuloznog etra u naftnoj, građevinskoj, papirnoj, tekstilnoj, medicinskoj, prehrambenoj, fotoelektričnim materijalima i svakodnevnoj hemijskoj industriji. Uvedene su neke nove varijante derivata celuloznog etera sa perspektivom razvoja i istražena je njihova primena.

Ključne riječi:celulozni eter; Performanse; Aplikacija; Derivati ​​celuloze

Celuloza je vrsta prirodnog polimernog jedinjenja. Njegova hemijska struktura je polisaharidna makromolekula sa bezvodnom β-glukozom kao baznim prstenom, sa jednom primarnom hidroksilnom grupom i dve sekundarne hidroksilne grupe na svakom baznom prstenu. Kemijskom modifikacijom može se dobiti niz derivata celuloze, jedan od njih je celulozni eter. Eter celuloze se dobija reakcijom celuloze i NaOH, a zatim se eterizira sa različitim funkcionalnim monomerima kao što su metan hlorid, etilen oksid, propilen oksid itd., ispiranjem soli nusproizvoda i natrijum celuloze. Eter celuloze je važan derivat celuloze, može se široko koristiti u medicini i zdravstvu, dnevnoj hemijskoj, papirnoj, prehrambenoj, medicinskoj, građevinskoj, materijalnoj i drugim industrijama. Stoga razvoj i korištenje celuloznog etra ima pozitivan značaj za sveobuhvatno korištenje obnovljivih resursa biomase, razvoj novih materijala i novih tehnologija.

1. Klasifikacija i priprema celuloznog etra

Klasifikacija etera celuloze općenito je podijeljena u četiri kategorije prema njihovim ionskim svojstvima.

1.1 Nejonski eter celuloze

Nejonski eter celuloze je uglavnom celulozni alkil eter, metoda pripreme je reakcijom celuloze i NaOH, a zatim s raznim funkcionalnim monomerima kao što su metan hlorid, etilen oksid, reakcija eterifikacije propilen oksida, a zatim ispiranjem nusproizvoda soli i natrijum celuloze. Glavni eter metil celuloze, eter metil hidroksietil celuloze, eter metil hidroksipropil celuloze, eter hidroksietil celuloze, eter cijanoetil celuloze, eter hidroksibutil celuloze. Njegova primjena je vrlo široka.

1.2 Anjonski etar celuloze

Anionski eter celuloze je uglavnom natrijum karboksimetil celuloza, natrijum karboksimetil hidroksietil celuloza. Metoda pripreme je reakcijom celuloze i NaOH, a zatim se eterifikuje sa monohloroctenom kiselinom ili etilen oksidom, propilen oksidom, a zatim se ispere nusproizvodna so i natrijum celuloza da se dobije.

1.3 kationski eter celuloze

Kationski eter celuloze je uglavnom 3 – hlor – 2 – hidroksipropil trimetil amonijum hlorid celulozni eter. Metoda pripreme je reakcijom celuloze i NaOH, a zatim kationskog agensa za eterifikaciju 3 – hlor – 2 – hidroksipropil trimetil amonijum hlorid ili etilen oksid, propilen oksid zajedno sa reakcijom eterifikacije, a zatim ispiranjem nusproizvoda soli i natrijuma celulozu dobiti.

1.4. Cviterionski eter celuloze

Zwitterionski eter celuloze ima i anionske i kationske grupe na molekularnom lancu, metoda pripreme je reakcijom celuloze i NaOH, a zatim reakcijom eterifikacije hloroctenom kiselinom i kationskim eterifikujućim agensom 3 – hlor – 2 hidroksipropil trimetil amonijum hlorid, a zatim ispiranje nusproizvodom soli i natrijevom celulozom i dobivenim.

2. svojstva i karakteristike celuloznog etra

2.1 Karakteristike izgleda

Celulozni etar je uglavnom bijel ili mliječnobijel, bez ukusa, netoksičan, sa fluidnošću vlaknastog praha, lako apsorbira vlagu, otopljen u vodi u prozirni viskozni stabilni koloid.

2.2 Formiranje filma i prianjanje

Eterifikacija celuloznog etera ima veliki uticaj na njegova svojstva, kao što su rastvorljivost, sposobnost stvaranja filma, čvrstoća veze i tolerancija soli. Eter celuloze ima visoku mehaničku čvrstoću, fleksibilnost, otpornost na toplinu i hladnoću, te ima dobru kompatibilnost sa raznim smolama i plastifikatorima, može se koristiti za proizvodnju plastike, filmova, lakova, ljepila, lateksa i farmaceutskih materijala za oblaganje.

2.3 Rastvorljivost

Metil celuloza rastvorljiva u hladnoj vodi, nerastvorljiva u toploj vodi, ali i rastvorljiva u nekim organskim rastvaračima; Metil hidroksietil celuloza rastvorljiva u hladnoj vodi, nerastvorljiva u toploj vodi i organskim rastvaračima. Ali kada se vodeni rastvor metil celuloze i metil hidroksietil celuloze zagreje, metil celuloza i metil hidroksietil celuloza će se istaložiti. Metil celuloza je istaložena na 45 ~ 60 ℃, dok se mešana eterizovana metil hidroksietil celuloza istaloži na 65 ~ 80 ℃. Kada temperatura padne, talozi se ponovo otapaju.

Natrijum hidroksietil celuloza i karboksimetil hidroksietil celuloza su rastvorljive u vodi na bilo kojoj temperaturi, ali nerastvorljive u organskim rastvaračima (uz nekoliko izuzetaka).

2.4 Zgušnjavanje

Eter celuloze se rastvara u vodi u koloidnom obliku, a njegov viskozitet zavisi od stepena polimerizacije celuloznog etra. Otopina sadrži makromolekule hidratacije. Zbog isprepletenosti makromolekula, ponašanje tečenja rastvora je drugačije od ponašanja Njutnovskih fluida, ali pokazuje ponašanje koje varira sa promjenom sila smicanja. Zbog makromolekularne strukture celuloznog etera, viskoznost otopine brzo raste s povećanjem koncentracije i brzo opada s povećanjem temperature.

2.5 Razgradivost

Eter celuloze se koristi u vodenoj fazi. Sve dok je voda prisutna, bakterije će rasti. Rast bakterija dovodi do proizvodnje enzima bakterija. Bakterije enzima su učinile da se nesupstituirana dehidrirana jedinica glukoze razbije vezana uz celulozni eter i molekularna težina polimera se smanjila. Stoga, ako se vodena otopina celuloznog etera želi čuvati duže vrijeme, treba joj dodati konzervans, čak i ako se koristi antibakterijski eter celuloze.

3.primjena celuloznog etra u industriji

3.1 Naftna industrija

Natrijum karboksimetil celuloza se uglavnom koristi u eksploataciji nafte. Koristi se u proizvodnji mulja za povećanje viskoznosti i smanjenje gubitka vode. Može se oduprijeti raznim zagađenjima rastvorljivim solima i poboljšati stopu povrata ulja.

Natrijum karboksimetil hidroksipropil celuloza i natrijum karboksimetil hidroksietil celuloza su vrsta boljeg agensa za tretman isplake za bušenje i pripremu tekućih materijala za završetak, visoku brzinu pulpiranja, otpornost na soli, otpornost na kalcij, dobru sposobnost viskozifikacije, temperaturnu otpornost (160℃). Pogodan za pripremu slatke vode, morske vode i zasićene slane vode za bušenje, pod težinom kalcijum hlorida može se mešati u različite gustine (103 ~ 1279 / cm3) tečnosti za bušenje i učiniti da ima određeni viskozitet i nisku filtraciju Kapacitet, njegov viskozitet i kapacitet filtracije su bolji od hidroksietil celuloze, dobar je aditiv za proizvodnju ulja. Natrijum karboksimetil celuloza se široko koristi u procesu naftne eksploatacije derivata celuloze, u tečnosti za bušenje, tečnosti za cementiranje, tečnosti za lomljenje i poboljšanju proizvodnje nafte koriste se, posebno u potrošnji tečnosti za bušenje je veća, glavna uzletna i sletna filtracija i viskozifikacija.

Hidroksietil celuloza se koristi u procesu bušenja, završetka i cementiranja kao stabilizator zgušnjavanja isplake. Budući da se hidroksietil celuloza i natrij karboksimetil celuloza, guar guma u usporedbi s dobrim efektom zgušnjavanja, suspenzijski pijesak, visoki sadržaj soli, dobra otpornost na toplinu i mala otpornost, manji gubitak tekućine, slomljeni gumeni blok, niske karakteristike ostataka, naširoko koristi.

3.2 Građevinarstvo i industrija premaza

Dodatak malteru za građevinarstvo i malterisanje: natrijum karboksimetil celuloza može se koristiti kao sredstvo za usporavanje, sredstvo za zadržavanje vode, zgušnjivač i vezivo, može se koristiti kao malter od gipsanog i cementnog dna, disperzant materijala za malter i tlo, sredstvo za zadržavanje vode, zgušnjivač. To je vrsta specijalnog dodatka malteru za zidanje i žbukanje za blokove od gaziranog betona od karboksimetil celuloze, koji može poboljšati obradivost, zadržavanje vode i otpornost na pucanje maltera i izbjeći pucanje i udubljenje zida blokova.

Materijali za ukrašavanje građevinske površine: Cao Mingqian i druga metil celuloza napravljena od vrste materijala za ukrašavanje površine za zaštitu životne sredine, njegov proizvodni proces je jednostavan, čist, može se koristiti za visokokvalitetne zidove, površinu kamenih pločica, može se koristiti i za stubove , dekoracija površine tableta. Huang Jianping od karboksimetil celuloze je vrsta zaptivača za keramičke pločice, koji ima jaku silu vezivanja, dobru sposobnost deformacije, ne stvara pukotine i pada, dobar vodootporan efekat, svijetle i šarene boje, sa odličnim dekorativnim efektom.

Primjena u premazima: Metil celuloza i hidroksietil celuloza se mogu koristiti kao stabilizator, zgušnjivač i sredstvo za zadržavanje vode za premaze od lateksa, osim toga, mogu se koristiti i kao disperzant, viskozifikator i sredstvo za formiranje filma za obojene cementne premaze. Dodavanje celuloznog etera sa odgovarajućim specifikacijama i viskozitetom lateks boji može poboljšati performanse konstrukcije lateks boje, sprečiti prskanje, poboljšati stabilnost skladištenja i moć pokrivanja. Glavno polje potrošača u inostranstvu su premazi od lateksa, stoga proizvodi od celuloznog etera često postaju prvi izbor zgušnjivača boja od lateksa. Na primjer, modificirani metil hidroksietil celulozni eter može zadržati vodeću poziciju u zgušnjivaču lateks boje zbog svojih dobrih sveobuhvatnih svojstava. Na primjer, budući da celulozni eter ima jedinstvene karakteristike termičkog gela i topljivost, otpornost na sol, otpornost na toplinu i odgovarajuću površinsku aktivnost, može se koristiti kao sredstvo za zadržavanje vode, sredstvo za suspenziju, emulgator, agens za formiranje filma, lubrikant, vezivo i reološki amandman .

3.3 Industrija papira

Aditivi za mokri papir: CMC se može koristiti kao disperzant vlakana i pojačivač papira, može se dodati u celulozu, jer natrijum karboksimetil celuloza i pulpa i čestice pakovanja imaju isti naboj, mogu povećati ravnomernost vlakana, poboljšati čvrstoću papir. Kao pojačalo dodano unutar papira, povećava vezu između vlakana i može poboljšati vlačnu čvrstoću, otpornost na lomljenje, ravnomjernost papira i druge fizičke indekse. Natrijum karboksimetil celuloza se takođe može koristiti kao sredstvo za povećanje veličine u pulpi. Pored sopstvenog stepena dimenzionisanja, može se koristiti i kao zaštitno sredstvo za kolofonij, AKD i druga sredstva za dimenzionisanje. Kationski eter celuloze se također može koristiti kao filter za zadržavanje papira, poboljšava stopu zadržavanja finih vlakana i punila, također se može koristiti kao ojačanje papira.

Ljepilo za premazivanje: Koristi se za premazivanje preradom papira premazivanje ljepila, može zamijeniti sir, dio lateksa, tako da tiskarska boja lako prodire, čista ivica. Može se koristiti i kao disperzant pigmenta, viskozifikator i stabilizator.

Sredstvo za površinsko dimenzioniranje: Natrijum karboksimetil celuloza može se koristiti kao sredstvo za površinsko dimenzioniranje papira, poboljšava površinsku čvrstoću papira, u poređenju sa trenutnom upotrebom polivinil alkohola, modificirani škrob nakon što se površinska čvrstoća može povećati za oko 10%, doza se smanjuje za oko 30%. To je obećavajuće sredstvo za veličinu površine za proizvodnju papira, a njegove serije novih varijanti treba aktivno razvijati. Kationski eter celuloze ima bolje performanse veličine površine od kationskog škroba, ne samo da može poboljšati površinsku čvrstoću papira, već može poboljšati i apsorpciju tinte papira, povećati učinak bojenja, također je obećavajuće sredstvo za dimenzioniranje površine.

3.4 Tekstilna industrija

U tekstilnoj industriji, celulozni etar se može koristiti kao sredstvo za ljepljenje, sredstvo za izravnavanje i zgušnjavanje tekstilne pulpe.

Sredstvo za dimenzioniranje: celulozni eter kao što je natrijum karboksimetil celuloza, hidroksietil karboksimetil celulozni eter, hidroksipropil karboksimetil celulozni eter i druge varijante mogu se koristiti kao sredstvo za dimenzionisanje, a nije lako pokvariti i oblikovati, štampanje i bojenje, bez odstranjivanja boje, može se postići ujednačena boja koloida u vodi.

Sredstvo za izravnavanje: može poboljšati hidrofilnu i osmotsku moć boje, jer je promjena viskoziteta mala, lako se podešava razlika u boji; Kationski eter celuloze takođe ima efekat bojenja i bojenja.

Sredstvo za zgušnjavanje: natrijum karboksimetil celuloza, hidroksietil karboksimetil celulozni eter, hidroksipropil karboksimetil celulozni eter može se koristiti kao sredstvo za zgušnjavanje kaše za štampanje i bojenje, sa malim ostatkom, visoke karakteristike boje, je klasa veoma potencijalnih tekstilnih aditiva.

3.5 Industrija kućne hemije

Stabilni viskozifikator: Natrijeva metilceluloza u čvrstom prahu sirovina pasta proizvodi stabilnost suspenzije disperzije, u tečnoj ili emulzijskoj kozmetici zgušnjavanje, dispergiranje, homogeniziranje i druge uloge. Može se koristiti kao stabilizator i viskozifikator.

Stabilizator emulgiranja: mast, emulgator za šampon, sredstvo za zgušnjavanje i stabilizator. Natrijum karboksimetil hidroksipropil celuloza se može koristiti kao stabilizator lepka za pastu za zube, sa dobrim tiksotropnim svojstvima, tako da pasta za zube ima dobru formabilnost, dugotrajnu deformaciju, ujednačen i delikatan ukus. Otpornost na sol natrijum karboksimetil hidroksipropil celuloze, otpornost na kiseline je superiorna, učinak je daleko bolji od karboksimetil celuloze, može se koristiti kao deterdžent u viskozifikatoru, sredstvo za sprječavanje vezivanja prljavštine.

Disperzijski zgušnjivač: U proizvodnji deterdženata, opća upotreba natrijum karboksimetil celuloze kao deterdžent za deterdžent, disperzant prljavštine, tečni deterdžent za zgušnjavanje i disperzant.

3.6 Farmaceutska i prehrambena industrija

U farmaceutskoj industriji, hidroksipropil karboksimetil celuloza se može koristiti kao pomoćne tvari lijeka, široko se koristi u oralnim preparatima s kontroliranim otpuštanjem i produljenim oslobađanjem, kao materijal za blokiranje otpuštanja za reguliranje otpuštanja lijekova, kao materijal za oblaganje agens za produženo oslobađanje, pelete za produženo oslobađanje , kapsule sa produženim oslobađanjem. Najviše se koristi metil karboksimetil celuloza, etil karboksimetil celuloza, kao što je MC se često koristi u proizvodnji tableta i kapsula, ili obložene šećerom obložene tablete.

Kvalitetni razred celuloznog etera može se koristiti u prehrambenoj industriji, u raznim vrstama hrane je efikasno sredstvo za zgušnjavanje, emulgator, stabilizator, ekscipijens, sredstvo za zadržavanje vode i mehaničko sredstvo za pjenjenje. Metil celuloza i hidroksipropil metil celuloza su prepoznate kao neštetne metaboličke inertne supstance. Karboksimetil celuloza visoke čistoće (99,5% ili više) može se dodati u hranu, kao što su proizvodi od mlijeka i kreme, začini, džemovi, žele, konzerve, stolni sirupi i pića. Čistoća od više od 90% karboksimetil celuloze može se koristiti u aspektima vezanim za hranu, kao što je primjena na transport i skladištenje svježeg voća, plastična folija ima dobar učinak očuvanja, manje zagađenja, nema oštećenja, lako se mehaniziraju prednosti proizvodnje.

3.7 Optički i električni funkcionalni materijali

Stabilizator zgušnjavanja elektrolita: zbog visoke čistoće celuloznog etera, dobre otpornosti na kiseline, otpornosti na soli, posebno željeza i teških metala je nizak, tako da je koloid vrlo stabilan, pogodan za alkalnu bateriju, stabilizator za zgušnjavanje elektrolita cink manganske baterije.

Materijali s tekućim kristalima: Od 1976. godine, prvo otkriće hidroksipropil celuloze – vodeni sistem tekući kristal pita faza, pronađeno je u odgovarajućem organskom rastvoru, mnogi derivati ​​celuloze u visokoj koncentraciji mogu formirati anizotropne otopine, na primjer, hidroksipropil celuloza i njen acetat, propionat , benzoat, ftalat, acetiksietil celuloza, hidroksietil celuloza, itd. Pored formiranja koloidnog jonskog rastvora tečnih kristala, ovo svojstvo pokazuju i neki estri hidroksipropil celuloze.

Mnogi eteri celuloze pokazuju termotropna svojstva tečnih kristala. Acetil hidroksipropil celuloza formira termogeni holesterski tečni kristal ispod 164℃. Acetoacetat hidroksipropil celuloza, trifluoroacetat hidroksipropil celuloza, hidroksipropil celuloza i njeni derivati, etil hidroksipropil celuloza, trimetilsilicceluloza i butildimetilsilicceluloza, heptil celuloza i butoksiletil celuloza, tečna celuloza, hidroksietil celuloza itd. Neki esteri celuloze kao što su benzoat celuloze, p-metoksibenzoat i p-metilbenzoat, celulozni heptanat mogu formirati termogene holesterične tečne kristale.

Materijal za električnu izolaciju: cijanoetil celulozni agens za eterifikaciju akrilonitrila, njegove visoke dielektrične konstante, niskog koeficijenta gubitka, može se koristiti kao matrica smole za fosfor i elektroluminiscentne lampe i izolacija transformatora.

4. Završne riječi

Korišćenje hemijske modifikacije za dobijanje derivata celuloze sa posebnim funkcijama je efikasan način da se pronađe nova upotreba celuloze, najveće prirodne organske materije na svetu. Kao jedan od derivata celuloze, eter celuloze, kao što su fiziološki neškodljivi polimerni materijali bez zagađenja, rastvorljivi u vodi, zbog svojih odličnih svojstava, koristi se u mnogim industrijama i imaće širu perspektivu za razvoj.