Característiques, preparació i aplicació de l'èter de cel·lulosa a la indústria

Es van revisar els tipus, mètodes de preparació, propietats i característiques de l'èter de cel·lulosa, així com les aplicacions de l'èter de cel·lulosa en petroli, construcció, fabricació de paper, tèxtil, medicina, alimentació, materials fotoelèctrics i indústria química diària. Es van introduir algunes varietats noves de derivats de l'èter de cel·lulosa amb perspectives de desenvolupament i es van prospectar les seves perspectives d'aplicació.

Paraules clau:èter de cel·lulosa; Rendiment; Aplicació; Derivats de la cel·lulosa

La cel·lulosa és un tipus de compost de polímer natural. La seva estructura química és una macromolècula de polisacàrid amb β-glucosa anhidra com a anell base, amb un grup hidroxil primari i dos grups hidroxil secundaris a cada anell base. Per modificació química es poden obtenir una sèrie de derivats de la cel·lulosa, un d'ells és l'èter de cel·lulosa. L'èter de cel·lulosa s'obté mitjançant la reacció de la cel·lulosa i el NaOH, i després s'eteritza amb diversos monòmers funcionals com el clorur de metà, l'òxid d'etilè, l'òxid de propilè, etc., rentant la sal subproducte i la cel·lulosa sòdica. L'èter de cel·lulosa és un derivat important de la cel·lulosa, es pot utilitzar àmpliament en medicina i salut, productes químics diaris, paper, aliments, medicina, construcció, materials i altres indústries. Per tant, el desenvolupament i la utilització de l'èter de cel·lulosa té un significat positiu per a la utilització integral dels recursos renovables de biomassa, el desenvolupament de nous materials i noves tecnologies.

1. Classificació i preparació de l'èter de cel·lulosa

La classificació dels èters de cel·lulosa es divideix generalment en quatre categories segons les seves propietats iòniques.

1.1 Èter de cel·lulosa no iònic

L'èter de cel·lulosa no iònic és principalment alquil èter de cel·lulosa, el mètode de preparació és per reacció de cel·lulosa i NaOH, i després amb una varietat de monòmers funcionals com ara clorur de metà, òxid d'etilè, reacció d'eterificació d'òxid de propilè i després rentant el subproducte. sal i cel·lulosa de sodi per obtenir. El principal èter de metil cel·lulosa, èter de metil hidroxietil cel·lulosa, èter de metil hidroxipropil cel·lulosa, èter de hidroxietil cel·lulosa, èter de cianoetil cel·lulosa, èter d'hidroxibutil cel·lulosa. La seva aplicació és molt àmplia.

1.2 Èter aniònic de cel·lulosa

L'èter aniònic de cel·lulosa és principalment carboximetil cel·lulosa sòdica, carboximetil hidroxietil cel·lulosa sòdica. El mètode de preparació és mitjançant la reacció de cel·lulosa i NaOH, i després eterificar amb àcid monocloroacètic o òxid d'etilè, òxid de propilè i després rentar la sal subproducte i la cel·lulosa de sodi per obtenir.

1.3 Èter catiònic de cel·lulosa

L'èter de cel·lulosa catiònic és principalment èter de cel·lulosa de clorur de 3-clor-2-hidroxipropil trimetilamoni. El mètode de preparació és mitjançant la reacció de cel·lulosa i NaOH, i després l'agent eterificant catiònic 3 - clor - 2 - clorur d'hidroxipropil trimetilamoni o òxid d'etilè, òxid de propilè juntament amb la reacció d'eterificació, i després rentant el subproducte sal i sodi. cel·lulosa per obtenir.

1.4 Èter de cel·lulosa Zwitteriònic

L'èter de cel·lulosa zwitteriònic té grups aniònics i grups catiònics a la cadena molecular, el mètode de preparació és per reacció de cel·lulosa i NaOH, i després amb un àcid cloroacètic i un agent eterificant catiònic 3 - clor - 2 reacció d'eterificació de clorur d'hidroxipropil trimetilamoni i després rentat. com subproducte sal i cel·lulosa sòdica i obtinguda.

2.les propietats i característiques de l'èter de cel·lulosa

2.1 Característiques de l'aparença

L'èter de cel·lulosa és generalment blanc o blanc lletós, ​​insípid, no tòxic, amb fluïdesa de pols fibrosa, fàcil d'absorbir la humitat, dissolt en aigua en un col·loide estable viscós transparent.

2.2 Formació i adhesió de pel·lícules

L'eterificació de l'èter de cel·lulosa té una gran influència en les seves propietats, com ara la solubilitat, la capacitat de formació de pel·lícules, la força d'enllaç i la tolerància a la sal. L'èter de cel·lulosa té una alta resistència mecànica, flexibilitat, resistència a la calor i al fred, i té una bona compatibilitat amb una varietat de resines i plastificants, es pot utilitzar per fabricar plàstics, pel·lícules, vernissos, adhesius, làtex i materials de recobriment farmacèutics.

2.3 Solubilitat

Metilcel·lulosa soluble en aigua freda, insoluble en aigua calenta, però també soluble en alguns dissolvents orgànics; Metil hidroxietil cel·lulosa soluble en aigua freda, insoluble en aigua calenta i dissolvents orgànics. Però quan s'escalfa la solució aquosa de metil cel·lulosa i metilhidroxietilcel·lulosa, la metilcel·lulosa i la metilhidroxietilcel·lulosa precipitaran. La metil cel·lulosa va precipitar a 45 ~ 60 ℃, mentre que la metil-hidroxietilcel·lulosa eteritzada barrejada va precipitar a 65 ~ 80 ℃. Quan la temperatura baixa, els precipitats es tornen a dissoldre.

La hidroxietil cel·lulosa sòdica i la carboximetil hidroxietil cel·lulosa són solubles en aigua a qualsevol temperatura, però insolubles en dissolvents orgànics (amb algunes excepcions).

2.4 Engrossiment

L'èter de cel·lulosa es dissol en aigua en forma col·loïdal i la seva viscositat depèn del grau de polimerització de l'èter de cel·lulosa. La solució conté macromolècules d'hidratació. A causa de l'entrellat de macromolècules, el comportament de flux de la solució és diferent del dels fluids newtonians, però presenta un comportament que varia amb el canvi de les forces de tall. A causa de l'estructura macromolecular de l'èter de cel·lulosa, la viscositat de la solució augmenta ràpidament amb l'augment de la concentració i disminueix ràpidament amb l'augment de la temperatura.

2.5 Degradabilitat

L'èter de cel·lulosa s'utilitza en la fase aquosa. Mentre hi hagi aigua, els bacteris creixeran. El creixement de bacteris condueix a la producció de bacteris enzimàtics. Els bacteris enzimàtics van fer que l'enllaç de la unitat de glucosa deshidratada no substituïda adjacent a l'èter de cel·lulosa es trenqués i el pes molecular del polímer va disminuir. Per tant, si s'ha de conservar una solució aquosa d'èter de cel·lulosa durant un període de temps més llarg, cal afegir-hi un conservant, fins i tot si s'utilitza èter de cel·lulosa antibacterià.

3.l'aplicació de l'èter de cel·lulosa a la indústria

3.1 Indústria del petroli

La carboximetil cel·lulosa sòdica s'utilitza principalment en l'explotació del petroli. S'utilitza en la fabricació de fang per augmentar la viscositat i reduir la pèrdua d'aigua. Pot resistir diverses contaminacions de sal soluble i millorar la taxa de recuperació del petroli.

La carboximetil hidroxipropil cel·lulosa de sodi i la carboximetil hidroxietil cel·lulosa de sodi són una espècie de millor agent de tractament de fangs de perforació i preparació de materials fluids de finalització, alta taxa de pasta, resistència a la sal, resistència al calci, bona capacitat de viscosificació, resistència a la temperatura (160 ℃). Adequat per a la preparació d'aigua dolça, aigua de mar i líquid de perforació d'aigua salada saturat, sota el pes del clorur de calci es pot barrejar en una varietat de fluids de perforació de densitats (103 ~ 1279 / cm3) i fan que tingui una certa viscositat i una filtració baixa. capacitat, la seva viscositat i capacitat de filtració són millors que la hidroxietil cel·lulosa, és un bon additiu per a la producció d'oli. La carboximetil cel·lulosa sòdica s'utilitza àmpliament en el procés d'explotació del petroli de derivats de la cel·lulosa, s'utilitzen fluids de perforació, fluids de ciment, fluids de fracturació i millora de la producció de petroli, especialment en el consum de fluids de perforació és més gran, la filtració i viscosificació principal d'enlairament i aterratge.

La hidroxietilcel·lulosa s'utilitza en el procés de perforació, acabament i cimentació com a estabilitzador de l'espesseix del fang. Com que la hidroxietilcel·lulosa i la carboximetil cel·lulosa sòdica, la goma guar en comparació amb un bon efecte d'espessiment, sorra de suspensió, alt contingut de sal, bona resistència a la calor i poca resistència, menys pèrdua de líquid, bloc de goma trencat, característiques baixes de residus, s'ha utilitzat àmpliament.

3.2 Indústria de la construcció i revestiments

Barreja de morter d'edificació i arrebossat: la carboximetil cel·lulosa sòdica es pot utilitzar com a agent retardant, agent de retenció d'aigua, espessidor i aglutinant, es pot utilitzar com a fons de guix i guix de fons de ciment, dispersant de morter i material d'anivellament del sòl, agent de retenció d'aigua, espessidor. És una mena d'additiu especial de morter de maçoneria i arrebossat per a blocs de formigó cel·lular fet de carboximetil cel·lulosa, que pot millorar la treballabilitat, la retenció d'aigua i la resistència a les esquerdes del morter i evitar l'esquerdament i el buit de la paret del bloc.

Materials de decoració de superfícies de construcció: Cao Mingqian i altra metil cel·lulosa fetes d'una mena de materials de decoració de superfícies de construcció de protecció del medi ambient, el seu procés de producció és senzill, net, es pot utilitzar per a parets d'alt grau, superfície de rajoles de pedra, també es pot utilitzar per a columna. , decoració de la superfície de la tauleta. Huang Jianping fet de carboximetil cel·lulosa és una mena de segellador de rajoles ceràmiques, que té una forta força d'unió, bona capacitat de deformació, no produeix esquerdes i cau, bon efecte impermeable, color brillant i colorit, amb un excel·lent efecte decoratiu.

Aplicació en recobriments: la metilcel·lulosa i la hidroxietilcel·lulosa es poden utilitzar com a estabilitzador, espessidor i agent de retenció d'aigua per a recobriments de làtex, a més, també es poden utilitzar com a dispersant, viscosificant i agent de formació de pel·lícules per a recobriments de ciment de colors. L'addició d'èter de cel·lulosa amb especificacions i viscositat adequades a la pintura de làtex pot millorar el rendiment de construcció de la pintura de làtex, evitar esquitxades, millorar l'estabilitat d'emmagatzematge i la potència de la coberta. El principal camp de consum a l'estranger són els recobriments de làtex, per tant, els productes d'èter de cel·lulosa sovint es converteixen en la primera opció d'espessidor de pintura de làtex. Per exemple, l'èter de metil hidroxietil cel·lulosa modificat pot mantenir la posició de lideratge en l'espessidor de la pintura de làtex a causa de les seves bones propietats integrals. Per exemple, com que l'èter de cel·lulosa té característiques úniques de gel tèrmic i solubilitat, resistència a la sal, resistència a la calor i té una activitat superficial adequada, es pot utilitzar com a agent de retenció d'aigua, agent de suspensió, emulsionant, agent pel·lícula, lubricant, aglutinant i esmena reològica. .

3.3 Indústria paperera

Additius humits de paper: el CMC es pot utilitzar com a dispersant de fibra i potenciador de paper, es pot afegir a la polpa, perquè la carboximetil cel·lulosa de sodi i les partícules de polpa i embalatge tenen la mateixa càrrega, poden augmentar la uniformitat de la fibra, millorar la resistència de la paper. Com a reforç afegit dins del paper, augmenta la cooperació d'enllaç entre les fibres i pot millorar la resistència a la tracció, la resistència a la ruptura, la uniformitat del paper i altres índexs físics. La carboximetil cel·lulosa sòdica també es pot utilitzar com a agent d'encolat a la polpa. A més del seu propi grau de dimensionament, també es pot utilitzar com a agent protector de colofonia, AKD i altres agents de dimensionament. L'èter de cel·lulosa catiònic també es pot utilitzar com a filtre d'ajuda a la retenció de paper, millora la taxa de retenció de fibra fina i farciment, també es pot utilitzar com a reforç de paper.

Adhesiu de recobriment: s'utilitza per al processament de recobriment de l'adhesiu de recobriment de paper, pot substituir el formatge, part del làtex, de manera que la tinta d'impressió sigui fàcil de penetrar, la vora clara. També es pot utilitzar com a dispersant de pigments, viscosificant i estabilitzador.

Agent de mida superficial: la carboximetil cel·lulosa sòdica es pot utilitzar com a agent de dimensionament de la superfície del paper, millora la resistència de la superfície del paper, en comparació amb l'ús actual d'alcohol polivinílic, midó modificat després que la resistència de la superfície es pugui augmentar aproximadament un 10%, la dosi es redueix al voltant d'un 30%. És un agent de mida superficial prometedor per a la fabricació de paper, i la seva sèrie de noves varietats s'hauria de desenvolupar activament. L'èter de cel·lulosa catiònic té un millor rendiment de mida superficial que el midó catiònic, no només pot millorar la resistència superficial del paper, sinó que també pot millorar l'absorció de la tinta del paper, augmentar l'efecte de tenyit, també és un agent de mida superficial prometedor.

3.4 Indústria tèxtil

A la indústria tèxtil, l'èter de cel·lulosa es pot utilitzar com a agent d'encolat, agent d'anivellament i agent espessidor per a pasta tèxtil.

Agent de dimensionament: l'èter de cel·lulosa com la carboximetil cel·lulosa de sodi, l'èter d'hidroxietil carboximetil cel·lulosa, l'èter d'hidroxipropil carboximetil cel·lulosa i altres varietats es poden utilitzar com a agent de col·locació, i no és fàcil de deteriorar i modelar, imprimir i tenyir, sense desenganxar, promoure el colorant es pot obtenir uniforme col·loide en aigua.

Agent d'anivellament: pot millorar el poder hidròfil i osmòtic del colorant, perquè el canvi de viscositat és petit, fàcil d'ajustar la diferència de color; L'èter de cel·lulosa catiònic també té efectes tenyents i colorants.

Agent espessidor: carboximetil cel·lulosa sòdica, èter hidroxietil carboximetil cel·lulosa, èter hidroxipropil carboximetil cel·lulosa es pot utilitzar com a agent espessidor de purins d'impressió i tenyit, amb petits residus, característiques de velocitat de color alta, és una classe d'additius tèxtils molt potencials.

3.5 Indústria de productes químics per a la llar

Viscosificador estable: la metilcel·lulosa de sodi en els productes de pasta de matèria primera en pols sòlid té una estabilitat de la suspensió de dispersió, en cosmètics líquids o en emulsió, espessiment, dispersió, homogeneïtzació i altres funcions. Es pot utilitzar com a estabilitzador i viscosificador.

Estabilitzant emulsionant: fer pomada, emulsionant de xampú, espessidor i estabilitzador. La carboximetil hidroxipropil cel·lulosa de sodi es pot utilitzar com a estabilitzador adhesiu de pasta de dents, amb bones propietats tixotròpiques, de manera que la pasta de dents tingui una bona formabilitat, deformació a llarg termini, gust uniforme i delicat. Resistència a la sal de carboximetil hidroxipropil cel·lulosa de sodi, la resistència a l'àcid és superior, l'efecte és molt millor que la carboximetil cel·lulosa, es pot utilitzar com a detergent en el viscosificador, agent de prevenció de la fixació de la brutícia.

Espessidor de dispersió: en la producció de detergents, l'ús general de carboximetil cel·lulosa de sodi com a detergent detergent dispersant de brutícia, espessidor de detergent líquid i dispersant.

3.6 Indústries farmacèutiques i alimentàries

A la indústria farmacèutica, la hidroxipropil carboximetil cel·lulosa es pot utilitzar com a excipients de fàrmacs, àmpliament utilitzat en preparacions d'alliberament controlat de l'esquelet de fàrmacs orals i d'alliberament sostingut, com a material de bloqueig d'alliberament per regular l'alliberament de fàrmacs, com a material de recobriment agent d'alliberament sostingut, pellets d'alliberament sostingut. , càpsules d'alliberament sostingut. El més utilitzat és la metil carboximetil cel·lulosa, l'etil carboximetil cel·lulosa, com MC s'utilitza sovint en la fabricació de comprimits i càpsules, o comprimits recoberts de sucre.

El grau de qualitat de l'èter de cel·lulosa es pot utilitzar a la indústria alimentària, en una varietat d'aliments és un eficaç agent espessidor, emulsionant, estabilitzador, excipient, agent de retenció d'aigua i agent d'escuma mecànica. La metil cel·lulosa i la hidroxipropil metil cel·lulosa han estat reconegudes com a substàncies inerts metabòliques no perjudicials. Es pot afegir carboximetil cel·lulosa d'alta puresa (99,5% o més) als aliments, com ara productes de llet i nata, condiments, melmelades, gelees, llaunes, xarops de taula i begudes. La puresa de més del 90% de carboximetil cel·lulosa es pot utilitzar en aspectes relacionats amb els aliments, com ara el transport i l'emmagatzematge de fruita fresca, l'embolcall de plàstic té un bon efecte de conservació, menys contaminació, sense danys, avantatges de producció fàcils de mecanitzar.

3.7 Materials funcionals òptics i elèctrics

Estabilitzador d'espessiment d'electròlits: a causa de l'alta puresa de l'èter de cel·lulosa, bona resistència a l'àcid, resistència a la sal, especialment el contingut de ferro i metalls pesants és baix, de manera que el col·loide és molt estable, adequat per a piles alcalines, estabilitzador d'espessiment d'electròlits de zinc manganès.

Materials de cristall líquid: des de 1976, s'ha trobat el primer descobriment d'hidroxipropil cel·lulosa - fase de pregunta de cristall líquid del sistema d'aigua, en una solució orgànica adequada, molts derivats de cel·lulosa en alta concentració poden formar una solució anisòtropa, per exemple, hidroxipropil cel·lulosa i el seu acetat, propionat , benzoat, ftalat, acetixietil cel·lulosa, hidroxietil cel·lulosa, etc. A més de formar una solució de cristall líquid iònic col·loïdal, alguns èsters d'hidroxipropil cel·lulosa també mostren aquesta propietat.

Molts èters de cel·lulosa mostren propietats de cristall líquid termotròpic. L'acetil hidroxipropil cel·lulosa va formar un cristall líquid colestèric termogènic per sota de 164 ℃. Acetoacetat hidroxipropil cel·lulosa, trifluoroacetat hidroxipropil cel·lulosa, hidroxipropil cel·lulosa i els seus derivats, etil hidroxipropil cel·lulosa, trimetilsilicel·lulosa i butildimetilsilicel·lulosa, heptilcel·lulosa i butoxiletil cel·lulosa, hidroxietilcel·lulosa acetat, etc. Alguns èsters de cel·lulosa com el benzoat de cel·lulosa, el p-metoxibenzoat i el p-metilbenzoat, l'heptanat de cel·lulosa poden formar cristalls líquids colestèrics termogènics.

Material d'aïllament elèctric: agent eterificant de cianoetil cel·lulosa per a acrilonitril, la seva alta constant dielèctrica, baix coeficient de pèrdua, es pot utilitzar com a matriu de resina de fòsfor i làmpades electroluminescents i aïllament del transformador.

4. Observacions de cloenda

Utilitzar la modificació química per obtenir derivats de la cel·lulosa amb funcions especials és una manera eficaç de trobar nous usos per a la cel·lulosa, la matèria orgànica natural més gran del món. Com un dels derivats de la cel·lulosa, l'èter de cel·lulosa com els materials polimèrics solubles en aigua fisiològics inofensius i lliures de contaminació a causa de les seves excel·lents propietats, s'ha utilitzat en moltes indústries i tindrà una perspectiva més àmplia de desenvolupament.