Cumu fà l'etere di cellulosa?

Etere di cellulosa hè un tipu di derivati ​​​​di cellulosa ottenutu da a mudificazione di eterificazione di a cellulosa. Hè largamente utilizatu per via di u so eccellenti addensamentu, emulsificazione, sospensione, furmazione di film, colloide protettivu, ritenzione di umidità è proprietà di aderenza. Ghjoca un rolu impurtante in u sviluppu di l'ecunumia naziunale in a ricerca scientifica è i settori industriali cum'è l'alimentariu, a medicina, a fabbricazione di carta, i rivestimenti, i materiali di custruzione, a ricuperazione di l'oliu, i tessili è i cumpunenti elettronici. In questu articulu, u prugressu di ricerca di a modificazione di l'eterificazione di a cellulosa hè rivista.

Cellulosaeterehè u polimeru organicu più abbundante in a natura. Hè rinnuvevule, verde è biocompatibile. Hè una materia prima di basa impurtante per l'ingegneria chimica. Sicondu i diversi sustituenti nantu à a molécula ottenuta da a reazione di eterificazione, pò esse divisa in eteri unichi è mischiati. cellulosa eteri.Eccu noi rivista u prugressu di ricerca nantu à a sintesi di eteri singuli, cumpresi alkyl ethers, hydroxyalkyl ethers, carboxyalkyl ethers, è eteri mista.

Parolle chjave: cellulosa etere, eterificazione, etere unicu, etere mistu, prugressu di ricerca

1.Etherification reazione di cellulosa

A reazione di eterificazione di a cellulosa etere hè a reazione di derivatizazione di cellulosa più impurtante. L'eterificazione di a cellulosa hè una seria di derivati ​​pruduciuti da a reazzione di gruppi idrossilici nantu à catene moleculari di cellulosa cù agenti alchilanti in cundizioni alkaline. Ci sò parechji tippi di prudutti di cellulosa etere, chì ponu esse divisi in ethers singuli è eteri mischiati sicondu i diversi sustituenti nantu à e molécule ottenute da a reazzione di eterificazione. L'eteri singuli ponu esse divisi in eteri alchilici, eteri idrossialchilici è eteri carbossialchilici, è eteri misti riferite à eteri cù dui o più gruppi cunnessi in a struttura molekulari. Trà i prudutti di l'etere di cellulosa, a carboxymethyl cellulosa (CMC), l'hydroxyethyl cellulosa (HEC), l'hydroxypropyl cellulosa (HPC), l'hydroxypropyl metil cellulosa (HPMC) sò rapprisentati, trà i quali Certi prudutti sò stati cummercializati.

2.Sintesi di l'etere di cellulosa

2.1 Sintesi di un solu etere

I singoli eteri includono eteri alchilici (come etilcellulosa, propilcellulosa, fenilcellulosa, cianoetilcellulosa, ecc.), eteri idrossialchilici (come idrossimetilcellulosa, idrossietilcellulosa, ecc.), eteri carbossialchilici (come carbossimetilcellulosa, carbossimetilcellulosa, ecc.) ecc.).

2.1.1 Sintesi di eteri alchilici

Berglund et al anu trattatu prima a cellulosa cù una suluzione di NaOH aghjuntu à u cloru di etile, dopu aghjunghjenu chlorur di metile à una temperatura di 65 °C.°C à 90°C è una prissioni di 3bar à 15bar, è hà reagitu per pruduce etere di metilcellulosa. Stu metudu pò esse assai efficaci Per ottene eteri di metilcellulosa soluble in acqua cù diversi gradi di sustituzzioni.

L'etilcellulosa hè un granule o polveru termoplasticu biancu. Commodities generale cuntenenu 44% ~ 49% etoxy. Soluble in a maiò parte di i solventi organici, insoluble in acqua. a polpa o linters di cuttuni cù 40% ~ 50% solu suluzione aquosa d'idrossidu di sodiu, è a cellulosa alkalizzata hè stata etossilata cù chlorure d'etile per pruduce cellulosa etil. hà sintetizatu bè l'etilcellulosa (EC) cun un cuntenutu etossi di 43,98% per un metudu in un passu, reagendu a cellulosa cù l'eccessu di cloruru d'etile è l'idrossidu di sodiu, utilizendu toluene cum'è diluente. Toluene hè stata utilizata com'è diluente in l'esperimentu. Durante a reazzione di eterificazione, ùn pò micca solu prumove a diffusione di u cloru di etile à a cellulosa alkalina, ma ancu dissolve a cellulosa etil altamente sustituita. Duranti a reazzione, a parte senza reazione pò esse continuamente esposta, facennu l'agente di eterificazione Hè faciule d'invasione, perchè a reazzione di etilazione cambia da heterogeneous à homogeneous, è a distribuzione di sustituenti in u pruduttu hè più uniforme.

hà utilizatu bromuru di etile cum'è agenti di eterificazione è tetraidrofuranu cum'è diluente per sintetizà etil cellulosa (EC), è hà carattarizatu a struttura di u produttu per spettroscopia infrared, resonanza magnetica nucleare è cromatografia di permeazione di gel. Hè calculatu chì u gradu di sustituzione di l'etil cellulosa sintetizzata hè di circa 2,5, a distribuzione di massa molekulari hè stretta, è hà una bona solubilità in solventi organici.

cyanoethyl cellulosa (CEC) à traversu i metudi homogeneous è heterogeneous utilizendu cellulosa cù differente gradi di polymerization cum'è materie prime, è priparatu densu materiali membrana CEC da suluzione suluzione è pressing calda. I membrani CEC porosi sò stati preparati da a tecnulugia di separazione di fasi indotta da solventi (NIPS), è i materiali di membrana nanocomposite di titanate di bario / cianoetil cellulosa (BT / CEC) sò stati preparati da a tecnulugia NIPS, è e so strutture è e so proprietà sò state studiate.

Adupratu u solvente di cellulosa auto-sviluppatu (soluzione alkali / urea) cum'è u mediu di reazzione per sintetizà omogeneamente cyanoethyl cellulosa (CEC) cù acrilonitrile cum'è agenti di eterificazione, è hà realizatu ricerche nantu à a struttura, proprietà è applicazioni di u pruduttu. studià in prufundità. È cuntrullendu diverse cundizioni di reazione, una seria di CEC cù valori DS chì varieghja da 0,26 à 1,81 pò esse ottenuta.

2.1.2 Sintesi di eteri idrossialchilici

Fan Junlin et al anu preparatu hydroxyethyl cellulosa (HEC) in un reactor 500 L cù u cuttuni raffinatu cum'è materia prima è 87,7% isopropanol-acqua cum'è solvente per alkalizazione in un passu, neutralizazione step-by-step è eterificazione step-by-step. . I risultati anu dimustratu chì l'hydroxyethyl cellulosa (HEC) preparatu hà avutu una sustituzione molare MS di 2.2-2.9, righjunghjendu u listessu standard di qualità cum'è u pruduttu Dows 250 HEC di qualità cummerciale cù una sustituzione molare di 2.2-2.4. L'usu di l'HEC in a produzzione di vernice di lattice pò migliurà e proprietà di furmazione di film è di livellu di a pittura di lattice.

Liu Dan è altri anu discututu a preparazione di sali d'ammoniu quaternariu cationic hydroxyethyl cellulosa da u metudu semi-seccu di hydroxyethyl cellulosa (HEC) è 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride (GTA) sottu l'azzione di catalisi alkali. cundizioni etere. L'effettu di l'aghjunzione di l'idrossietil cellulosa cationicu à a carta hè statu investigatu. I risultati spirimintali mostranu chì: in a polpa di legnu bleached, quandu u gradu di sustituzione di l'etere di cellulosa hydroxyethyl cationicu hè 0,26, u tassu di ritenzione tutale aumenta da 9%, è a tarifa di filtrazione di l'acqua aumenta di 14%; in a polpa di legnu duru bleached, quandu Quandu a quantità di l'etere di cellulosa hydroxyethyl cationic hè 0,08% di a fibra di polpa, hà un effettu di rinforzu significativu in carta; u più grande u gradu di sustituzione di l'etere di cellulosa cationica, u più grande a densità di carica cationica, è u megliu l'effettu di rinfurzà.

Zhanhong usa u metudu di sintesi in fase liquida per preparà cellulosa idrossietil cun un valore di viscosità di 5.×104 mPa·s o più è un valore di cendra di menu di 0,3% à traversu u prucessu di dui passi di alkalization è etherification. Dui metudi di alkalization sò stati usati. U primu mètudu hè di utilizà l'acetone cum'è diluente. A materia prima di cellulosa hè direttamente basata in una certa cuncintrazione di suluzione acquosa d'idrossidu di sodiu. Dopu chì a reazione di basificazione hè stata realizata, un agentu di eterificazione hè aghjuntu per realizà direttamente a reazione di eterificazione. U sicondu mètudu hè chì a materia prima di cellulosa hè alkalizzata in una suluzione aquosa di l'idrossidu di sodiu è urea, è a cellulosa alcalina preparata da stu metudu deve esse spressu per sguassà l'excedente di lye prima di a reazzione di eterificazione. I risultati spirimintali mostranu chì fattori cum'è a quantità di diluente selezziunata, a quantità di l'ossidu di etilene aghjuntu, u tempu d'alkalizazione, a temperatura è u tempu di a prima reazzione, è a temperatura è u tempu di a seconda reazzione anu una grande influenza nantu à u funziunamentu. di u pruduttu.

Xu Qin et al. realizatu a reazione di eterificazione di cellulosa alcalina è ossidu di propilene, è sintesi di cellulosa hydroxypropyl (HPC) cù un bassu gradu di sustituzione per u metudu di fase gas-solida. L'effetti di a frazione di massa di l'ossidu di propilenu, a ratio di squeeze è a temperatura di eterificazione nantu à u gradu di eterificazione di HPC è l'utilizazione efficace di l'ossidu di propilenu sò stati studiati. I risultati anu dimustratu chì e cundizioni ottimali di sintesi di HPC eranu a frazione di massa di l'ossidu di propilenu 20% (rapportu di massa à a cellulosa), u rapportu di estrusione di cellulosa alcalina 3.0, è a temperatura di eterificazione 60.°C. A prova di struttura di HPC per risonanza magnetica nucleare mostra chì u gradu di eterificazione di HPC hè 0,23, u tassu d'utilizazione efficace di l'ossidu di propilenu hè di 41,51%, è a catena moleculare di cellulosa hè cunnessa cun successu cù i gruppi hydroxypropyl.

Kong Xingjie et al. cellulosa hydroxypropyl preparatu cù liquidu ionicu cum'è solvente per rializà a reazzione omogenea di cellulosa in modu di rializà a regulazione di u prucessu di reazzione è di i prudutti. Duranti l'esperimentu, u liquidu ionicu di imidazole phosphate sinteticu 1, 3-diethylimidazole diethyl phosphate hè stata utilizata per dissolve a cellulosa microcristallina, è l'hydroxypropyl cellulosa hè stata ottenuta per alkalizazione, eterificazione, acidificazione è lavatura.

2.1.3 Sintesi di eteri carbossialchilici

A carboxymethyl cellulosa più tipica hè a carboxymethyl cellulosa (CMC). A suluzione acquosa di carboxymethyl cellulosa hà e funzioni di ispessimentu, film forming, bonding, ritenzione d'acqua, prutezzione di colloidi, emulsificazione è sospensjoni, è hè largamente usata in lavare. Farmaceutica, alimentazione, dentifricio, tessili, stampa è tintura, fabbricazione di carta, petroliu, minieri, medicina, ceramica, cumpunenti elettronici, gomma, vernice, pesticidi, cusmetichi, pelle, plastica è perforazione d'oliu, etc.

In 1918, German E. Jansen hà inventatu u metudu di sintesi di carboxymethyl cellulosa. In u 1940, a fabbrica Kalle di a Cumpagnia tedesca IG Farbeninaustrie hà realizatu a produzzione industriale. In u 1947, a Cumpagnia Chimica Wyandotle di i Stati Uniti hà sviluppatu successu un prucessu di produzzione cuntinuu. u mo paese prima messu in a pruduzzione industriale CMC in Shanghai Celluloid Factory in 1958. Carboxymethyl cellulosa hè una cellulosa etere prodotta da u cuttuni raffinatu sottu l'azzione di l'idrossidu di sodiu è l'acidu chloroacetic. I so metudi di pruduzzione industriale pò esse divisu in dui categurie: u metudu di l'acqua è u metudu di u solvente secondu e diverse media di eterificazione. U prucessu chì usa l'acqua cum'è u mediu di reazzione hè chjamatu u metudu di l'acqua, è u prucessu chì cuntene un solvente organicu in u mediu di reazione hè chjamatu u metudu di solvente.

Cù l'approfondimentu di a ricerca è l'avanzamentu di a tecnulugia, i novi cundizioni di reazione sò stati applicati à a sintesi di carboxymethyl cellulosa, è u novu sistema di solventi hà un impattu significativu in u prucessu di reazzione o a qualità di u produttu. Olaru et al. truvò chì a reazzione carboxymethylation di cellulosa usendu sistema mistu etanol-acetone hè megliu cà quellu di l'etanol o l'acetone solu. Nicholson et al. In u sistema, CMC cun bassu gradu di sustituzione hè stata preparata. Philipp et al hà preparatu CMC altamente sustituitu cù N-methylmorpholine-N oxide è N, N dimethylacetamide/lithium chloride solvent systems rispettivamente. Cai et al. hà sviluppatu un metudu per a preparazione di CMC in un sistema di solventi NaOH / urea. Ramos et al. Adupratu u sistema di liquidu ionicu di fluoruru DMSO / tetrabutylammonium cum'è solvente per carboxymethylate a materia prima di cellulosa raffinata da u cuttuni è sisal, è hà ottenutu un pruduttu CMC cun un gradu di sustituzione cum'è 2,17. Chen Jinghuan et al. cellulosa utilizata cun alta concentrazione di polpa (20%) cum'è materia prima, idrossidu di sodiu è acrilammide cum'è reagenti di mudificazione, hà realizatu a reazione di mudificazione di carboxyethylation à u tempu è a temperatura stabilita, è infine ottene cellulosa di base carboxyethyl. U cuntenutu carboxyethyl di u pruduttu mudificatu pò esse regulatu da cambià a quantità di l'idrossidu di sodiu è l'acrilamida.

2.2 Sintesi di eteri misti

L'etere di cellulosa di idrossipropilmetile hè un tipu d'etere di cellulosa non polare solubile in acqua fredda ottenuta da a cellulosa naturale attraversu l'alcalinizazione è l'eterificazione. Hè alcalinizatu cù una suluzione di idrossidu di sodiu è aghjunghje una certa quantità di quantità di solvente isopropanol è toluene, l'agente di eterificazione chì adopra hè u cloruru di metile è l'ossidu di propilene.

Dai Mingyun et al. utilizzato idrossietilcellulosa (HEC) come spina dorsale del polimero idrofilo, e innestato l'agente idrofobizzante butil glicidiletere (BGE) sulla spina dorsale per reazione di eterificazione per regolare il gruppo butilico idrofobico. U gradu di sustituzione di u gruppu, in modu chì hà un valore di equilibriu hydrophilic-lipophilic adattatu, è una cellulosa 2-hydroxy-3-butoxypropyl hydroxyethyl (HBPEC) sensible à a temperatura hè preparata; una pruprietà responsive à a temperatura hè preparata I materiali funziunali basati in cellulosa furnisce un novu modu per l'appiecazione di materiali funziunali in i campi di liberazione sustinuta di droga è biologia.

Chen Yangming è altri anu utilizatu hydroxyethyl cellulosa cum'è materia prima, è in u sistema di suluzione isopropanol, aghjunghjenu una piccula quantità di Na2B4O7 à u reactant per a reazione omogenea per preparà etere mistu hydroxyethyl carboxymethyl cellulosa. U pruduttu hè istantaneu in acqua, è a viscosità hè stabile.

Wang Peng usa u cuttuni naturali raffinatu di cellulosa cum'è a materia prima di basa, è usa un prucessu di eterificazione in un passu per pruduce cellulosa carboxymethyl hydroxypropyl cù reazione uniforme, alta viscosità, bona resistenza à l'acidu è resistenza à u salinu per via di reazzioni d'alcalinizazione è eterificazione Compound etere. Utilizendu un prucessu di eterificazione in un passu, a cellulosa carboxymethyl hydroxypropyl prodotta hà una bona resistenza à u sali, resistenza à l'acidu è solubilità. Cambiendu e quantità relative di l'ossidu di propilenu è l'acidu chloroacetic, ponu esse preparati prudutti cù diversi cuntenutu di carboxymethyl è hydroxypropyl. I risultati di a prova mostranu chì a cellulosa carboxymethyl hydroxypropyl prodotta da u metudu in un passu hà un ciculu di produzzione brevi, un bassu cunsumu di solventi, è u pruduttu hà una resistenza eccellente à i sali monovalenti è divalenti è una bona resistenza à l'acidu. In cunfrontu cù l'altri prudutti di etere di cellulosa, hà una competitività più forte in i campi di l'esplorazione di l'alimentariu è di l'oliu.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) hè a varietà più versatile è più performante trà tutti i tipi di cellulosa, è hè ancu un tipicu rappresentante di a cummercializazione trà eteri misti. In u 1927, l'hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) hè stata sintetizzata è isolata cù successu. In u 1938, Dow Chemical Co. di i Stati Uniti hà realizatu a produzzione industriale di metil cellulosa è hà criatu a famosa marca "Methocel". A pruduzzione industriale à grande scala di hydroxypropyl methylcellulose hà iniziatu in i Stati Uniti in u 1948. U prucessu di produzzione di HPMC pò esse divisu in dui categurie: u metudu di a fase di gasu è u metudu di a fase liquida. Attualmente, i paesi sviluppati cum'è l'Europa, l'America è u Giappone sò più aduttendu u prucessu di a fase di gas, è a produzzione domestica di HPMC hè principalmente basata nantu à u prucessu di a fase liquida.

Zhang Shuangjian è altri anu raffinatu u polveru di cuttuni cum'è materia prima, l'alkalizzanu cù l'idrossidu di sodiu in un solvente di reazione mediu toluene è isopropanol, l'eterificanu cù l'agente eterificante ossidu di propilene è cloruru di metile, hà reagitu è ​​preparatu un tipu d'etere di cellulosa di base d'idrossipropilmetile istantaneu.

3. Outlook

A cellulosa hè una materia prima chimica è chimica impurtante chì hè ricca di risorse, verde è ecologica, è rinnuvevule. I derivati ​​​​di a modificazione di l'eterificazione di cellulosa anu un rendimentu eccellente, una larga gamma di usi è effetti d'usu eccellenti, è risponde à i bisogni di l'ecunumia naziunale in larga misura. E i bisogni di u sviluppu suciale, cù u prugressu tecnulugicu cuntinuu è a realizazione di a cummercializazione in u futuru, se a materia prima sintetica è i metudi sintetici di derivati ​​di cellulosa ponu esse più industrializati, seranu più utilizati è rializeghjanu una gamma più larga di applicazioni. Valore.