Charakteristika, příprava a aplikace éteru celulózy v průmyslu

Byly přezkoumány typy, způsoby přípravy, vlastnosti a charakteristiky éteru celulózy, stejně jako aplikace éteru celulózy v ropném, stavebním, papírenském, textilním, lékařském, potravinářském, fotoelektrickém průmyslu a každodenním chemickém průmyslu. Byly představeny některé nové odrůdy derivátů etherů celulózy s perspektivou vývoje a byly hledány možnosti jejich aplikace.

klíčová slova:ether celulózy; Výkon; Aplikace; Deriváty celulózy

Celulóza je druh přírodní polymerní sloučeniny. Jeho chemická struktura je polysacharidová makromolekula s bezvodou β-glukózou jako základním kruhem, s jednou primární hydroxylovou skupinou a dvěma sekundárními hydroxylovými skupinami na každém základním kruhu. Chemickou modifikací lze získat řadu derivátů celulózy, jedním z nich je ether celulózy. Ether celulózy se získává reakcí celulózy a NaOH a poté se etherizuje různými funkčními monomery, jako je methanchlorid, ethylenoxid, propylenoxid atd., promytím soli vedlejšího produktu a sodné soli celulózy. Éter celulózy je důležitým derivátem celulózy, může být široce používán v medicíně a zdravotnictví, každodenním chemickém, papírenském, potravinářském, medicíně, stavebnictví, materiálech a dalších průmyslových odvětvích. Proto má vývoj a využití éteru celulózy pozitivní význam pro komplexní využití obnovitelných zdrojů biomasy, vývoj nových materiálů a nových technologií.

1. Klasifikace a příprava etheru celulózy

Klasifikace etherů celulózy je obecně rozdělena do čtyř kategorií podle jejich iontových vlastností.

1.1 Neiontový ether celulózy

Neiontový ether celulózy je hlavně alkylether celulózy, způsob přípravy je reakcí celulózy a NaOH a poté s řadou funkčních monomerů, jako je methanchlorid, ethylenoxid, etherifikační reakce propylenoxidu, a poté promytím vedlejšího produktu sůl a sodnou celulózu získat. Hlavní ether methyl celulózy, ether methyl hydroxyethyl celulózy, ether methyl hydroxypropyl celulózy, ether hydroxyethyl celulózy, ether kyanoethyl celulózy, ether hydroxybutyl celulózy. Jeho uplatnění je velmi široké.

1.2 Aniontový ether celulózy

Aniontový ether celulózy je hlavně sodná sůl karboxymethylcelulózy, sodná sůl karboxymethylhydroxyethylcelulózy. Způsob přípravy je reakcí celulózy a NaOH a poté etherifikací kyselinou monochloroctovou nebo ethylenoxidem, propylenoxidem a poté promytím soli vedlejšího produktu a sodné soli celulózy.

1,3 kationtový ether celulózy

Kationtový ether celulózy je hlavně ether celulózy 3 – chlor – 2 – hydroxypropyl trimethylamoniumchlorid. Způsob přípravy je reakcí celulózy a NaOH a následně kationtového etherifikačního činidla 3 – chlor – 2 – hydroxypropyltrimethylamoniumchlorid nebo ethylenoxid, propylenoxid spolu s etherifikační reakcí a následně promytím soli vedlejšího produktu a sodíku celulózu získat.

1.4 Zwitteriontový ether celulózy

Zwitteriontový ether celulózy má na molekulovém řetězci jak aniontové skupiny, tak kationtové skupiny, způsob přípravy je reakcí celulózy a NaOH a následně kyselinou chloroctovou a kationtovým etherifikačním činidlem 3 – chlor – 2 hydroxypropyltrimethylamoniumchlorid etherifikační reakce a poté promytí sůl vedlejšího produktu a sodná sůl celulózy a získaná.

2. vlastnosti a charakteristiky éteru celulózy

2.1 Vlastnosti vzhledu

Éter celulózy je obecně bílý nebo mléčně bílý, bez chuti, netoxický, s tekutostí vláknitého prášku, snadno absorbuje vlhkost, rozpuštěný ve vodě na průhledný viskózní stabilní koloid.

2.2 Tvorba filmu a adheze

Etherifikace éteru celulózy má velký vliv na jeho vlastnosti, jako je rozpustnost, filmotvornost, pevnost vazby a tolerance solí. Éter celulózy má vysokou mechanickou pevnost, pružnost, tepelnou odolnost a odolnost proti chladu a má dobrou kompatibilitu s řadou pryskyřic a změkčovadel, lze jej použít k výrobě plastů, fólií, laků, lepidel, latexu a farmaceutických nátěrových materiálů.

2.3 Rozpustnost

Methylcelulóza rozpustná ve studené vodě, nerozpustná v horké vodě, ale také rozpustná v některých organických rozpouštědlech; Methylhydroxyethylcelulóza rozpustná ve studené vodě, nerozpustná v horké vodě a organických rozpouštědlech. Ale když se vodný roztok methylcelulózy a methylhydroxyethylcelulózy zahřeje, methylcelulóza a methylhydroxyethylcelulóza se vysrážejí. Methylcelulóza se vysrážela při 45 ~ 60 °C, zatímco směsná etherizovaná methylhydroxyethylcelulóza se vysrážela při 65 ~ 80 °C. Když teplota klesne, sraženiny se znovu rozpustí.

Sodná sůl hydroxyethylcelulózy a karboxymethylhydroxyethylcelulóza jsou rozpustné ve vodě při jakékoli teplotě, ale nerozpustné v organických rozpouštědlech (až na několik výjimek).

2.4 Zahušťování

Éter celulózy je rozpuštěn ve vodě v koloidní formě a jeho viskozita závisí na stupni polymerace éteru celulózy. Roztok obsahuje makromolekuly hydratace. V důsledku propletení makromolekul je tokové chování roztoku odlišné od toku newtonských tekutin, ale vykazuje chování, které se mění se změnou smykových sil. Vzhledem k makromolekulární struktuře éteru celulózy se viskozita roztoku rychle zvyšuje se zvyšující se koncentrací a rychle klesá s rostoucí teplotou.

2.5 Rozložitelnost

Ve vodné fázi se používá ether celulózy. Dokud je přítomna voda, rostou bakterie. Růst bakterií vede k produkci enzymatických bakterií. Enzymové bakterie způsobily přerušení vazby nesubstituované dehydratované glukózové jednotky sousedící s éterem celulózy a molekulová hmotnost polymeru se snížila. Pokud se tedy má vodný roztok éteru celulózy konzervovat delší dobu, měl by se do něj přidat konzervant, i když je použit antibakteriální éter celulózy.

3.aplikace éteru celulózy v průmyslu

3.1 Ropný průmysl

Sodná sůl karboxymethylcelulózy se používá hlavně při těžbě ropy. Používá se při výrobě bahna ke zvýšení viskozity a snížení ztrát vody. Může odolat různému znečištění rozpustnou solí a zlepšit rychlost regenerace oleje.

Sodná sůl karboxymethylhydroxypropylcelulózy a sodná sůl karboxymethylhydroxyethylcelulózy jsou druhem lepšího činidla pro úpravu vrtného kalu a přípravou dokončovacích tekutých materiálů, vysoká rychlost rozvlákňování, odolnost vůči solím, odolnost proti vápníku, dobrá viskozifikační schopnost, teplotní odolnost (160 ℃). Vhodné pro přípravu sladké vody, mořské vody a nasycené slané vody vrtné kapaliny, pod hmotností chloridu vápenatého lze smíchat do různých hustot (103 ~ 1279 / cm3) vrtné kapaliny a zajistit, aby měla určitou viskozitu a nízkou filtraci kapacita, její viskozita a filtrační kapacita jsou lepší než u hydroxyethylcelulózy, je dobrým aditivem pro výrobu oleje. Sodná sůl karboxymethylcelulózy je široce používána v procesu těžby ropy z derivátů celulózy, ve vrtné kapalině, cementační kapalině, štěpné kapalině a zlepšení produkce ropy se používá, zejména při spotřebě vrtné kapaliny je větší, hlavní vzletové a přistávací filtrace a viskosifikace.

Hydroxyethylcelulóza se používá v procesu vrtání, kompletace a cementování jako stabilizátor zahušťování bahna. Vzhledem k tomu, že hydroxyethylcelulóza a sodná sůl karboxymethylcelulózy, guarová guma ve srovnání s dobrým zahušťovacím účinkem, suspenzní písek, vysoký obsah soli, dobrá tepelná odolnost a malá odolnost, menší ztráty kapaliny, zlomený pryžový blok, nízké vlastnosti zbytků.

3.2 Stavebnictví a nátěrový průmysl

Přísada stavební a omítací malty: sodná sůl karboxymethylcelulózy lze použít jako retardér, prostředek zadržující vodu, zahušťovadlo a pojivo, lze použít jako sádrovou spodní a cementovou spodní omítku, dispergátor malt a vyrovnávací hmoty, prostředek zadržující vodu, zahušťovadlo. Jedná se o druh speciální přísady do zdicích a omítkových malt pro pórobetonové tvárnice z karboxymethylcelulózy, která může zlepšit zpracovatelnost, zadržování vody a odolnost malty proti praskání a zamezit praskání a vyhloubení stěny tvárnice.

Materiály pro dekoraci povrchu budovy: Cao Mingqian a další methylcelulóza vyrobená z druhu materiálů pro povrchovou úpravu budov na ochranu životního prostředí, jeho výrobní proces je jednoduchý, čistý, lze jej použít pro vysoce kvalitní stěny, povrch kamenných dlaždic, lze použít také pro sloup , dekorace povrchu tablet. Huang Jianping vyrobený z karboxymethylcelulózy je druh keramického tmelu na dlaždice, který má silnou lepicí sílu, dobrou deformační schopnost, nevytváří praskliny a nepadá, dobrý vodotěsný efekt, jasná a barevná barva, s vynikajícím dekorativním efektem.

Aplikace v nátěrech: Methylcelulózu a hydroxyethylcelulózu lze použít jako stabilizátor, zahušťovadlo a vodu zadržující činidlo pro latexové nátěry, kromě toho lze také použít jako dispergační činidlo, viskozifikátor a filmotvorný prostředek pro barevné cementové nátěry. Přidání éteru celulózy s vhodnými specifikacemi a viskozitou do latexové barvy může zlepšit konstrukční vlastnosti latexové barvy, zabránit rozstřiku, zlepšit stabilitu při skladování a krycí schopnost. Hlavním spotřebitelským oborem v zahraničí jsou latexové nátěry, proto se produkty z éteru celulózy často stávají první volbou zahušťovadla latexových barev. Například modifikovaný ether methyl hydroxyethyl celulózy si může udržet vedoucí pozici v zahušťovadle latexové barvy pro své dobré komplexní vlastnosti. Například, protože ether celulózy má jedinečné vlastnosti tepelného gelu a rozpustnost, odolnost vůči solím, tepelnou odolnost a má vhodnou povrchovou aktivitu, může být použit jako činidlo zadržující vodu, suspenzní činidlo, emulgátor, činidlo tvořící film, lubrikant, pojivo a reologický doplněk. .

3.3 Papírenský průmysl

Mokré přísady do papíru: CMC lze použít jako dispergátor vláken a zvýrazňovač papíru, lze jej přidat do buničiny, protože sodná sůl karboxymethylcelulózy a částice buničiny a balení mají stejný náboj, mohou zvýšit rovnoměrnost vlákna, zlepšit pevnost papír. Jako výztuž přidaná do papíru zvyšuje kooperaci vazby mezi vlákny a může zlepšit pevnost v tahu, odolnost proti přetržení, rovnoměrnost papíru a další fyzikální indexy. Sodná sůl karboxymethylcelulózy může být také použita jako klížící činidlo v buničině. Kromě vlastního klížícího stupně může být také použit jako ochranný prostředek kalafuny, AKD a dalších klížidel. Kationtový ether celulózy může být také použit jako pomocný filtr pro retenci papíru, zlepšuje retenci jemného vlákna a plniva, může být také použit jako výztuž papíru.

Potahové lepidlo: Používá se pro potahování papírového potahového lepidla, může nahradit sýr, část latexu, takže tiskový inkoust snadno proniká, čistý okraj. Může být také použit jako pigmentový disperzant, viskozifikátor a stabilizátor.

Činidlo pro povrchové klížení: Sodná sůl karboxymethylcelulózy může být použita jako činidlo pro povrchové klížení papíru, zlepšuje povrchovou pevnost papíru, ve srovnání se současným použitím polyvinylalkoholu, modifikovaný škrob po zvýšení povrchové pevnosti o asi 10%, dávka se snižuje asi o 30 %. Je to slibné povrchové klížidlo pro výrobu papíru a řada jeho nových odrůd by se měla aktivně rozvíjet. Kationtový ether celulózy má lepší povrchové klížení než kationtový škrob, nejen že může zlepšit povrchovou pevnost papíru, ale také může zlepšit absorpci inkoustu papíru, zvýšit barvicí účinek, je také slibným povrchovým klížícím činidlem.

3.4 Textilní průmysl

V textilním průmyslu lze éter celulózy použít jako klížidlo, egalizační činidlo a zahušťovadlo pro textilní buničinu.

Klížící činidlo: ether celulózy, jako je sodná sůl karboxymethylcelulózy, ether hydroxyethylkarboxymethylcelulózy, ether hydroxypropylkarboxymethylcelulózy a další odrůdy, lze použít jako klížící činidlo a není snadné je zhoršit a formovat, tisk a barvení, bez odlížení, podporující barvivo může získat jednotné koloid ve vodě.

Vyrovnávací činidlo: může zvýšit hydrofilní a osmotickou sílu barviva, protože změna viskozity je malá, snadno se upraví barevný rozdíl; Kationtový éter celulózy má také barvicí a barvící účinek.

Zahušťovadlo: sodná sůl karboxymethylcelulózy, ether hydroxyethylkarboxymethylcelulózy, ether hydroxypropylkarboxymethylcelulózy lze použít jako zahušťovadlo tiskové a barvicí kaše, s malým zbytkem, vysokou barevnou charakteristikou, je třída velmi potenciálních textilních přísad.

3.5 Chemický průmysl pro domácnost

Stabilní viskozifikátor: Sodná sůl methylcelulózy v pevných práškových surovinových pastových produktech hraje stabilitu disperzní suspenze, v kapalné nebo emulzní kosmetice zahušťuje, disperguje, homogenizuje a další role. Může být použit jako stabilizátor a stabilizátor viskozity.

Emulgační stabilizátor: mast, šamponový emulgátor, zahušťovadlo a stabilizátor. Jako adhezivní stabilizátor zubní pasty lze použít sodnou sůl karboxymethylhydroxypropylcelulózy s dobrými tixotropními vlastnostmi, takže zubní pasta má dobrou tvarovatelnost, dlouhodobou deformaci, jednotnou a jemnou chuť. Odolnost vůči soli sodné soli karboxymethyl hydroxypropyl celulózy, odolnost vůči kyselinám je vynikající, účinek je mnohem lepší než karboxymethyl celulóza, lze použít jako detergent ve viskozifikátoru, činidlo zabraňující ulpívání nečistot.

Disperzní zahušťovadlo: Při výrobě detergentů se obecně používá sodná sůl karboxymethylcelulózy jako dispergátor nečistot detergentu, zahušťovadlo tekutého detergentu a disperzant.

3.6 Farmaceutický a potravinářský průmysl

Ve farmaceutickém průmyslu lze hydroxypropylkarboxymethylcelulózu použít jako pomocné látky pro léčiva, široce používanou v přípravcích s řízeným uvolňováním a prodlouženým uvolňováním pro orální kostru léčiva, jako materiál blokující uvolňování pro regulaci uvolňování léčiv, jako potahový materiál činidlo pro prodloužené uvolňování, pelety s prodlouženým uvolňováním tobolky s prodlouženým uvolňováním. Nejpoužívanější je methyl karboxymethyl celulóza, ethyl karboxymethyl celulóza, jako MC se často používá při výrobě tablet a kapslí, nebo potahované tablety potažené cukrem.

Kvalitní éter celulózy lze použít v potravinářském průmyslu, v různých potravinách je účinným zahušťovadlem, emulgátorem, stabilizátorem, pomocnou látkou, prostředkem zadržujícím vodu a mechanickým pěnotvorným prostředkem. Methylcelulóza a hydroxypropylmethylcelulóza byly rozpoznány jako neškodné metabolické inertní látky. Karboxymethylcelulóza s vysokou čistotou (čistota 99,5 % nebo vyšší) se může přidávat do potravin, jako jsou mléčné a smetanové výrobky, koření, džemy, želé, konzervy, stolní sirupy a nápoje. Čistota více než 90% karboxymethylcelulózy může být použita v aspektech souvisejících s potravinami, jako je použití při přepravě a skladování čerstvého ovoce, plastový obal má dobrý konzervační účinek, menší znečištění, žádné poškození, výhody snadné mechanizace výroby.

3.7 Optické a elektrické funkční materiály

Stabilizátor zahušťování elektrolytu: díky vysoké čistotě éteru celulózy, dobrá odolnost vůči kyselinám, odolnost vůči solím, zejména obsah železa a těžkých kovů je nízký, takže koloid je velmi stabilní, vhodný pro alkalické baterie, stabilizátor zahušťování elektrolytu zinku a manganu.

Materiály z tekutých krystalů: Od roku 1976 byl ve vhodném organickém roztoku nalezen první objev hydroxypropylcelulóza – vodní systém tekuté krystalové fáze, mnoho derivátů celulózy ve vysoké koncentraci může tvořit anizotropní roztok, například hydroxypropylcelulóza a její acetát, propionát benzoát, ftalát, acetoxyethylcelulóza, hydroxyethylcelulóza atd. Kromě tvorby koloidního iontového roztoku tekutých krystalů vykazují tuto vlastnost také některé estery hydroxypropylcelulózy.

Mnoho etherů celulózy vykazuje vlastnosti termotropních kapalných krystalů. Acetylhydroxypropylcelulóza vytvořila termogenní cholesterický tekutý krystal pod 164 °C. Acetoacetát hydroxypropyl celulóza, trifluoracetát hydroxypropyl celulóza, hydroxypropyl celulóza a její deriváty, ethyl hydroxypropyl celulóza, trimethylsiliccelulóza a butyldimethylsiliccelulóza, heptyl celulóza a butoxylethyl celulóza, acetát hydroxyethyl celulózy atd., všechny vykazovaly termogenní cholesterický tekutý krystal. Některé estery celulózy, jako je benzoát celulózy, p-methoxybenzoát a p-methylbenzoát, heptanát celulózy mohou tvořit termogenní cholesterické kapalné krystaly.

Elektroizolační materiál: kyanoethylcelulózové etherifikační činidlo pro akrylonitril, jeho vysoká dielektrická konstanta, nízký ztrátový koeficient, lze použít jako pryskyřicovou matrici a transformátorovou izolaci fosforových a elektroluminiscenčních lamp.

4. Závěrečné poznámky

Použití chemické modifikace k získání derivátů celulózy se speciálními funkcemi je efektivní způsob, jak najít nové využití celulózy, největší přírodní organické hmoty na světě. Jako jeden z derivátů celulózy se éter celulózy, jako jsou fyziologicky neškodné, ve vodě rozpustné polymerní materiály bez znečištění, díky svým vynikajícím vlastnostem používá v mnoha průmyslových odvětvích a bude mít širší perspektivu rozvoje.