Sut i wneud ether cellwlos?

Ether cellwlos yn fath o ddeilliad seliwlos a geir trwy addasiad etherification o seliwlos. Fe'i defnyddir yn eang oherwydd ei dewychu rhagorol, emulsification, ataliad, ffurfio ffilm, colloid amddiffynnol, cadw lleithder, ac eiddo adlyniad. Mae'n chwarae rhan bwysig yn natblygiad yr economi genedlaethol mewn ymchwil wyddonol a sectorau diwydiannol megis bwyd, meddygaeth, gwneud papur, haenau, deunyddiau adeiladu, adfer olew, tecstilau a chydrannau electronig. Yn y papur hwn, adolygir cynnydd ymchwil addasu etherification o seliwlos.

Cellwlosetheryw'r polymer organig mwyaf helaeth ei natur. Mae'n adnewyddadwy, gwyrdd a biocompatible. Mae'n ddeunydd crai sylfaenol pwysig ar gyfer peirianneg gemegol. Yn ôl y gwahanol amnewidion ar y moleciwl a gafwyd o'r adwaith etherification, gellir ei rannu'n etherau sengl a chymysg. cellwlos etherau.Dyma ni yn adolygu cynnydd ymchwil ar synthesis etherau sengl, gan gynnwys etherau alcyl, etherau hydroxyalkyl, etherau carboxyalkyl, ac etherau cymysg.

Geiriau allweddol: cellwlos ether, etherification, ether sengl, ether cymysg, cynnydd ymchwil

Adwaith 1.Etherification o seliwlos

Adwaith etherification o seliwlos ether yw'r adwaith derivatization cellwlos pwysicaf.Etherification o seliwlos yn gyfres o ddeilliadau a gynhyrchir gan yr adwaith o grwpiau hydroxyl ar gadwyni moleciwlaidd cellwlos ag asiantau alkylating o dan amodau alcalïaidd. Mae yna lawer o fathau o gynhyrchion ether cellwlos, y gellir eu rhannu'n etherau sengl ac etherau cymysg yn ôl y gwahanol amnewidion ar y moleciwlau a geir o'r adwaith etherification. Gellir rhannu etherau sengl yn ethers alcyl, ethers hydroxyalkyl ac etherau carboxyalkyl, ac ethers cymysg yn cyfeirio at ethers gyda dau neu fwy o grwpiau sy'n gysylltiedig yn y strwythur moleciwlaidd. Ymhlith y cynhyrchion ether seliwlos, cynrychiolir cellwlos carboxymethyl (CMC), cellwlos hydroxyethyl (HEC), cellwlos hydroxypropyl (HPC), hydroxypropyl methyl cellwlos (HPMC), ymhlith y mae rhai cynhyrchion wedi'u masnacheiddio.

2.Synthesis o ether cellwlos

2.1 Synthesis o ether sengl

Mae etherau sengl yn cynnwys etherau alcyl (fel cellwlos ethyl, cellwlos propyl, cellwlos ffenyl, cellwlos cyanoethyl, ac ati), etherau hydroxyalkyl (fel cellwlos hydroxymethyl, cellwlos hydroxyethyl, ac ati), etherau carboxyalkyl (fel carboxyethyl cellwlos, carboxyethyl cellwlos, ac ati), ac ati).

2.1.1 Synthesis o etherau alcyl

Triniwyd cellwlos Berglund et al gyntaf gyda hydoddiant NaOH wedi'i ychwanegu gyda ethyl clorid, yna ychwanegu methyl clorid ar dymheredd o 65°C i 90°C a phwysau o 3bar i 15bar, ac adweithio i gynhyrchu ether cellwlos methyl. Gall y dull hwn fod yn hynod effeithlon Cael etherau methyl cellwlos sy'n hydoddi mewn dŵr gyda gwahanol raddau o amnewid.

Mae ethylcellulose yn ronyn neu'n bowdr thermoplastig gwyn. Mae nwyddau cyffredinol yn cynnwys 44% ~ 49% ethoxy. Hydawdd yn y rhan fwyaf o doddyddion organig, anhydawdd mewn dŵr. y mwydion neu linters cotwm gyda 40% ~ 50% sodiwm hydoddiant dyfrllyd hydoddiant, a seliwlos alkalized ei ethocsyleiddio ag ethyl clorid i gynhyrchu cellwlos ethyl. syntheseiddio cellwlos ethyl (EC) yn llwyddiannus gyda chynnwys ethocsi o 43.98% trwy ddull un cam trwy adweithio cellwlos â gormodedd o ethyl clorid a sodiwm hydrocsid, gan ddefnyddio tolwen fel gwanedydd. Defnyddiwyd tolwen fel y gwanydd yn yr arbrawf. Yn ystod yr adwaith etherification, gall nid yn unig hyrwyddo trylediad ethyl clorid i'r cellwlos alcali, ond hefyd diddymu'r cellwlos ethyl a amnewidiwyd yn fawr. Yn ystod yr adwaith, gall y rhan heb ei adweithio gael ei amlygu'n barhaus, gan wneud yr asiant etherification Mae'n hawdd ei ymosod, fel bod yr adwaith ethylation yn newid o heterogenaidd i homogenaidd, ac mae dosbarthiad eilyddion yn y cynnyrch yn fwy unffurf.

defnyddio bromid ethyl fel asiant etherification a tetrahydrofuran fel gwanwr i syntheseiddio cellwlos ethyl (EC), a nodweddir strwythur y cynnyrch gan sbectrosgopeg isgoch, cyseiniant magnetig niwclear a chromatograffaeth treiddiad gel. Cyfrifir bod gradd amnewid y cellwlos ethyl wedi'i syntheseiddio tua 2.5, mae'r dosbarthiad màs moleciwlaidd yn gul, ac mae ganddo hydoddedd da mewn toddyddion organig.

cellwlos cyanoethyl (CEC) trwy ddulliau homogenaidd a heterogenaidd gan ddefnyddio cellwlos gyda gwahanol raddau o polymerization fel deunyddiau crai, a pharatoi deunyddiau trwchus bilen CEC trwy gastio datrysiad a gwasgu poeth. Paratowyd pilenni CEC mandyllog gan dechnoleg gwahanu cyfnod a achosir gan doddydd (NIPS), a pharatowyd deunyddiau pilen nanogyfansawdd bariwm titanate/cyanoethyl cellwlos (BT/CEC) gan dechnoleg NIPS, ac astudiwyd eu strwythurau a'u priodweddau.

defnyddio'r toddydd seliwlos hunanddatblygedig (hydoddiant alcali/wrea) fel cyfrwng adwaith i syntheseiddio cellwlos cyanoethyl (CEC) yn homogenaidd ag acrylonitrile fel yr asiant etherification, a chynhaliodd ymchwil ar strwythur, priodweddau a chymwysiadau'r cynnyrch. astudio'n fanwl. A thrwy reoli gwahanol amodau adwaith, gellir cael cyfres o CECs gyda gwerthoedd DS yn amrywio o 0.26 i 1.81.

2.1.2 Synthesis o etherau hydroxyalkyl

Paratôdd Fan Junlin et al cellwlos hydroxyethyl (HEC) mewn adweithydd 500 L gan ddefnyddio cotwm wedi'i fireinio fel deunydd crai a 87.7% isopropanol-dŵr fel toddydd trwy alcaliad un cam, niwtraliad cam wrth gam ac etherification cam wrth gam. . Dangosodd y canlyniadau fod gan y cellwlos hydroxyethyl parod (HEC) MS amnewid molar o 2.2-2.9, gan gyrraedd yr un safon ansawdd â chynnyrch gradd masnachol Dows 250 HEC gydag amnewidiad molar o 2.2-2.4. Gall defnyddio'r HEC wrth gynhyrchu paent latecs wella priodweddau ffurfio ffilm a lefelu'r paent latecs.

Trafododd Liu Dan ac eraill baratoi cellwlos cationig hydroxyethyl cationig halen amoniwm trwy ddull lled-sych cellwlos hydroxyethyl (HEC) a 2,3-epoxypropyltrimethylammonium clorid (GTA) o dan weithred catalysis alcali. amodau ether. Ymchwiliwyd i effaith ychwanegu ether cellwlos hydroxyethyl cationig ar bapur. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos: mewn mwydion pren caled wedi'i gannu, pan fo gradd amnewid ether cellwlos cationig hydroxyethyl yn 0.26, mae cyfanswm y gyfradd cadw yn cynyddu 9%, ac mae'r gyfradd hidlo dŵr yn cynyddu 14%; mewn mwydion pren caled cannu, pan Pan fydd swm yr ether cellwlos hydroxyethyl cationig yn 0.08% o'r ffibr mwydion, mae ganddo effaith atgyfnerthu sylweddol ar bapur; y mwyaf yw gradd amnewid ether cellwlos cationig, y mwyaf yw'r dwysedd tâl cationig, a'r gorau yw'r effaith atgyfnerthu.

Mae Zhanhong yn defnyddio'r dull synthesis cyfnod hylif i baratoi cellwlos hydroxyethyl gyda gwerth gludedd o 5×104mPa·s neu fwy a gwerth lludw o lai na 0.3% drwy'r broses dau gam o alkalization ac etherification. Defnyddiwyd dau ddull alkalization. Y dull cyntaf yw defnyddio aseton fel gwanedydd. Mae'r deunydd crai cellwlos wedi'i seilio'n uniongyrchol mewn crynodiad penodol o hydoddiant dyfrllyd sodiwm hydrocsid. Ar ôl i'r adwaith sylfaenu gael ei wneud, ychwanegir asiant etherification i gynnal yr adwaith etherification yn uniongyrchol. Yr ail ddull yw bod y deunydd crai cellwlos yn cael ei alcaleiddio mewn hydoddiant dyfrllyd o sodiwm hydrocsid ac wrea, a rhaid gwasgu'r cellwlos alcali a baratowyd gan y dull hwn i gael gwared ar ormodedd o lye cyn yr adwaith etherification. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos bod ffactorau megis y swm gwanedig a ddewiswyd, faint o ethylene ocsid a ychwanegir, yr amser alkalization, tymheredd ac amser yr adwaith cyntaf, a thymheredd ac amser yr ail adwaith i gyd yn cael dylanwad mawr ar y perfformiad o'r cynnyrch.

Roedd Xu Qin et al. cynnal adwaith etherification o cellwlos alcali a propylen ocsid, a synthesized cellwlos hydroxypropyl (HPC) gyda gradd amnewid isel drwy ddull cyfnod nwy-solid. Astudiwyd effeithiau ffracsiwn màs propylen ocsid, cymhareb gwasgu a thymheredd etherification ar raddfa etherification HPC a defnydd effeithiol o propylen ocsid. Dangosodd y canlyniadau mai amodau synthesis gorau posibl HPC oedd ffracsiwn màs propylen ocsid 20% (cymhareb màs i seliwlos), cymhareb allwthio cellwlos alcali 3.0, a thymheredd etherification 60°C. Mae prawf strwythur HPC gan gyseiniant magnetig niwclear yn dangos mai gradd etherification HPC yw 0.23, cyfradd defnyddio propylen ocsid effeithiol yw 41.51%, ac mae'r gadwyn moleciwlaidd cellwlos wedi'i gysylltu'n llwyddiannus â grwpiau hydroxypropyl.

Roedd Kong Xingjie et al. seliwlos hydroxypropyl wedi'i baratoi gyda hylif ïonig fel toddydd i wireddu adwaith homogenaidd cellwlos er mwyn gwireddu rheoleiddio'r broses adwaith a chynhyrchion. Yn ystod yr arbrawf, defnyddiwyd yr hylif ïonig ffosffad imidazole synthetig 1, ffosffad diethyl 3-diethylimidazole i ddiddymu cellwlos microcrystalline, a chafwyd cellwlos hydroxypropyl trwy alcaleiddio, etherification, asideiddio, a golchi.

2.1.3 Synthesis o etherau carboxyalkyl

Y cellwlos carboxymethyl mwyaf nodweddiadol yw cellwlos carboxymethyl (CMC). Mae gan hydoddiant dyfrllyd cellwlos carboxymethyl swyddogaethau tewychu, ffurfio ffilm, bondio, cadw dŵr, amddiffyn colloid, emwlsio ac ataliad, ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn golchi. Fferyllol, bwyd, past dannedd, tecstilau, argraffu a lliwio, gwneud papur, petrolewm, mwyngloddio, meddygaeth, cerameg, cydrannau electronig, rwber, paent, plaladdwyr, colur, lledr, plastigau a drilio olew, ac ati.

Ym 1918, dyfeisiodd yr Almaen E. Jansen y dull synthesis o cellwlos carboxymethyl. Ym 1940, sylweddolodd ffatri Kalle Cwmni IG Farbeninaustrie yr Almaen gynhyrchu diwydiannol. Ym 1947, datblygodd Cwmni Cemegol Wyandotle yr Unol Daleithiau broses gynhyrchu barhaus yn llwyddiannus. fy ngwlad yn gyntaf yn cynhyrchu CMC diwydiannol yn Ffatri Celluloid Shanghai yn 1958. Carboxymethyl cellwlos yn ether cellwlos a gynhyrchir o gotwm mireinio o dan y camau gweithredu o sodiwm hydrocsid ac asid cloroacetig. Gellir rhannu ei ddulliau cynhyrchu diwydiannol yn ddau gategori: dull seiliedig ar ddŵr a dull sy'n seiliedig ar doddydd yn ôl gwahanol gyfryngau etherification. Gelwir y broses sy'n defnyddio dŵr fel cyfrwng adwaith yn ddull cyfrwng dŵr, a gelwir y broses sy'n cynnwys toddydd organig yn y cyfrwng adwaith yn ddull toddydd.

Gyda dyfnhau ymchwil a datblygiad technoleg, mae amodau adwaith newydd wedi'u cymhwyso i synthesis cellwlos carboxymethyl, ac mae'r system toddyddion newydd yn cael effaith sylweddol ar y broses adwaith neu ansawdd y cynnyrch. Mae Olaru et al. Canfuwyd bod adwaith carboxymethylation cellwlos gan ddefnyddio system gymysg ethanol-aseton yn well nag adwaith ethanol neu aseton yn unig. Nicholson et al. Yn y system, paratowyd CMC gyda lefel isel o amnewid. Paratôdd Philipp et al CMC a oedd yn amnewidiol iawn gyda Systemau toddydd N-methylmorpholine-N ocsid ac N, N dimethylacetamide/lithiwm clorid yn y drefn honno. Roedd Cai et al. datblygu dull ar gyfer paratoi CMC mewn system toddyddion NaOH/wrea. Mae Ramos et al. defnyddio system hylif ïonig fflworid DMSO/tetrabutylammonium fel toddydd i garbocsimethylate y deunydd crai cellwlos wedi'i fireinio o gotwm a sisal, a chael cynnyrch CMC gyda gradd amnewid mor uchel â 2.17. Roedd Chen Jinghuan et al. defnyddio seliwlos gyda chrynodiad mwydion uchel (20%) fel deunydd crai, sodiwm hydrocsid ac acrylamid fel adweithyddion addasu, cynhaliodd adwaith addasu carboxyethylation ar amser penodol a thymheredd, ac yn olaf cafwyd seliwlos sylfaen carboxyethyl. Gellir rheoleiddio cynnwys carboxyethyl y cynnyrch wedi'i addasu trwy newid faint o sodiwm hydrocsid ac acrylamid.

2.2 Synthesis o etherau cymysg

Mae ether cellwlos hydroxypropyl methyl yn fath o ether seliwlos an-begynol sy'n hydoddi mewn dŵr oer a geir o seliwlos naturiol trwy alcaleiddio ac addasu etherification. Mae'n cael ei alkalized â hydoddiant sodiwm hydrocsid ac ychwanegodd swm penodol o Swm o isopropanol a tolwen toddydd, yr asiant etherification sy'n mabwysiadu yw methyl clorid a propylen ocsid.

Dywedodd Dai Mingyun et al. defnyddio cellwlos hydroxyethyl (HEC) fel asgwrn cefn y polymer hydroffilig, a impio'r asiant hydroffobig ether glycidyl butyl (BGE) ar asgwrn cefn trwy adwaith etherification i addasu'r grŵp hydroffobig grŵp butyl. Graddau amnewid y grŵp, fel bod ganddo werth cydbwysedd hydroffilig-lipoffilig addas, a pharatoir cellwlos 2-hydroxy-3-butoxypropyl hydroxyethyl hydroxyethyl (HBPEC) sy'n ymateb i dymheredd; mae eiddo sy'n ymateb i dymheredd yn cael ei baratoi Mae'r deunyddiau swyddogaethol sy'n seiliedig ar seliwlos yn darparu ffordd newydd o gymhwyso deunyddiau swyddogaethol ym meysydd rhyddhau parhaus cyffuriau a bioleg.

Defnyddiodd Chen Yangming ac eraill cellwlos hydroxyethyl fel deunydd crai, ac yn y system ateb isopropanol, ychwanegodd swm bach o Na2B4O7 i'r adweithydd ar gyfer adwaith homogenaidd i baratoi cellwlos ether cymysg hydroxyethyl carboxymethyl. Mae'r cynnyrch yn syth mewn dŵr, ac Mae'r gludedd yn sefydlog.

Mae Wang Peng yn defnyddio cotwm wedi'i fireinio â seliwlos naturiol fel y deunydd crai sylfaenol, ac mae'n defnyddio proses etherification un cam i gynhyrchu cellwlos carboxymethyl hydroxypropyl gydag adwaith unffurf, gludedd uchel, ymwrthedd asid da a gwrthiant halen trwy adweithiau alkalization ac etherification ether cyfansawdd. Gan ddefnyddio proses etherification un cam, mae gan y cellwlos carboxymethyl hydroxypropyl a gynhyrchir ymwrthedd halen da, ymwrthedd asid a hydoddedd. Trwy newid y symiau cymharol o propylen ocsid ac asid cloroacetig, gellir paratoi cynhyrchion â gwahanol gynnwys carboxymethyl a hydroxypropyl. Mae canlyniadau'r profion yn dangos bod gan y cellwlos carboxymethyl hydroxypropyl a gynhyrchir trwy ddull un cam gylchred cynhyrchu byr, defnydd isel o doddyddion, ac mae gan y cynnyrch wrthwynebiad rhagorol i halwynau monofalent a divalent ac ymwrthedd asid da. O'i gymharu â chynhyrchion ether seliwlos eraill, mae ganddo gystadleurwydd cryfach ym meysydd archwilio bwyd ac olew.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) yw'r amrywiaeth mwyaf amlbwrpas a pherfformiad orau ymhlith pob math o seliwlos, ac mae hefyd yn gynrychiolydd nodweddiadol o fasnacheiddio ymhlith etherau cymysg. Ym 1927, cafodd hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ei syntheseiddio a'i ynysu'n llwyddiannus. Ym 1938, sylweddolodd Dow Chemical Co o'r Unol Daleithiau gynhyrchiad diwydiannol methyl cellulose a chreu'r nod masnach adnabyddus “Methocel”. Dechreuodd cynhyrchu diwydiannol ar raddfa fawr o hydroxypropyl methylcellulose yn yr Unol Daleithiau ym 1948. Gellir rhannu'r broses gynhyrchu o HPMC yn ddau gategori: dull cyfnod nwy a dull cyfnod hylif. Ar hyn o bryd, mae gwledydd datblygedig fel Ewrop, America a Japan yn mabwysiadu'r broses cyfnod nwy yn fwy, ac mae cynhyrchiad domestig HPMC yn seiliedig yn bennaf ar y broses cyfnod hylif.

Zhang Shuangjian ac eraill mireinio powdr cotwm fel deunydd crai, alkalized ei â sodiwm hydrocsid yn adwaith tolwen tolwen cyfrwng a isopropanol, etherified ag asiant etherifying propylen ocsid a methyl clorid, adweithio a pharatoi rhyw fath o ether cellwlos methyl alcohol sylfaen syth hydroxypropyl.

3. Rhagolwg

Mae cellwlos yn ddeunydd crai cemegol a chemegol pwysig sy'n gyfoethog o ran adnoddau, yn wyrdd ac yn gyfeillgar i'r amgylchedd, ac yn adnewyddadwy. Mae gan ddeilliadau addasu etherification cellwlos berfformiad rhagorol, ystod eang o ddefnyddiau ac effeithiau defnydd rhagorol, ac maent yn diwallu anghenion yr economi genedlaethol i raddau helaeth. Ac anghenion datblygiad cymdeithasol, gyda'r cynnydd technolegol parhaus a gwireddu masnacheiddio yn y dyfodol, os gall y deunyddiau crai synthetig a dulliau synthetig o ddeilliadau seliwlos fod yn fwy diwydiannol, byddant yn cael eu defnyddio'n llawnach ac yn gwireddu ystod ehangach o gymwysiadau. Gwerth.