Celluloseether i papirindustrien

Dette papir introducerer typerne, fremstillingsmetoderne, ydeevnekarakteristika og anvendelsesstatus for celluloseethere i papirfremstillingsindustrien, fremlægger nogle nye varianter af celluloseethere med udviklingsmuligheder og diskuterer deres anvendelse og udviklingstendens i papirfremstilling.

Nøgleord:cellulose ether; præstation; papirindustrien

Cellulose er en naturlig polymerforbindelse, dens kemiske struktur er et polysaccharid-makromolekyle med vandfriβ-glucose som baseringen, og hver basering har en primær hydroxylgruppe og en sekundær hydroxylgruppe. Gennem dens kemiske modifikation kan en række cellulosederivater opnås. Fremstillingsmetoden for celluloseether er at reagere cellulose med NaOH, derefter udføre etherificeringsreaktion med forskellige funktionelle reaktanter såsom methylchlorid, ethylenoxid, propylenoxid osv., og derefter vaske biproduktsaltet og noget cellulosenatrium for at opnå produktet. Celluloseether er et af de vigtige derivater af cellulose, som kan bruges i vid udstrækning i medicin og hygiejne, daglig kemisk industri, papirfremstilling, fødevarer, medicin, byggeri, materialer og andre industrier. Udlandet har i de senere år lagt stor vægt på forskningen, og der er opnået mange resultater inden for anvendt grundforskning, anvendte praktiske effekter og forberedelse. I de senere år er nogle mennesker i Kina gradvist begyndt at blive involveret i forskningen i dette aspekt og har i begyndelsen opnået nogle resultater i produktionspraksis. Derfor spiller udvikling og udnyttelse af celluloseether en meget vigtig rolle i den omfattende udnyttelse af vedvarende biologiske ressourcer og forbedring af papirkvalitet og ydeevne. Det er en ny type papirfremstillingsadditiver, der er værd at udvikle.

1. Klassificering og fremstillingsmetoder for celluloseethere

Klassificeringen af ​​celluloseethere er generelt opdelt i 4 kategorier efter ionicitet.

1.1 Ikke-ionisk celluloseether

Ikke-ionisk celluloseether er hovedsageligt cellulosealkylether, og dens fremstillingsmetode er at reagere cellulose med NaOH og derefter udføre etherificeringsreaktion med forskellige funktionelle monomerer såsom monochlormethan, ethylenoxid, propylenoxid osv., og derefter opnået ved vask biproduktet salt og cellulosenatrium, hovedsageligt inklusiv methylcelluloseether, methylhydroxyethylcelluloseether, methylhydroxypropylcelluloseether, hydroxyethylcelluloseether, cyanoethylcelluloseether og hydroxybutylcelluloseether anvendes i vid udstrækning.

1.2 Anionisk celluloseether

Anioniske celluloseethere er hovedsageligt natriumcarboxymethylcellulose og natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose. Fremstillingsmetoden er at omsætte cellulose med NaOH og derefter udføre ether med chloreddikesyre, ethylenoxid og propylenoxid. Kemisk reaktion, og derefter opnået ved at vaske biproduktet salt og natriumcellulose.

1.3 Kationisk celluloseether

Kationisk celluloseethere omfatter hovedsageligt 3-chlor-2-hydroxypropyltrimethylammoniumchlorid celluloseether, som fremstilles ved at omsætte cellulose med NaOH og derefter reagere med kationisk etherificeringsmiddel 3-chlor-2-hydroxypropyl Trimethylammoniumchlorid eller etherificeringsreaktion med ethylenoxid og propylenoxid, og derefter opnået ved at vaske biproduktet salt og natriumcellulose.

1.4 Zwitterionisk celluloseether

Molekylkæden af ​​zwitterionisk celluloseether har både anioniske grupper og kationiske grupper. Dens fremstillingsmetode er at omsætte cellulose med NaOH og derefter reagere med monochloreddikesyre og kationisk etherificeringsmiddel 3-chlor-2-hydroxypropyl Trimethylammoniumchlorid foretres og opnås derefter ved at vaske biproduktet salt og natriumcellulose.

2. Ydeevne og karakteristika for celluloseether

2.1 Filmdannelse og vedhæftning

Foretringen af ​​celluloseether har stor indflydelse på dens karakteristika og egenskaber, såsom opløselighed, filmdannende evne, bindingsstyrke og saltbestandighed. Celluloseether har høj mekanisk styrke, fleksibilitet, varmebestandighed og kuldebestandighed og har god kompatibilitet med forskellige harpikser og blødgørere og kan bruges til at fremstille plast, film, lak, klæbemidler, latex- og lægemiddelbelægningsmaterialer osv.

2.2 Opløselighed

Celluloseether har god vandopløselighed på grund af eksistensen af ​​polyhydroxylgrupper og har forskellig opløsningsmiddelselektivitet for organiske opløsningsmidler i henhold til forskellige substituenter. Methylcellulose er opløseligt i koldt vand, uopløseligt i varmt vand og også opløseligt i nogle opløsningsmidler; methylhydroxyethylcellulose er opløseligt i koldt vand, uopløseligt i varmt vand og organiske opløsningsmidler. Men når den vandige opløsning af methylcellulose og methylhydroxyethylcellulose opvarmes, vil methylcellulose og methylhydroxyethylcellulose udfældes. Methylcellulose udfældes ved 45-60°C°C, mens udfældningstemperaturen for blandet etherificeret methylhydroxyethylcellulose øges til 65-80°C. Når temperaturen sænkes, opløses bundfaldet igen. Hydroxyethylcellulose og natriumcarboxymethylcellulose er opløselige i vand ved enhver temperatur og uopløselige i organiske opløsningsmidler (med få undtagelser). Ved at udnytte denne egenskab kan der fremstilles forskellige olieafvisende midler og opløselige filmmaterialer.

2.3 Fortykkelse

Celluloseether opløses i vand i form af kolloid, dens viskositet afhænger af polymerisationsgraden af ​​celluloseether, og opløsningen indeholder hydratiserede makromolekyler. På grund af sammenfiltringen af ​​makromolekyler adskiller strømningsadfærden af ​​opløsninger sig fra den for newtonske væsker, men udviser en adfærd, der ændres med forskydningskraft. På grund af den makromolekylære struktur af celluloseether stiger opløsningens viskositet hurtigt med stigningen i koncentrationen og falder hurtigt med stigningen i temperaturen. Ifølge dets egenskaber kan celluloseethere, såsom carboxymethylcellulose og hydroxyethylcellulose, bruges som fortykningsmidler til daglige kemikalier, vandtilbageholdende midler til papirbelægninger og fortykningsmidler til arkitektoniske belægninger.

2.4 Nedbrydelighed

Når celluloseether opløses i vandfasen, vil bakterier vokse, og væksten af ​​bakterier vil føre til produktion af enzymbakterier. Enzymet bryder de usubstituerede anhydroglucoseenhedsbindinger, der støder op til celluloseetheren, hvilket reducerer polymerens relative molekylvægt. Derfor, hvis den vandige celluloseetheropløsning skal opbevares i lang tid, skal der tilsættes konserveringsmidler til den, og visse antiseptiske foranstaltninger bør træffes selv for celluloseethere med antibakterielle egenskaber.

3. Anvendelse af celluloseether i papirindustrien

3.1 Papirforstærkende middel

For eksempel kan CMC anvendes som et fiberdispergeringsmiddel og et papirforstærkningsmiddel, som kan tilsættes til pulpen. Da natriumcarboxymethylcellulose har samme ladning som pulp- og fyldstofpartiklerne, kan det øge fiberens jævnhed. Bindingseffekten mellem fibre kan forbedres, og fysiske indikatorer såsom trækstyrke, sprængstyrke og papirets jævnhed kan forbedres. For eksempel bruger Longzhu og andre 100% bleget sulfittræmasse, 20% talkum, 1% dispergeret kolofoniumlim, justerer pH-værdien til 4,5 med aluminiumsulfat og bruger højere viskositet CMC (viskositet 800~1200MPA.S) Graden substitution er 0,6. Det kan ses, at CMC kan forbedre papirets tørstyrke og også forbedre dets limningsgrad.

3.2 Overfladelim

Natriumcarboxymethylcellulose kan bruges som et papiroverfladelimningsmiddel for at forbedre papirets overfladestyrke. Dens påføringseffekt kan øge overfladestyrken med omkring 10 % sammenlignet med den nuværende anvendelse af polyvinylalkohol og modificeret stivelseslimningsmiddel, og doseringen kan reduceres med omkring 30 %. Det er et meget lovende overfladelimningsmiddel til papirfremstilling, og denne serie af nye sorter bør udvikles aktivt. Kationisk celluloseether har bedre overfladelimningsevne end kationisk stivelse. Det kan ikke kun forbedre papirets overfladestyrke, men også forbedre papirets blækabsorptionsevne og øge farvningseffekten. Det er også et lovende overfladelimningsmiddel. Mo Lihuan og andre brugte natriumcarboxymethylcellulose og oxideret stivelse til at udføre overfladelimningstest på papir og pap. Resultaterne viser, at CMC har en ideel overfladelimningseffekt.

Methylcarboxymethylcellulosenatrium har en vis limningsevne, og carboxymethylcellulosenatrium kan bruges som pulplimningsmiddel. Ud over sin egen limningsgrad kan kationisk celluloseether også bruges som et papirfremstillingsretentionsfilter, forbedre retentionshastigheden af ​​fine fibre og fyldstoffer og kan også bruges som papirforstærkningsmiddel.

3.3 Emulsionsstabilisator

Celluloseether bruges i vid udstrækning til emulsionsfremstilling på grund af dens gode fortykkende effekt i vandig opløsning, som kan øge viskositeten af ​​emulsionsdispersionsmediet og forhindre emulsionsudfældning og lagdeling. Såsom natriumcarboxymethylcellulose, hydroxyethylcelluloseether, hydroxypropylcelluloseether osv. kan anvendes som stabilisatorer og beskyttelsesmidler til anionisk dispergeret kolofoniumgummi, kationisk celluloseether, hydroxyethylcelluloseether, hydroxypropylcelluloseether, etc. Basiscelluloseether, methylcellulose ether osv. kan også anvendes som beskyttelsesmidler til kationisk dispers kolofoniumgummi, AKD, ASA og andre limningsmidler. Longzhu et al. brugte 100 % bleget sulfittræmasse, 20 % talkum, 1 % dispergeret kolofoniumlim, justerede pH-værdien til 4,5 med aluminiumsulfat og brugte højere viskositet CMC (viskositet 800~12000MPA.S). Substitutionsgraden er 0,6, og den bruges til intern dimensionering. Det kan ses af resultaterne, at limningsgraden af ​​den kolofoniumgummi, der indeholder CMC, tydeligvis er forbedret, og stabiliteten af ​​kolofoniumemulsionen er god, og retentionshastigheden af ​​gummimaterialet er også høj.

3.4 Belægning af vandtilbageholdende middel

Det bruges til belægning og bearbejdning af papirbelægningsbindemiddel, cyanoethylcellulose, hydroxyethylcellulose osv. kan erstatte kasein og en del af latex, så trykfarve let kan trænge ind og kanterne er klare. Carboxymethylcellulose og hydroxyethylcarboxymethylcelluloseether kan anvendes som pigmentdispergeringsmiddel, fortykningsmiddel, vandretentionsmiddel og stabilisator. For eksempel er mængden af ​​carboxymethylcellulose, der anvendes som et vandtilbageholdende middel ved fremstillingen af ​​coatede papircoatinger, 1-2%.

4. Udviklingstendens for celluloseether brugt i papirindustrien

Brugen af ​​kemisk modifikation til at opnå cellulosederivater med særlige funktioner er en effektiv måde at søge nye anvendelser af verdens største udbytte af naturligt organisk stof-cellulose. Der er mange slags cellulosederivater og brede funktioner, og celluloseethere er blevet anvendt i mange industrier på grund af deres fremragende ydeevne. For at imødekomme papirindustriens behov bør udviklingen af ​​celluloseether være opmærksom på følgende tendenser:

(1) Udvikle forskellige specifikationsprodukter af celluloseethere, der er egnede til papirindustriens anvendelser, såsom serieprodukter med forskellige substitutionsgrader, forskellige viskositeter og forskellige relative molekylmasser, til udvælgelse i produktionen af ​​forskellige papirvarianter.

(2) Udviklingen af ​​nye varianter af celluloseethere bør øges, såsom kationiske celluloseethere, der er egnede til papirfremstillings- og dræningshjælpemidler, overfladelimningsmidler og zwitterioniske celluloseethere, der kan bruges som forstærkende midler til at erstatte belægningslatex Cyanoethylcelluloseether og lignende som bindemiddel.

(3) Styrke forskningen i fremstillingsprocessen for celluloseether og dens nye fremstillingsmetode, især forskningen i at reducere omkostningerne og forenkle processen.

(4) Styrke forskningen i egenskaberne af celluloseethere, især de filmdannende egenskaber, bindingsegenskaber og fortykkelsesegenskaber af forskellige celluloseethere, og styrke den teoretiske forskning i anvendelsen af ​​celluloseethere i papirfremstilling.