Karakteristika, fremstilling og anvendelse af celluloseether i industrien

Celluloseetherens typer, fremstillingsmetoder, egenskaber og karakteristika blev gennemgået, såvel som anvendelserne af celluloseether i petroleum, byggeri, papirfremstilling, tekstil, medicin, fødevarer, fotoelektriske materialer og daglig kemisk industri. Nogle nye varianter af celluloseetherderivater med udviklingsmuligheder blev introduceret, og deres anvendelsesmuligheder blev undersøgt.

Nøgleord:celluloseether; Præstation; Anvendelse; Cellulosederivater

Cellulose er en slags naturlig polymerforbindelse. Dens kemiske struktur er et polysaccharid-makromolekyle med vandfri β-glucose som basering, med en primær hydroxylgruppe og to sekundære hydroxylgrupper på hver basering. Ved kemisk modifikation kan en række cellulosederivater opnås, celluloseether er en af ​​dem. Celluloseether opnås ved omsætning af cellulose og NaOH, og etheriseres derefter med forskellige funktionelle monomerer såsom methanchlorid, ethylenoxid, propylenoxid osv., ved at vaske biproduktet salt og natriumcellulose. Celluloseether er et vigtigt derivat af cellulose, kan bruges i vid udstrækning i medicin og sundhed, daglige kemikalier, papir, fødevarer, medicin, byggeri, materialer og andre industrier. Derfor har udvikling og udnyttelse af celluloseether positiv betydning for den omfattende udnyttelse af vedvarende biomasseressourcer, udvikling af nye materialer og nye teknologier.

1. Klassificering og fremstilling af celluloseether

Klassificeringen af ​​celluloseethere er generelt opdelt i fire kategorier efter deres ioniske egenskaber.

1.1 Ikke-ionisk celluloseether

Ikke-ionisk celluloseether er hovedsageligt cellulosealkylether, fremstillingsmetoden er ved cellulose- og NaOH-reaktion og derefter med en række funktionelle monomerer såsom methanchlorid, ethylenoxid, propylenoxid-etherificeringsreaktion og derefter ved at vaske biproduktet salt og natriumcellulose at få. Den vigtigste methylcelluloseether, methylhydroxyethylcelluloseether, methylhydroxypropylcelluloseether, hydroxyethylcelluloseether, cyanoethylcelluloseether, hydroxybutylcelluloseether. Dens anvendelse er meget bred.

1.2 Anionisk celluloseether

Anionisk celluloseether er hovedsageligt carboxymethylcellulosenatrium, carboxymethylhydroxyethylcellulosenatrium. Fremstillingsmetoden er ved omsætning af cellulose og NaOH, og derefter etherificere med monochloreddikesyre eller ethylenoxid, propylenoxid, og derefter vaske biproduktet salt og natriumcellulose for at få.

1,3 kationisk celluloseether

Kationisk celluloseether er hovedsageligt 3 – chlor – 2 – hydroxypropyltrimethylammoniumchloridcelluloseether. Fremstillingsmetoden er ved omsætning af cellulose og NaOH, og derefter det kationiske etherificeringsmiddel 3 – chlor – 2 – hydroxypropyltrimethylammoniumchlorid eller ethylenoxid, propylenoxid sammen med etherificerende reaktion, og derefter ved at vaske biproduktet salt og natrium cellulose at få.

1.4 Zwitterionisk celluloseether

Zwitterionisk celluloseether har både anioniske grupper og kationiske grupper på molekylkæden, fremstillingsmetoden er ved cellulose- og NaOH-reaktion, og derefter med en chloreddikesyre og kationisk etherificeringsmiddel 3 – chlor – 2 hydroxypropyltrimethylammoniumchlorid-foretringsreaktion, og derefter vasket biprodukt salt og natriumcellulose og opnået.

2. celluloseetherens egenskaber og karakteristika

2.1 Udseende funktioner

Celluloseether er generelt hvid eller mælkehvid, smagløs, ikke-giftig, med flydende fibrøst pulver, let at absorbere fugt, opløst i vand til et gennemsigtigt viskøst stabilt kolloid.

2.2 Filmdannelse og vedhæftning

Foretringen af ​​celluloseether har stor indflydelse på dens egenskaber, såsom opløselighed, filmdannende evne, bindingsstyrke og salttolerance. Celluloseether har høj mekanisk styrke, fleksibilitet, varmebestandighed og kuldebestandighed og har god kompatibilitet med en række forskellige harpikser og blødgøringsmidler, kan bruges til fremstilling af plast, film, lak, klæbemidler, latex og farmaceutiske belægningsmaterialer.

2.3 Opløselighed

Methylcellulose opløseligt i koldt vand, uopløseligt i varmt vand, men også opløseligt i nogle organiske opløsningsmidler; Methylhydroxyethylcellulose opløselig i koldt vand, uopløselig i varmt vand og organiske opløsningsmidler. Men når den vandige opløsning af methylcellulose og methylhydroxyethylcellulose opvarmes, vil methylcellulosen og methylhydroxyethylcellulosen udfældes. Methylcellulose udfældede ved 45 ~ 60 ℃, mens blandet etheriseret methylhydroxyethylcellulose udfældedes ved 65 ~ 80 ℃. Når temperaturen falder, opløses bundfaldet igen.

Natriumhydroxyethylcellulose og carboxymethylhydroxyethylcellulose er opløselige i vand ved enhver temperatur, men uopløselige i organiske opløsningsmidler (med få undtagelser).

2.4 Fortykkelse

Celluloseether opløses i vand i kolloid form, og dens viskositet afhænger af polymerisationsgraden af ​​celluloseether. Opløsningen indeholder makromolekyler af hydratisering. På grund af sammenfiltringen af ​​makromolekyler er opløsningens strømningsadfærd forskellig fra den for newtonske væsker, men udviser en adfærd, der varierer med ændringen af ​​forskydningskræfter. På grund af den makromolekylære struktur af celluloseether stiger opløsningens viskositet hurtigt med stigende koncentration og falder hurtigt med stigende temperatur.

2.5 Nedbrydelighed

Celluloseether anvendes i den vandige fase. Så længe der er vand til stede, vil bakterier vokse. Vækst af bakterier fører til produktion af enzymbakterier. Enzymbakterierne fik den usubstituerede dehydrerede glucoseenhedsbinding ved siden af ​​celluloseether til at bryde, og polymerens molekylvægt faldt. Hvis en vandig opløsning af celluloseether skal konserveres i længere tid, bør der derfor tilsættes et konserveringsmiddel, selvom der anvendes antibakteriel celluloseether.

3.anvendelsen af ​​celluloseether i industrien

3.1 Petroleumsindustrien

Natriumcarboxymethylcellulose bruges hovedsageligt til olieudvinding. Det bruges til fremstilling af mudder for at øge viskositeten og reducere vandtab. Det kan modstå forskellig opløselig saltforurening og forbedre oliegenvindingshastigheden.

Natriumcarboxymethylhydroxypropylcellulose og natriumcarboxymethylhydroxyethylcellulose er en slags bedre boremudderbehandlingsmiddel og forberedelse af færdiggørelsesvæskematerialer, høj pulpinghastighed, saltresistens, calciumresistens, god viskosificeringsevne, temperaturbestandighed (160 ℃). Velegnet til fremstilling af ferskvand, havvand og mættet saltvand borevæske, under vægten af ​​calciumchlorid kan blandes i en række forskellige tætheder (103 ~ 1279 / cm3) borevæske, og gøre det har en vis viskositet og lav filtrering kapacitet, dens viskositet og filtreringskapacitet er bedre end hydroxyethylcellulose, er en god olieproduktion additiver. Natriumcarboxymethylcellulose er meget udbredt i processen med olieudvinding af cellulosederivater, i borevæske, cementeringsvæske, fraktureringsvæske og forbedre olieproduktion anvendes, især i borevæskeforbruget er større, den vigtigste start og landing filtrering og viskosificering.

Hydroxyethylcellulose bruges i processen med boring, færdiggørelse og cementering som en mudderfortykkelsesstabilisator. Fordi hydroxyethylcellulose og natriumcarboxymethylcellulose, guargummi sammenlignet med god fortykningseffekt, suspensionssand, højt saltindhold, god varmebestandighed og lille modstand, mindre væsketab, knækket gummiblok, lave restkarakteristika, er blevet meget brugt.

3.2 Bygge- og belægningsindustrien

Bygnings- og pudsmørtelblanding: natriumcarboxymethylcellulose kan bruges som retarderende middel, vandtilbageholdelsesmiddel, fortykningsmiddel og bindemiddel, kan bruges som gipsbund og cementbundpuds, mørtel og jordnivellerende materialedispergeringsmiddel, vandtilbageholdelsesmiddel, fortykningsmiddel. Det er en slags speciel murværks- og pudsmørtelblanding til porebetonblokke lavet af carboxymethylcellulose, som kan forbedre bearbejdeligheden, vandretentionen og revnebestandigheden af ​​mørtel og undgå revner og hul i blokvæggen.

Byggeoverfladedekorationsmaterialer: Cao Mingqian og anden methylcellulose fremstillet af en slags miljøbeskyttelsesmaterialer til bygningsoverfladedekoration, dens produktionsproces er enkel, ren, kan bruges til højkvalitets væg, stenfliseoverflade, kan også bruges til søjle , dekoration af tabletoverflade. Huang Jianping lavet af carboxymethylcellulose er en slags keramisk fliseforsegling, som har stærk bindekraft, god deformationsevne, producerer ikke revner og falder af, god vandtæt effekt, lys og farverig farve, med fremragende dekorativ effekt.

Anvendelse i belægninger: Methylcellulose og hydroxyethylcellulose kan anvendes som stabilisator, fortykningsmiddel og vandtilbageholdende middel til latexbelægninger, kan desuden også anvendes som dispergeringsmiddel, viskositetsmiddel og filmdannende middel til farvede cementbelægninger. Tilføjelse af celluloseether med passende specifikationer og viskositet til latexmaling kan forbedre konstruktionsydelsen af ​​latexmaling, forhindre sprøjt, forbedre opbevaringsstabilitet og dækkeevne. Det vigtigste forbrugerområde i udlandet er latexbelægninger, derfor bliver celluloseetherprodukter ofte det første valg af latexmalingsfortykningsmiddel. For eksempel kan den modificerede methylhydroxyethylcelluloseether holde den førende position i fortykningsmidlet af latexmaling på grund af dets gode omfattende egenskaber. For eksempel, fordi celluloseether har unikke termiske gelegenskaber og opløselighed, saltbestandighed, varmebestandighed og har passende overfladeaktivitet, kan den bruges som et vandtilbageholdelsesmiddel, suspensionsmiddel, emulgator, filmdannende middel, smøremiddel, bindemiddel og rheologisk ændring. .

3.3 Papirindustri

Papirvåde tilsætningsstoffer: CMC kan bruges som et fiberdispergeringsmiddel og papirforstærker, kan tilsættes til papirmassen, fordi natriumcarboxymethylcellulose og papirmasse og pakningspartikler har samme ladning, kan øge fiberens jævnhed, forbedre styrken af papir. Som en forstærkning tilføjet inde i papiret, øger det bindingssamarbejdet mellem fibrene og kan forbedre trækstyrken, brudmodstanden, papirets jævnhed og andre fysiske indekser. Natriumcarboxymethylcellulose kan også anvendes som limningsmiddel i pulpen. Ud over sin egen limningsgrad kan den også bruges som et beskyttelsesmiddel af kolofonium, AKD og andre limningsmidler. Kationisk celluloseether kan også bruges som papirretentionshjælpemiddelfilter, forbedre retentionshastigheden af ​​fine fibre og fyldstof, kan også bruges som papirforstærkning.

Coating klæbemiddel: Bruges til belægning behandling papir belægning klæbemiddel, kan erstatte ost, en del af latex, så trykfarve let at trænge igennem, klar kant. Det kan også bruges som pigmentdispergeringsmiddel, viskositetsmiddel og stabilisator.

Overfladelimningsmiddel: Natriumcarboxymethylcellulose kan bruges som papiroverfladelimningsmiddel, forbedre papirets overfladestyrke sammenlignet med den nuværende brug af polyvinylalkohol, modificeret stivelse efter overfladestyrken kan øges med omkring 10%, dosis reduceres med omkring 30 %. Det er et lovende overfladelimningsmiddel til papirfremstilling, og dets serie af nye sorter bør udvikles aktivt. Kationisk celluloseether har bedre overfladelimningsevne end kationisk stivelse, ikke kun kan forbedre overfladestyrken af ​​papir, men kan også forbedre blækabsorptionen af ​​papir, øge farvningseffekten, er også et lovende overfladelimningsmiddel.

3.4 Tekstilindustrien

I tekstilindustrien kan celluloseether anvendes som limningsmiddel, udjævningsmiddel og fortykningsmiddel til tekstilmasse.

Limningsmiddel: celluloseether såsom natriumcarboxymethylcellulose, hydroxyethylcarboxymethylcelluloseether, hydroxypropylcarboxymethylcelluloseether og andre sorter kan bruges som limningsmiddel, og det er ikke let at forringe og støbe, trykning og farvning, uden afskalning, fremme farvestof kan opnå ensartet kolloid i vand.

Udjævningsmiddel: kan forbedre farvestoffets hydrofile og osmotiske kraft, fordi viskositetsændringen er lille, let at justere farveforskellen; Kationisk celluloseether har også farvnings- og farveeffekt.

Fortykningsmiddel: natriumcarboxymethylcellulose, hydroxyethylcarboxymethylcelluloseether, hydroxypropylcarboxymethylcelluloseether kan bruges som et tryk- og farvningsopslæmningsfortykningsmiddel, med små rester, høje farvehastighedskarakteristika, er en klasse af meget potentielle tekstiladditiver.

3.5 Husholdningernes kemiske industri

Stabil viskositetsmiddel: Natriummethylcellulose i faste pulverprodukter af råmaterialepasta spiller en dispersionssuspensionsstabilitet, i væske- eller emulsionskosmetik fortykkelse, dispergering, homogenisering og andre roller. Den kan bruges som stabilisator og viskositetsmiddel.

Emulgerende stabilisator: gør salve, shampoo emulgator, fortykningsmiddel og stabilisator. Natriumcarboxymethylhydroxypropylcellulose kan bruges som tandpasta-klæbestabilisator, med gode tixotrope egenskaber, så tandpastaen har god formbarhed, langtidsdeformation, ensartet og delikat smag. Resistens mod natriumcarboxymethylhydroxypropylcellulosesalt, syreresistens er overlegen, effekten er langt bedre end carboxymethylcellulose, kan bruges som rengøringsmiddel i viskositetsmidlet, snavsfastgørelsesforebyggende middel.

Dispersionsfortykningsmiddel: I detergentproduktion, den generelle brug af natriumcarboxymethylcellulose som vaskemiddel, vaskemiddel snavsdispergeringsmiddel, flydende vaskemiddelfortykningsmiddel og dispergeringsmiddel.

3.6 Farmaceutiske og fødevareindustrier

I den farmaceutiske industri kan hydroxypropylcarboxymethylcellulose anvendes som lægemiddelhjælpestoffer, som i vid udstrækning anvendes i præparater med kontrolleret frigivelse og forlænget frigivelse, som et frigivelsesblokerende materiale til at regulere frigivelsen af ​​lægemidler, som belægningsmateriale til langvarig frigivelse, pellets med langvarig frigivelse. , depotkapsler. Den mest udbredte er methylcarboxymethylcellulose, ethylcarboxymethylcellulose, såsom MC, bruges ofte til fremstilling af tabletter og kapsler eller coatede sukkerovertrukne tabletter.

Kvalitetskvalitet af celluloseether kan bruges i fødevareindustrien, i en række fødevarer er et effektivt fortykningsmiddel, emulgator, stabilisator, hjælpestof, vandtilbageholdende middel og mekanisk skummiddel. Methylcellulose og hydroxypropylmethylcellulose er blevet anerkendt som ikke-skadelige metaboliske inerte stoffer. Carboxymethylcellulose med høj renhed (99,5 % eller mere renhed) kan tilsættes til fødevarer, såsom mælk og flødeprodukter, krydderier, syltetøj, gelé, dåser, bordsirupper og drikkevarer. Renhed på mere end 90% carboxymethylcellulose kan bruges i fødevarerelaterede aspekter, såsom anvendt til transport og opbevaring af frisk frugt, plastfolien har en god konserveringseffekt, mindre forurening, ingen skade, let til mekaniserede produktionsfordele.

3.7 Optiske og elektriske funktionsmaterialer

Elektrolytfortykkelsesstabilisator: på grund af den høje renhed af celluloseether er god syreresistens, saltbestandighed, især jern- og tungmetalindholdet lavt, så kolloidet er meget stabilt, velegnet til alkalisk batteri, zink mangan batteri elektrolyt fortykningsstabilisator.

Flydende krystalmaterialer: Siden 1976 er den første opdagelse af hydroxypropylcellulose – vandsystem flydende krystal ask fase, fundet i passende organisk opløsning, mange cellulosederivater i høj koncentration kan danne anisotrop opløsning, for eksempel hydroxypropylcellulose og dets acetat, propionat , benzoat, phthalat, acetyloxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose osv. Ud over at danne kolloid ionisk flydende krystalopløsning viser nogle estere af hydroxypropylcellulose også denne egenskab.

Mange celluloseethere viser termotropiske flydende krystalegenskaber. Acetylhydroxypropylcellulose dannet termogent kolesterisk flydende krystal under 164 ℃. Acetoacetat, hydroxypropylcellulose, trifluoracetat, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylcellulose og dets derivater, ethylhydroxypropylcellulose, trimethylsiliccellulose og butyldimethylsiliccellulose, heptylcellulose og butoxylethylcellulose, hydroxyethylcelluloseacetat, etc., viste alle termogent kolesterisk flydende krystal. Nogle celluloseestere, såsom cellulosebenzoat, p-methoxybenzoat og p-methylbenzoat, celluloseheptanat kan danne termogene kolesteriske flydende krystaller.

Elektrisk isoleringsmateriale: cyanoethylcellulose-foretringsmiddel til acrylonitril, dets høje dielektricitetskonstant, lave tabskoefficient, kan bruges som fosfor- og elektroluminescerende lamper, harpiksmatrix og transformerisolering.

4. Afsluttende bemærkninger

Brug af kemisk modifikation til at opnå cellulosederivater med særlige funktioner er en effektiv måde at finde nye anvendelser for cellulose, det største naturlige organiske stof i verden. Som et af cellulosederivater er celluloseether, såsom fysiologisk harmløse, forureningsfrie vandopløselige polymermaterialer på grund af dets fremragende egenskaber, blevet brugt i mange industrier og vil have en bredere udsigt til udvikling.