Características, preparación y aplicación del éter de celulosa en la industria.

Se revisaron los tipos, métodos de preparación, propiedades y características del éter de celulosa, así como las aplicaciones del éter de celulosa en petróleo, construcción, fabricación de papel, textil, medicina, alimentos, materiales fotoeléctricos e industria química diaria. Se introdujeron algunas nuevas variedades de derivados de éter de celulosa con perspectivas de desarrollo y se estudiaron sus perspectivas de aplicación.

Palabras clave:éter de celulosa; Actuación; Solicitud; derivados de celulosa

La celulosa es un tipo de compuesto polimérico natural. Su estructura química es una macromolécula de polisacárido con β-glucosa anhidra como anillo base, con un grupo hidroxilo primario y dos grupos hidroxilo secundarios en cada anillo base. Mediante modificación química se pueden obtener una serie de derivados de la celulosa, el éter de celulosa es uno de ellos. El éter de celulosa se obtiene mediante la reacción de celulosa y NaOH, y luego se eteriza con varios monómeros funcionales como cloruro de metano, óxido de etileno, óxido de propileno, etc., lavando la sal subproducto y la celulosa sódica. El éter de celulosa es un derivado importante de la celulosa, puede usarse ampliamente en medicina y salud, química diaria, papel, alimentos, medicina, construcción, materiales y otras industrias. Por lo tanto, el desarrollo y utilización del éter de celulosa tiene una importancia positiva para la utilización integral de recursos de biomasa renovables, el desarrollo de nuevos materiales y nuevas tecnologías.

1. Clasificación y preparación de éter de celulosa.

La clasificación de los éteres de celulosa se divide generalmente en cuatro categorías según sus propiedades iónicas.

1.1 Éter de celulosa no iónico

El éter de celulosa no iónico es principalmente éter alquílico de celulosa, el método de preparación es mediante la reacción de celulosa y NaOH, y luego con una variedad de monómeros funcionales como cloruro de metano, óxido de etileno, reacción de eterificación de óxido de propileno y luego lavando el subproducto. Sal y celulosa sódica para conseguir. El principal éter de metilcelulosa, éter de metilhidroxietilcelulosa, éter de metilhidroxipropilcelulosa, éter de hidroxietilcelulosa, éter de cianoetilcelulosa, éter de hidroxibutilcelulosa. Su aplicación es muy amplia.

1.2 Éter de celulosa aniónico

El éter de celulosa aniónico es principalmente carboximetilcelulosa sódica y carboximetilhidroxietilcelulosa sódica. El método de preparación consiste en hacer reaccionar celulosa y NaOH, luego eterificar con ácido monocloroacético u óxido de etileno, óxido de propileno y luego lavar la sal subproducto y la celulosa sódica para obtener.

1.3 éter de celulosa catiónico

El éter de celulosa catiónico es principalmente éter de celulosa de cloruro de 3 – cloro – 2 – hidroxipropil trimetil amonio. El método de preparación es mediante la reacción de celulosa y NaOH, y luego el agente eterificante catiónico 3 – cloro – 2 – cloruro de hidroxipropil trimetilamonio u óxido de etileno, óxido de propileno junto con la reacción de eterificación, y luego lavando el subproducto sal y sodio. celulosa para conseguir.

1.4 Éter de celulosa zwitteriónica

El éter de celulosa zwitteriónica tiene grupos aniónicos y catiónicos en la cadena molecular, el método de preparación es mediante reacción de celulosa y NaOH, y luego con ácido cloroacético y agente eterificante catiónico 3 – cloro – 2 reacción de eterificación de cloruro de hidroxipropil trimetil amonio, y luego se lava subproducto sal y celulosa sódica y obtenido.

2.las propiedades y características del éter de celulosa.

2.1 Características de apariencia

El éter de celulosa es generalmente blanco o blanco lechoso, insípido, no tóxico, con fluidez de polvo fibroso, fácil de absorber la humedad, disuelto en agua en un coloide estable viscoso transparente.

2.2 Formación y adhesión de películas.

La eterificación del éter de celulosa tiene gran influencia en sus propiedades, como la solubilidad, la capacidad de formación de película, la fuerza de unión y la tolerancia a la sal. El éter de celulosa tiene alta resistencia mecánica, flexibilidad, resistencia al calor y al frío, y tiene buena compatibilidad con una variedad de resinas y plastificantes, y puede usarse para fabricar plásticos, películas, barnices, adhesivos, látex y materiales de recubrimiento farmacéuticos.

2.3 Solubilidad

Metilcelulosa soluble en agua fría, insoluble en agua caliente, pero también soluble en algunos disolventes orgánicos; Metil hidroxietilcelulosa soluble en agua fría, insoluble en agua caliente y disolventes orgánicos. Pero cuando se calienta la solución acuosa de metilcelulosa y metilhidroxietilcelulosa, la metilcelulosa y la metilhidroxietilcelulosa precipitarán. La metilcelulosa precipitó a 45 ~ 60 ℃, mientras que la metil hidroxietilcelulosa eterizada mixta precipitó a 65 ~ 80 ℃. Cuando la temperatura baja, los precipitados se vuelven a disolver.

La hidroxietilcelulosa de sodio y la carboximetilhidroxietilcelulosa son solubles en agua a cualquier temperatura, pero insolubles en disolventes orgánicos (con algunas excepciones).

2.4 Engrosamiento

El éter de celulosa se disuelve en agua en forma coloidal y su viscosidad depende del grado de polimerización del éter de celulosa. La solución contiene macromoléculas de hidratación. Debido al entrelazamiento de macromoléculas, el comportamiento de flujo de la solución es diferente al de los fluidos newtonianos, pero exhibe un comportamiento que varía con el cambio de las fuerzas de corte. Debido a la estructura macromolecular del éter de celulosa, la viscosidad de la solución aumenta rápidamente al aumentar la concentración y disminuye rápidamente al aumentar la temperatura.

2.5 Degradabilidad

En la fase acuosa se utiliza éter de celulosa. Mientras haya agua presente, las bacterias crecerán. El crecimiento de bacterias conduce a la producción de bacterias enzimáticas. Las bacterias enzimáticas hicieron que el enlace de la unidad de glucosa deshidratada no sustituida adyacente al éter de celulosa se rompiera y el peso molecular del polímero disminuyera. Por lo tanto, si se va a conservar una solución acuosa de éter de celulosa durante un período de tiempo más largo, se le debe añadir un conservante, incluso si se utiliza éter de celulosa antibacteriano.

3.la aplicación del éter de celulosa en la industria.

3.1 Industria petrolera

La carboximetilcelulosa sódica se utiliza principalmente en la explotación petrolera. Se utiliza en la fabricación de lodos para aumentar la viscosidad y reducir la pérdida de agua. Puede resistir diversas contaminaciones por sales solubles y mejorar la tasa de recuperación de petróleo.

La carboximetilhidroxipropilcelulosa de sodio y la carboximetilhidroxietilcelulosa de sodio son un tipo de mejor agente de tratamiento del lodo de perforación y preparación de materiales fluidos de terminación, alta tasa de pulpa, resistencia a la sal, resistencia al calcio, buena capacidad de viscosificación y resistencia a la temperatura (160 ℃). Adecuado para la preparación de agua dulce, agua de mar y fluido de perforación de agua salada saturada, bajo el peso del cloruro de calcio se puede mezclar en una variedad de densidades (103 ~ 1279 / cm3) de fluido de perforación, y hacer que tenga una cierta viscosidad y baja filtración. La capacidad, su viscosidad y capacidad de filtración son mejores que la hidroxietilcelulosa, es un buen aditivo para la producción de petróleo. La carboximetilcelulosa de sodio se usa ampliamente en el proceso de explotación petrolera de derivados de celulosa, en fluidos de perforación, fluidos de cementación, fluidos de fracturación y mejoran la producción de petróleo, especialmente en el consumo de fluidos de perforación es mayor, la principal filtración y viscosificación de despegue y aterrizaje.

La hidroxietilcelulosa se utiliza en el proceso de perforación, terminación y cementación como estabilizador espesante de lodo. Debido a que la hidroxietilcelulosa y la carboximetilcelulosa de sodio, la goma guar en comparación con un buen efecto espesante, arena en suspensión, alto contenido de sal, buena resistencia al calor y pequeña resistencia, menor pérdida de líquido, bloque de caucho roto, características de bajo residuo, se ha utilizado ampliamente.

3.2 Industria de la construcción y revestimientos

Aditivo para mortero de construcción y enlucido de edificios: la carboximetilcelulosa de sodio se puede usar como agente retardante, agente de retención de agua, espesante y aglutinante, se puede usar como yeso para fondo de yeso y fondo de cemento, dispersante de mortero y material de nivelación del suelo, agente de retención de agua, espesante. Es un tipo de aditivo especial para mortero de mampostería y enlucido para bloques de hormigón celular elaborado con carboximetilcelulosa, que puede mejorar la trabajabilidad, la retención de agua y la resistencia al agrietamiento del mortero y evitar el agrietamiento y el hueco de la pared del bloque.

Materiales de decoración de superficies de construcción: Cao Mingqian y otras metilcelulosas hechas de un tipo de materiales de decoración de superficies de construcción de protección ambiental, su proceso de producción es simple, limpio, se puede usar para paredes de alta calidad, superficies de baldosas de piedra, también se puede usar para columnas. , decoración de la superficie de la tableta. Huang Jianping hecho de carboximetilcelulosa es un tipo de sellador de baldosas cerámicas, que tiene una fuerte fuerza de unión, buena capacidad de deformación, no produce grietas ni se cae, buen efecto impermeable, color brillante y colorido, con excelente efecto decorativo.

Aplicación en revestimientos: La metilcelulosa y la hidroxietilcelulosa se pueden utilizar como estabilizador, espesante y agente retenedor de agua para revestimientos de látex, además, también se pueden utilizar como dispersante, viscosificador y agente formador de película para revestimientos de cemento coloreados. Agregar éter de celulosa con especificaciones y viscosidad apropiadas a la pintura de látex puede mejorar el rendimiento de la construcción de la pintura de látex, evitar salpicaduras, mejorar la estabilidad durante el almacenamiento y el poder de cobertura. El principal campo de consumo en el extranjero son los recubrimientos de látex, por lo que los productos de éter de celulosa a menudo se convierten en la primera opción como espesante de pintura de látex. Por ejemplo, el éter de metilhidroxietilcelulosa modificado puede mantener la posición de liderazgo en el espesante de pintura de látex debido a sus buenas propiedades integrales. Por ejemplo, debido a que el éter de celulosa tiene características y solubilidad de gel térmico únicas, resistencia a la sal, resistencia al calor y tiene actividad superficial adecuada, se puede usar como agente de retención de agua, agente de suspensión, emulsionante, agente formador de película, lubricante, aglutinante y enmienda reológica. .

3.3 Industria del papel

Aditivos húmedos para papel: CMC se puede usar como dispersante de fibra y potenciador de papel, se puede agregar a la pulpa, porque la carboximetilcelulosa de sodio y la pulpa y las partículas de empaque tienen la misma carga, pueden aumentar la uniformidad de la fibra y mejorar la resistencia de la papel. Como refuerzo agregado dentro del papel, aumenta la cooperación de unión entre las fibras y puede mejorar la resistencia a la tracción, la resistencia a la rotura, la uniformidad del papel y otros índices físicos. La carboximetilcelulosa sódica también se puede utilizar como agente de apresto en la pulpa. Además de su propio grado de encolado, también se puede utilizar como agente protector de colofonia, AKD y otros agentes de encolado. El éter de celulosa catiónico también se puede utilizar como filtro auxiliar de retención de papel, mejora la tasa de retención de fibra fina y relleno, y también se puede utilizar como refuerzo de papel.

Adhesivo de revestimiento: se utiliza para el procesamiento de revestimiento de adhesivo de revestimiento de papel, puede reemplazar el queso, parte del látex, para que la tinta de impresión sea fácil de penetrar y despeje el borde. También se puede utilizar como dispersante de pigmentos, viscosificante y estabilizador.

Agente de apresto de superficie: la carboximetilcelulosa de sodio se puede utilizar como agente de apresto de la superficie del papel, mejora la resistencia de la superficie del papel, en comparación con el uso actual de alcohol polivinílico, el almidón modificado después de que la resistencia de la superficie se puede aumentar en aproximadamente un 10%, se reduce la dosis. en aproximadamente un 30%. Es un agente de encolado superficial prometedor para la fabricación de papel y su serie de nuevas variedades debería desarrollarse activamente. El éter de celulosa catiónico tiene un mejor rendimiento de apresto de superficie que el almidón catiónico, no solo puede mejorar la resistencia de la superficie del papel, sino que también puede mejorar la absorción de tinta del papel, aumentar el efecto de teñido y también es un agente de apresto de superficie prometedor.

3.4 Industria textil

En la industria textil, el éter de celulosa se puede utilizar como agente de apresto, agente nivelador y agente espesante para pulpa textil.

Agente de apresto: éter de celulosa como carboximetilcelulosa de sodio, éter de hidroxietilcarboximetilcelulosa, éter de hidroxipropilcarboximetilcelulosa y otras variedades se pueden usar como agente de apresto, y no es fácil de deteriorar y moldear, imprimir y teñir, sin desencolado, promover que el tinte pueda obtener uniforme coloide en agua.

Agente nivelador: puede mejorar el poder hidrófilo y osmótico del tinte, porque el cambio de viscosidad es pequeño, fácil de ajustar la diferencia de color; El éter de celulosa catiónico también tiene efecto teñido y colorante.

Agente espesante: la carboximetilcelulosa de sodio, el éter de hidroxietilcarboximetilcelulosa y el éter de hidroxipropilcarboximetilcelulosa se pueden utilizar como agente espesante de suspensión de impresión y teñido, con pequeños residuos y características de alta tasa de color, es una clase de aditivos textiles muy potenciales.

3.5 Industria de productos químicos domésticos

Viscosificador estable: la metilcelulosa de sodio en productos de pasta de materia prima en polvo sólido desempeña una estabilidad de suspensión de dispersión, en cosméticos líquidos o en emulsión espesa, dispersa, homogeneiza y otras funciones. Puede utilizarse como estabilizador y viscosificante.

Estabilizador emulsionante: pomada, champú emulsionante, espesante y estabilizador. La carboximetilhidroxipropilcelulosa de sodio se puede utilizar como estabilizador adhesivo de pasta de dientes, con buenas propiedades tixotrópicas, de modo que la pasta de dientes tenga buena formabilidad, deformación a largo plazo y sabor uniforme y delicado. Resistencia a la sal de carboximetilhidroxipropilcelulosa de sodio, la resistencia a los ácidos es superior, el efecto es mucho mejor que la carboximetilcelulosa, se puede utilizar como detergente en el viscosificador, agente preventivo de la adhesión de suciedad.

Espesante de dispersión: en la producción de detergentes, el uso general de carboximetilcelulosa de sodio como detergente, dispersante de suciedad, detergente líquido, espesante y dispersante.

3.6 Industrias farmacéutica y alimentaria

En la industria farmacéutica, la hidroxipropilcarboximetilcelulosa se puede utilizar como excipiente de fármacos, ampliamente utilizada en preparaciones de liberación controlada y de liberación sostenida de esqueleto de fármaco oral, como material bloqueador de la liberación para regular la liberación de fármacos, como material de recubrimiento, agente de liberación sostenida, gránulos de liberación sostenida. , cápsulas de liberación sostenida. La más utilizada es la metil carboximetil celulosa, la etil carboximetil celulosa, como la MC se suele utilizar en la fabricación de comprimidos y cápsulas, o comprimidos recubiertos de azúcar.

El grado de calidad del éter de celulosa se puede utilizar en la industria alimentaria; en una variedad de alimentos es un agente espesante, emulsionante, estabilizador, excipiente, agente de retención de agua y agente espumante mecánico eficaz. La metilcelulosa y la hidroxipropilmetilcelulosa han sido reconocidas como sustancias inertes metabólicas no dañinas. La carboximetilcelulosa de alta pureza (pureza del 99,5% o más) se puede añadir a alimentos, tales como productos lácteos y cremas, condimentos, mermeladas, gelatinas, latas, jarabes de mesa y bebidas. La pureza de más del 90% de carboximetilcelulosa se puede utilizar en aspectos relacionados con los alimentos, como en el transporte y almacenamiento de fruta fresca, la envoltura plástica tiene un buen efecto de conservación, menos contaminación, sin daños y ventajas de producción fáciles de mecanizar.

3.7 Materiales funcionales ópticos y eléctricos.

Estabilizador de espesamiento de electrolitos: debido a la alta pureza del éter de celulosa, buena resistencia a los ácidos, la resistencia a la sal, especialmente el contenido de hierro y metales pesados ​​es bajo, por lo que el coloide es muy estable, adecuado para baterías alcalinas, estabilizador de espesamiento de electrolitos de baterías de zinc y manganeso.

Materiales de cristal líquido: desde 1976, el primer descubrimiento de hidroxipropilcelulosa - fase de cristal líquido del sistema de agua, se ha encontrado en una solución orgánica adecuada; muchos derivados de celulosa en alta concentración pueden formar una solución anisotrópica, por ejemplo, hidroxipropilcelulosa y su acetato, propionato. , benzoato, ftalato, acetilxietilcelulosa, hidroxietilcelulosa, etc. Además de formar una solución de cristal líquido iónico coloidal, algunos ésteres de hidroxipropilcelulosa también muestran esta propiedad.

Muchos éteres de celulosa muestran propiedades de cristal líquido termotrópico. La acetil hidroxipropilcelulosa formó cristales líquidos colestéricos termogénicos por debajo de 164 ℃. Acetoacetato de hidroxipropilcelulosa, trifluoroacetato de hidroxipropilcelulosa, hidroxipropilcelulosa y sus derivados, etilhidroxipropilcelulosa, trimetilsiliccelulosa y butildimetilsiliccelulosa, heptilcelulosa y butoxiletilcelulosa, acetato de hidroxietilcelulosa, etc., todos mostraron cristales líquidos colestéricos termogénicos. Algunos ésteres de celulosa, como el benzoato de celulosa, el p-metoxibenzoato y el p-metilbenzoato, el heptanato de celulosa pueden formar cristales líquidos colestéricos termogénicos.

Material de aislamiento eléctrico: agente eterificante de cianoetilcelulosa para acrilonitrilo, su alta constante dieléctrica, bajo coeficiente de pérdida, se puede utilizar como matriz de resina de fósforo y lámparas electroluminiscentes y aislamiento de transformadores.

4. Comentarios finales

Utilizar modificaciones químicas para obtener derivados de celulosa con funciones especiales es una forma eficaz de encontrar nuevos usos para la celulosa, la materia orgánica natural más grande del mundo. Como uno de los derivados de celulosa, el éter de celulosa, como materiales poliméricos solubles en agua fisiológicamente inofensivos y libres de contaminación, debido a sus excelentes propiedades, se ha utilizado en muchas industrias y tendrá una perspectiva más amplia de desarrollo.