Tsellulooseeter paberitööstuses

Selles artiklis tutvustatakse tsellulooseetrite tüüpe, valmistamismeetodeid, jõudlusnäitajaid ja kasutusolekut paberitööstuses, esitatakse mõned uued arenguperspektiiviga tsellulooseetrite sordid ning käsitletakse nende rakendust ja arengusuundi paberitootmises.

Võtmesõnad:tselluloosi eeter; esitus; paberitööstus

Tselluloos on looduslik polümeerühend, selle keemiline struktuur on veevaba polüsahhariidi makromolekulβ- glükoos kui alustsükkel ja igal alustsüklil on primaarne hüdroksüülrühm ja sekundaarne hüdroksüülrühm. Selle keemilise modifitseerimise kaudu on võimalik saada rida tselluloosi derivaate. Tsellulooseetri valmistamismeetodiks on tselluloosi reageerimine NaOH-ga, seejärel eetrimisreaktsioon erinevate funktsionaalsete reagentidega, nagu metüülkloriid, etüleenoksiid, propüleenoksiid jne, ning seejärel kõrvalsaaduse soola ja tselluloosnaatriumi koguse pesemine. toode. Tsellulooseeter on üks olulisi tselluloosi derivaate, mida saab laialdaselt kasutada meditsiinis ja hügieenis, igapäevases keemiatööstuses, paberitööstuses, toidu-, meditsiini-, ehitus-, materjali- ja muudes tööstusharudes. Viimastel aastatel on välisriigid selle uurimistööd väga tähtsaks pidanud ning palju saavutusi on saavutatud nii rakenduslike alusuuringute, rakenduslike praktiliste mõjude kui ka ettevalmistuse vallas. Viimastel aastatel on mõned Hiina inimesed hakanud järk-järgult selle aspekti uurimisega tegelema ja on saavutanud esialgu mõningaid tulemusi tootmispraktikas. Seetõttu on tsellulooseetri väljatöötamisel ja kasutamisel väga oluline roll taastuvate bioloogiliste ressursside igakülgsel kasutamisel ning paberi kvaliteedi ja jõudluse parandamisel. See on uut tüüpi paberi valmistamise lisandid, mida tasub arendada.

1. Tselluloosi eetrite klassifitseerimine ja valmistamismeetodid

Tselluloosi eetrite klassifikatsioon jaguneb ioonsuse järgi üldiselt 4 kategooriasse.

1.1 Mitteioonne tsellulooseeter

Mitteioonne tselluloosi eeter on peamiselt tselluloosi alküüleeter ja selle valmistamismeetodiks on tselluloosi reageerimine NaOH-ga ja seejärel eeterdamisreaktsioon erinevate funktsionaalsete monomeeridega, nagu monoklorometaan, etüleenoksiid, propüleenoksiid jne, ning seejärel saadakse pesemisega. laialdaselt kasutatakse kõrvalsaaduse soola ja naatriumtselluloosi, sealhulgas peamiselt metüültselluloosi eetrit, metüülhüdroksüetüültselluloosi eetrit, metüülhüdroksüpropüültselluloosi eetrit, hüdroksüetüültselluloosi eetrit, tsüanoetüültselluloosi eetrit ja hüdroksübutüültselluloosi eetrit.

1.2 Anioonne tsellulooseeter

Anioonsed tsellulooseetrid on peamiselt naatriumkarboksümetüültselluloos ja naatriumkarboksümetüülhüdroksüetüültselluloos. Valmistamismeetodiks on tselluloosi reageerimine NaOH-ga ja seejärel eetri läbiviimine kloroäädikhappe, etüleenoksiidi ja propüleenoksiidiga. Keemiline reaktsioon, mis saadakse seejärel kõrvalsaaduse soola ja naatriumtselluloosi pesemisel.

1.3 Katioonne tsellulooseeter

Katioonne tsellulooseetrid hõlmavad peamiselt 3-kloro-2-hüdroksüpropüültrimetüülammooniumkloriidi tselluloosi eetrit, mis valmistatakse tselluloosi reageerimisel NaOH-ga ja seejärel katioonse eeterdava ainega 3-kloro-2-hüdroksüpropüültrimetüülammooniumkloriidiga või eeterdamisreaktsioonil etüleenoksiidi, propüleenoksiidi ja propüleenoksiidiga ja saadud seejärel kõrvalsaaduse soola ja naatriumtselluloosi pesemisel.

1.4 Tsvitterioonne tsellulooseeter

Tsvitterioonse tsellulooseetri molekulaarahelas on nii anioonsed rühmad kui ka katioonsed rühmad. Selle valmistamismeetodiks on tselluloosi reageerimine NaOH-ga ja seejärel monokloroäädikhappe ja katioonse eeterdamisainega reageerimine. 3-kloro-2-hüdroksüpropüültrimetüülammooniumkloriid eeterdatakse ja saadakse seejärel kõrvalsaaduse soola ja naatriumtselluloosi pesemisel.

2. Tsellulooseetri jõudlus ja omadused

2.1 Kile teke ja nakkumine

Tsellulooseetri eeterdamisel on suur mõju selle omadustele, nagu lahustuvus, kilet moodustav võime, sideme tugevus ja soolakindlus. Tsellulooseetril on kõrge mehaaniline tugevus, paindlikkus, kuuma- ja külmakindlus ning hea ühilduvus erinevate vaikude ja plastifikaatoritega ning seda saab kasutada plastide, kilede, lakkide, liimide, lateksi ja ravimite kattematerjalide jms valmistamiseks.

2.2 Lahustuvus

Tsellulooseetris on polühüdroksüülrühmade olemasolu tõttu hea vees lahustuvus ja sellel on erinev lahustiselektiivsus orgaaniliste lahustite suhtes vastavalt erinevatele asendajatele. Metüültselluloos lahustub külmas vees, ei lahustu kuumas vees ja lahustub ka mõnes lahustis; metüülhüdroksüetüültselluloos lahustub külmas vees, ei lahustu kuumas vees ja orgaanilistes lahustites. Metüültselluloosi ja metüülhüdroksüetüültselluloosi vesilahuse kuumutamisel sadestuvad aga metüültselluloos ja metüülhüdroksüetüültselluloos. Metüültselluloos sadestatakse 45-60 °C juures°C, samal ajal kui segatud eeterdatud metüülhüdroksüetüültselluloosi sadestamistemperatuur tõstetakse 65-80 °C-ni.°C. Temperatuuri langetamisel sade lahustub uuesti. Hüdroksüetüültselluloos ja naatriumkarboksümetüültselluloos lahustuvad vees igal temperatuuril ja ei lahustu orgaanilistes lahustites (mõnede eranditega). Seda omadust kasutades saab valmistada erinevaid õlitõrjevahendeid ja lahustuvaid kilematerjale.

2.3 Paksendamine

Tsellulooseeter lahustatakse vees kolloidi kujul, selle viskoossus sõltub tsellulooseetri polümerisatsiooniastmest ja lahus sisaldab hüdraatunud makromolekule. Makromolekulide takerdumise tõttu erineb lahuste voolukäitumine Newtoni vedelike omast, kuid sellel on käitumine, mis muutub nihkejõuga. Tselluloosi eetri makromolekulaarse struktuuri tõttu suureneb lahuse viskoossus kiiresti kontsentratsiooni tõustes ja väheneb kiiresti temperatuuri tõustes. Tselluloosi eetreid, nagu karboksümetüültselluloos ja hüdroksüetüültselluloos, saab selle omaduste järgi kasutada igapäevaste kemikaalide paksendajatena, paberikatete vettpidavate ainetena ja arhitektuursete katete paksendajatena.

2.4 Lagunevus

Kui tsellulooseeter lahustatakse veefaasis, hakkavad bakterid kasvama ja bakterite kasv toob kaasa ensüümbakterite tootmise. Ensüüm purustab tsellulooseetri kõrval olevad asendamata anhüdroglükoosiühiku sidemed, vähendades polümeeri suhtelist molekulmassi. Seetõttu tuleb tsellulooseetri vesilahuse pikaajalisel säilitamisel lisada sellele säilitusaineid ja rakendada teatud antiseptilisi meetmeid isegi antibakteriaalsete omadustega tsellulooseetrite puhul.

3. Tsellulooseetri kasutamine paberitööstuses

3.1 Paberit tugevdav aine

Näiteks saab CMC-d kasutada kiudude dispergeeriva ainena ja paberit tugevdava ainena, mida saab paberimassile lisada. Kuna naatriumkarboksümetüültselluloosil on sama laeng kui paberimassil ja täiteaineosakestel, võib see suurendada kiu ühtlust. Kiudude vahelist sidumisefekti saab parandada ja parandada füüsilisi näitajaid, nagu tõmbetugevus, purunemistugevus ja paberi ühtlus. Näiteks Longzhu ja teised kasutavad 100% pleegitatud sulfitpuidumassi, 20% talgipulbrit, 1% dispergeeritud kampoliliimi, reguleerivad pH väärtuseks 4,5 alumiiniumsulfaadiga ja kasutavad kõrgema viskoossusega CMC-d (viskoossus 800–1200 MPA.S). asendus on 0,6. On näha, et CMC võib parandada paberi kuivtugevust ja parandada ka selle liimimisastet.

3.2 Pinna liimimisvahend

Naatriumkarboksümetüültselluloosi saab kasutada paberi pinnale liimiva ainena, et parandada paberi pinnatugevust. Selle kasutusefekt võib suurendada pinnatugevust umbes 10% võrreldes praeguse polüvinüülalkoholi ja modifitseeritud tärklise liimimisaine kasutamisega ning annust saab vähendada umbes 30%. See on väga paljutõotav paberivalmistamiseks mõeldud pinnaliim ja seda uute sortide seeriat tuleks aktiivselt arendada. Katioonsel tsellulooseetril on parem pinna suurus kui katioonsel tärklisel. See ei saa mitte ainult parandada paberi pinnatugevust, vaid ka parandada paberi tindi imendumist ja suurendada värvimisefekti. See on ka paljulubav pinna liimimisvahend. Mo Lihuan ja teised kasutasid naatriumkarboksümetüültselluloosi ja oksüdeeritud tärklist paberi ja papi pinna suuruse määramise katsete läbiviimiseks. Tulemused näitavad, et CMC-l on ideaalne pinna suuruse efekt.

Metüülkarboksümetüültselluloosnaatriumil on teatav liimimisvõime ja karboksümetüültselluloosnaatriumi saab kasutada paberimassi liimimisainena. Lisaks oma liimimisastmele saab katioonset tselluloosi eetrit kasutada ka paberivalmistamise retentsiooniabi filtrina, parandada peenkiudude ja täiteainete retentsioonimäära ning seda saab kasutada ka paberi tugevdajana.

3.3 Emulsiooni stabilisaator

Tsellulooseetrit kasutatakse laialdaselt emulsioonide valmistamisel, kuna sellel on vesilahuses hea paksendav toime, mis võib suurendada emulsiooni dispersioonikeskkonna viskoossust ja takistada emulsiooni sadenemist ja kihistumist. Näiteks naatriumkarboksümetüültselluloosi, hüdroksüetüültselluloosi eetrit, hüdroksüpropüültselluloosi eetrit jne saab kasutada stabilisaatoritena ja kaitsvate ainetena anioonse dispergeeritud kampoli, katioonse tsellulooseetri, hüdroksüetüültsellulooseetri, hüdroksüpropüültselluloosi eetri jne jaoks. Alustselluloosi eeter. eetrit jne saab kasutada ka katioonse dispergeeritud kampoli, AKD, ASA ja muude liimainete kaitsvate ainetena. Longzhu et al. kasutati 100% pleegitatud sulfitpuidumassi, 20% talgipulbrit, 1% dispergeeritud kampoliliimi, reguleeriti pH väärtus 4,5-ni alumiiniumsulfaadiga ja kasutati kõrgema viskoossusega CMC-d (viskoossus 800-12000MPA.S). Asendusaste on 0,6 ja seda kasutatakse sisemise suuruse määramisel. Tulemustest on näha, et CMC-d sisaldava kampoli määrdumisaste on ilmselgelt paranenud ja kampoli emulsiooni stabiilsus on hea ning kummimaterjali retentsioonimäär on samuti kõrge.

3.4 Pinnakatte vett kinnihoidev aine

Seda kasutatakse paberikatte sideaine katmiseks ja töötlemiseks, tsüanoetüültselluloos, hüdroksüetüültselluloos jne võivad asendada kaseiini ja osa lateksist, nii et trükivärv pääseb kergesti läbi ja servad on selged. Karboksümetüültselluloosi ja hüdroksüetüülkarboksümetüültselluloosi eetrit saab kasutada pigmendi dispergeeriva ainena, paksendajana, veeretentsiooniainena ja stabilisaatorina. Näiteks kaetud paberkatete valmistamisel vett hoidva ainena kasutatava karboksümetüültselluloosi kogus on 1-2%.

4. Paberitööstuses kasutatava tsellulooseetri arengusuund

Keemilise modifitseerimise kasutamine erifunktsioonidega tselluloosi derivaatide saamiseks on tõhus viis maailma suurima loodusliku orgaanilise aine – tselluloosi – uute kasutusvõimaluste otsimiseks. Tselluloosi derivaate ja laialdasi funktsioone on palju ning tsellulooseetreid on nende suurepärase jõudluse tõttu kasutatud paljudes tööstusharudes. Paberitööstuse vajaduste rahuldamiseks tuleks tsellulooseetri arendamisel pöörata tähelepanu järgmistele suundumustele:

(1) Töötada välja erinevaid paberitööstuses kasutamiseks sobivaid tsellulooseetrite spetsifikatsiooniga tooteid, näiteks erineva asendusastme, erineva viskoossusega ja erineva suhtelise molekulmassiga seeriatooteid, et valida erinevate paberisortide tootmisel.

(2) Tselluloosi eetrite uute sortide väljatöötamist tuleks suurendada, näiteks katioonsete tsellulooseetrite väljatöötamist, mis sobivad paberi valmistamisel kinnihoidmiseks ja drenaažiks, pinna liimimiseks kasutatavad ained ja tsvitterioonsed tsellulooseetrid, mida saab kasutada tugevdavate ainetena kattelateksi tsüanoetüültsellulooseetri asendamiseks. jms sideainena.

(3) Tugevdada tsellulooseetri valmistamisprotsessi ja selle uue valmistamismeetodi uurimist, eelkõige kulude vähendamise ja protsessi lihtsustamise uuringuid.

(4) Tugevdada tsellulooseetrite omaduste, eelkõige erinevate tselluloosi eetrite kilet moodustavate omaduste, sidumisomaduste ja paksendamisomaduste uurimist ning tugevdada teoreetilist uurimistööd tsellulooseetrite kasutamise kohta paberi valmistamisel.