Tsellulooseetri omadused, valmistamine ja kasutamine tööstuses

Vaadeldi tsellulooseetri tüüpe, valmistamismeetodeid, omadusi ja omadusi, samuti tsellulooseetri rakendusi nafta-, ehitus-, paberi-, tekstiili-, meditsiini-, toiduaine-, fotoelektriliste materjalide ja igapäevases keemiatööstuses. Tutvustati mõningaid uusi arenguperspektiiviga tsellulooseetri derivaatide sorte ja vaadeldi nende kasutusvõimalusi.

Võtmesõnad:tselluloosi eeter; Performance; Rakendus; Tselluloosi derivaadid

Tselluloos on omamoodi looduslik polümeerühend. Selle keemiline struktuur on polüsahhariidi makromolekul, mille alustsüklina on veevaba β-glükoos ning igal alustsüklil on üks primaarne hüdroksüülrühm ja kaks sekundaarset hüdroksüülrühma. Keemilise modifitseerimise teel on võimalik saada rida tselluloosi derivaate, üks neist on tsellulooseeter. Tsellulooseeter saadakse tselluloosi ja NaOH reaktsioonil ning eeterdatakse seejärel erinevate funktsionaalsete monomeeridega, nagu metaankloriid, etüleenoksiid, propüleenoksiid jne, pestes kõrvalsaaduse soola ja naatriumtselluloosi. Tsellulooseeter on oluline tselluloosi derivaat, seda saab laialdaselt kasutada meditsiinis ja tervishoius, igapäevases keemia-, paberi-, toidu-, meditsiini-, ehitus-, materjali- ja muudes tööstusharudes. Seetõttu on tsellulooseetri väljatöötamisel ja kasutamisel positiivne tähendus taastuvate biomassiressursside igakülgseks kasutamiseks, uute materjalide ja uute tehnoloogiate väljatöötamiseks.

1. Tsellulooseetri klassifitseerimine ja valmistamine

Tselluloosi eetrite klassifikatsioon jaguneb üldiselt nende ioonsete omaduste järgi nelja kategooriasse.

1.1 Mitteioonne tsellulooseeter

Mitteioonne tsellulooseeter on peamiselt tselluloosi alküüleeter, valmistamismeetod on tselluloosi ja NaOH reaktsioon ning seejärel mitmesuguste funktsionaalsete monomeeridega, nagu metaankloriid, etüleenoksiid, propüleenoksiidi eeterdamisreaktsioon ja seejärel kõrvalsaaduse pesemine. soola ja naatriumtselluloosi saamiseks. Peamine metüültsellulooseeter, metüülhüdroksüetüültsellulooseeter, metüülhüdroksüpropüültsellulooseeter, hüdroksüetüültsellulooseeter, tsüanoetüültsellulooseeter, hüdroksübutüültsellulooseeter. Selle rakendusala on väga lai.

1.2 Anioonne tsellulooseeter

Anioonne tsellulooseeter on peamiselt karboksümetüültselluloosnaatrium, karboksümetüülhüdroksüetüültselluloosnaatrium. Valmistamismeetodiks on tselluloosi ja NaOH reaktsioon ning seejärel eeterdamine monokloroäädikhappe või etüleenoksiidi, propüleenoksiidiga ning seejärel pestakse kõrvalsaaduse saamiseks soola ja naatriumtselluloosi.

1,3 katioonne tsellulooseeter

Katioonne tsellulooseeter on peamiselt 3 – kloor – 2 – hüdroksüpropüültrimetüülammooniumkloriidi tsellulooseeter. Valmistamismeetodiks on tselluloosi ja NaOH ning seejärel katioonse eeterdava aine 3 – kloor – 2 – hüdroksüpropüültrimetüülammooniumkloriid või etüleenoksiid, propüleenoksiid reaktsioonil koos eeterdamisreaktsiooniga ning seejärel pestes kõrvalsaaduse soola ja naatriumi. tselluloosi saada.

1.4 Tsvitterioonne tsellulooseeter

Tsvitterioonse tsellulooseetri molekulaarahelas on nii anioonsed rühmad kui katioonsed rühmad, valmistamismeetod on tselluloosi ja NaOH reaktsioon ning seejärel kloroäädikhappe ja katioonse eeterdava ainega 3 – kloor – 2 hüdroksüpropüültrimetüülammooniumkloriidi eeterdamisreaktsioon ning seejärel pestakse kõrvalsaadusena soola ja naatriumtselluloosi ning saadud.

2.tsellulooseetri omadused ja omadused

2.1 Välimuse omadused

Tsellulooseeter on üldiselt valge või piimjasvalge, maitsetu, mittetoksiline, kiulise pulbri voolavusega, kergesti niiskust imav, vees lahustatud läbipaistvaks viskoosseks stabiilseks kolloidiks.

2.2 Kile teke ja nakkumine

Tsellulooseetri eeterdamisel on suur mõju selle omadustele, nagu lahustuvus, kile moodustamise võime, sideme tugevus ja soolataluvus. Tsellulooseetril on kõrge mehaaniline tugevus, paindlikkus, kuuma- ja külmakindlus ning hea ühilduvus mitmesuguste vaikude ja plastifikaatoritega, seda saab kasutada plastide, kilede, lakkide, liimide, lateksi ja farmatseutiliste kattematerjalide valmistamiseks.

2.3 Lahustuvus

Külmas vees lahustuv metüültselluloos, kuumas vees lahustumatu, kuid lahustub ka mõnes orgaanilises lahustis; Külmas vees lahustuv metüülhüdroksüetüültselluloos, kuumas vees ja orgaanilistes lahustites lahustumatu. Kuid kui metüültselluloosi ja metüülhüdroksüetüültselluloosi vesilahust kuumutatakse, sadestuvad metüültselluloos ja metüülhüdroksüetüültselluloos välja. Metüültselluloos sadestus temperatuuril 45 ~ 60 ℃, samal ajal kui segatud eeterdatud metüülhüdroksüetüültselluloos sadenes temperatuuril 65 ~ 80 ℃. Kui temperatuur langeb, lahustuvad sade uuesti.

Naatriumhüdroksüetüültselluloos ja karboksümetüülhüdroksüetüültselluloos lahustuvad vees igal temperatuuril, kuid ei lahustu orgaanilistes lahustites (mõnede eranditega).

2.4 Paksendamine

Tsellulooseeter lahustatakse vees kolloidsel kujul ja selle viskoossus sõltub tsellulooseetri polümerisatsiooniastmest. Lahus sisaldab hüdratatsiooni makromolekule. Makromolekulide takerdumise tõttu erineb lahuse voolukäitumine Newtoni vedelike omast, kuid sellel on käitumine, mis varieerub sõltuvalt nihkejõudude muutumisest. Tselluloosi eetri makromolekulaarse struktuuri tõttu suureneb lahuse viskoossus kiiresti kontsentratsiooni suurenedes ja väheneb kiiresti temperatuuri tõustes.

2.5 Lagunevus

Vesifaasis kasutatakse tselluloosi eetrit. Niikaua kui vesi on kohal, kasvavad bakterid. Bakterite kasv põhjustab ensüümbakterite tootmist. Ensüümibakterid purustasid tsellulooseetri kõrval oleva asendamata dehüdreeritud glükoosiühiku sideme ja polümeeri molekulmass vähenes. Seega, kui tsellulooseetri vesilahust soovitakse pikemat aega säilitada, tuleks sellele lisada säilitusainet, isegi kui kasutatakse antibakteriaalset tselluloosi eetrit.

3. tsellulooseetri kasutamine tööstuses

3.1 Naftatööstus

Naatriumkarboksümetüültselluloosi kasutatakse peamiselt nafta tootmisel. Seda kasutatakse muda valmistamisel viskoossuse suurendamiseks ja veekadude vähendamiseks. See suudab taluda erinevat lahustuvate soolade reostust ja parandada õli taaskasutamise kiirust.

Naatriumkarboksümetüülhüdroksüpropüültselluloos ja naatriumkarboksümetüülhüdroksüetüültselluloos on omamoodi parem puurimismuda töötlemisvahend ja vedelate materjalide ettevalmistamine, kõrge pulbumiskiirus, soolakindlus, kaltsiumikindlus, hea viskoosimisvõime, temperatuurikindlus (160 ℃). Sobib magevee, merevee ja küllastunud soolase vee puurimisvedeliku valmistamiseks, kaltsiumkloriidi massi all saab segada erineva tihedusega (103 ~ 1279 / cm3) puurimisvedelikku ning muuta sellel teatud viskoossusega ja madala filtreerimisega. võimsus, selle viskoossus ja filtreerimisvõime on paremad kui hüdroksüetüültselluloos, on head õlitootmise lisandid. Naatriumkarboksümetüültselluloosi kasutatakse laialdaselt tselluloosi derivaatide nafta kasutamise protsessis, puurimisvedelikus, tsementeerimisvedelikus, purustamisvedelikus ja õlitootmise parandamises, eriti puurimisvedeliku tarbimine on suurem, peamine õhkutõusmise ja maandumise filtreerimine ja viskoosimine.

Hüdroksüetüültselluloosi kasutatakse puurimisel, lõpetamisel ja tsementeerimisel muda paksenemise stabilisaatorina. Kuna hüdroksüetüültselluloosi ja naatriumkarboksümetüültselluloosi, on laialdaselt kasutatud guarkummi, võrreldes hea paksendava toimega, suspensiooni liiva, suure soolasisaldusega, hea kuumakindlusega ja väikese vastupidavusega, väiksema vedelikukadu, purunenud kummiplokiga, madala jääkomadustega.

3.2 Ehitus- ja pinnakattetööstus

Ehitus- ja krohvimördisegu: naatriumkarboksümetüültselluloosi võib kasutada aeglustajana, vett kinnipidava vahendina, paksendajana ja sideainena, võib kasutada kipspõhja ja tsementpõhja krohvina, mördi ja maapinna tasandusmaterjali dispergeeriva vahendina, veepidavuse vahendina, paksendajana. See on omamoodi spetsiaalne müüri- ja krohvimördisegu karboksümetüültselluloosist poorbetoonplokkidele, mis võib parandada mördi töödeldavust, veepidavust ja pragunemiskindlust ning vältida plokkseina lõhenemist ja õõnsust.

Ehituspinna kaunistusmaterjalid: Cao Mingqian ja muu metüültselluloos, mis on valmistatud omamoodi keskkonnakaitselistest ehituspindade kaunistusmaterjalidest, selle tootmisprotsess on lihtne, puhas, seda saab kasutada kõrgekvaliteediliste seinte, kiviplaatide pinna jaoks, saab kasutada ka sammaste jaoks , tahvelarvuti pinna kaunistamine. Karboksümetüültselluloosist valmistatud Huang Jianping on omamoodi keraamiliste plaatide hermeetik, millel on tugev nakkumisjõud, hea deformatsioonivõime, mis ei tekita pragusid ega kuku maha, hea veekindel efekt, särav ja värviline värv, suurepärase dekoratiivse efektiga.

Kasutamine pinnakatetes: Metüültselluloosi ja hüdroksüetüültselluloosi saab kasutada latekskatete stabilisaatorina, paksendajana ja vett kinnihoidva ainena, lisaks saab kasutada ka värviliste tsementkatete dispergeeriva, viskoossuse ja kilet moodustava ainena. Vastavate spetsifikatsioonide ja viskoossusega tsellulooseetri lisamine lateksvärvile võib parandada lateksvärvi ehitusomadusi, vältida pritsmeid, parandada ladustamise stabiilsust ja katte võimsust. Peamiseks tarbijavaldkonnaks välismaal on latekskatted, seetõttu saavad tsellulooseetertooted sageli lateksvärvipaksendaja esimeseks valikuks. Näiteks modifitseeritud metüülhüdroksüetüültselluloosi eeter võib oma heade kõikehõlmavate omaduste tõttu hoida liidripositsiooni lateksvärvi paksendajas. Näiteks kuna tsellulooseetris on ainulaadsed termilised geeliomadused ja lahustuvus, soolakindlus, kuumakindlus ja sobiv pindaktiivsus, saab seda kasutada vett kinnipidava ainena, suspensioonina, emulgaatorina, kilet moodustava ainena, määrdeainena, sideainena ja reoloogilise lisandina. .

3.3 Paberitööstus

Paberi märjad lisandid: CMC-d saab kasutada kiudude dispergeeriva ja paberi tugevdajana, seda saab lisada paberimassile, kuna naatriumkarboksümetüültselluloosil ja paberimassil ja pakkeosakestel on sama laeng, see võib suurendada kiu ühtlust, parandada kiu tugevust. paber. Paberi sisse lisatud tugevdajana suurendab see kiudude vahelist sidet ning võib parandada tõmbetugevust, purunemiskindlust, paberi ühtlust ja muid füüsilisi näitajaid. Naatriumkarboksümetüültselluloosi võib kasutada ka paberimassi liimainena. Lisaks oma liimimisastmele saab seda kasutada ka kampoli, AKD ja muude liimainete kaitsevahendina. Katioonset tsellulooseetrit saab kasutada ka paberipeetuse abifiltrina, parandada peene kiu ja täiteaine peetumiskiirust, samuti saab seda kasutada paberi tugevdamiseks.

Katteliim: kasutatakse paberi katteliimi katmiseks, võib asendada juustu, osa lateksist, nii et trükivärvi on lihtne läbistada, serv on selge. Seda saab kasutada ka pigmendi dispergeeriva, viskoossuse ja stabilisaatorina.

Pinna liimimisaine: naatriumkarboksümetüültselluloosi saab kasutada paberi pinna liimimisainena, see parandab paberi pinnatugevust, võrreldes praeguse polüvinüülalkoholi kasutamisega, modifitseeritud tärklis pärast pinnatugevuse suurendamist umbes 10%, annust vähendatakse umbes 30% võrra. See on paljulubav paberitootmispinna liimimisvahend ja selle uute sortide seeriat tuleks aktiivselt arendada. Katioonse tselluloosi eetriga on parem pinna liimimisomadus kui katioonsel tärklisel, see mitte ainult ei paranda paberi pinnatugevust, vaid võib parandada ka paberi tindi imendumist, suurendada värvimisefekti ja on ka paljulubav pinna liim.

3.4 Tekstiilitööstus

Tekstiilitööstuses saab tsellulooseetrit kasutada liim-, tasandus- ja paksendajana tekstiilimassi jaoks.

Liim: tsellulooseetrit, nagu naatriumkarboksümetüültselluloos, hüdroksüetüülkarboksümetüültsellulooseetrit, hüdroksüpropüülkarboksümetüültselluloosi eetrit ja muid sorte saab kasutada liimimisainena ning neid ei ole lihtne rikneda ja vormida, trükkida ja värvida, ilma desiseerimiseta, soodustav värv võib saada ühtlase kolloid vees.

Tasandusaine: võib suurendada värvaine hüdrofiilset ja osmootset jõudu, kuna viskoossuse muutus on väike, värvierinevust on lihtne reguleerida; Katioonsel tsellulooseetril on ka värviv ja värviv toime.

Paksendaja: naatriumkarboksümetüültselluloos, hüdroksüetüülkarboksümetüültsellulooseetrit, hüdroksüpropüülkarboksümetüültselluloosi eetrit saab kasutada trüki- ja värvimismassi paksendava ainena, väikese jäägiga, kõrge värvuskiirusega, on väga potentsiaalsete tekstiililisandite klass.

3.5 Kodukeemiatööstus

Stabiilne viskoosija: tahke pulbri tooraine pastatoodetes olev naatriummetüültselluloos mängib dispersioonisuspensiooni stabiilsust, vedelas või emulsioonkosmeetikas paksendavat, hajutavat, homogeniseerivat ja muud rolli. Seda saab kasutada stabilisaatori ja viskoosijana.

Emulgeeriv stabilisaator: do-salv, šampooni emulgaator, paksendaja ja stabilisaator. Naatriumkarboksümetüülhüdroksüpropüültselluloosi saab kasutada hambapasta liimi stabilisaatorina, millel on head tiksotroopsed omadused, nii et hambapastal on hea vormitavus, pikaajaline deformatsioon, ühtlane ja õrn maitse. Naatriumkarboksümetüülhüdroksüpropüültselluloosi soolakindlus, happekindlus on parem, toime on palju parem kui karboksümetüültselluloos, seda saab kasutada pesuainena viskoosisaatoris, mustuse kinnitumist takistava ainena.

Dispersioonpaksendaja: Detergentide tootmisel kasutatakse üldiselt naatriumkarboksümetüültselluloosi detergentide pesuvahendi mustuse dispergeeriva, vedela pesuaine paksendajana ja dispergeeriva vahendina.

3.6 Farmaatsia- ja toiduainetööstus

Farmaatsiatööstuses saab hüdroksüpropüülkarboksümetüültselluloosi kasutada ravimi abiainetena, mida kasutatakse laialdaselt suukaudsetes ravimiskeleti kontrollitud vabanemisega ja püsivalt vabastavates preparaatides, vabanemist blokeeriva materjalina ravimite vabanemise reguleerimiseks, kattematerjalina toimeainet püsivalt vabastava ainena, toimeainet püsivalt vabastavates graanulites. , toimeainet prolongeeritult vabastavad kapslid. Kõige laialdasemalt kasutatav on metüülkarboksümetüültselluloos, etüülkarboksümetüültselluloos, näiteks MC-d kasutatakse sageli tablettide ja kapslite või kaetud suhkruga kaetud tablettide valmistamisel.

Kvaliteetset tsellulooseetrit saab kasutada toiduainetööstuses, mitmesugustes toiduainetes on tõhus paksendaja, emulgaator, stabilisaator, abiaine, vett kinnipidav aine ja mehaaniline vahuaine. Metüültselluloos ja hüdroksüpropüülmetüültselluloos on tunnistatud mittekahjulike metaboolsete inertsete ainetena. Kõrge puhtusastmega (99,5% või rohkem) karboksümetüültselluloosi võib lisada toiduainetele, näiteks piima- ja kooretoodetele, maitseainetele, moosidele, tarretistele, purkidele, lauasiirupitele ja jookidele. Rohkem kui 90% karboksümetüültselluloosi puhtust saab kasutada toiduga seotud aspektides, näiteks värskete puuviljade transportimisel ja ladustamisel, kilepakendil on hea säilivusefekt, vähem reostust, kahjustusi, hõlpsasti mehhaniseeritavad tootmise eelised.

3.7 Optilised ja elektrilised funktsionaalsed materjalid

Elektrolüütide paksendamise stabilisaator: tsellulooseetri kõrge puhtuse tõttu on hea happekindlus, soolakindlus, eriti raua ja raskmetallide sisaldus on madal, seega on kolloid väga stabiilne, sobib leelispatareile, tsink-mangaanpatarei elektrolüütide paksendamise stabilisaatorile.

Vedelkristallmaterjalid: Alates 1976. aastast on leitud hüdroksüpropüültselluloosi esimene avastus – veesüsteemi vedelkristallide faas, sobivas orgaanilises lahuses, paljud tselluloosi derivaadid suures kontsentratsioonis võivad moodustada anisotroopse lahuse, näiteks hüdroksüpropüültselluloos ja selle atsetaat, propionaat. , bensoaat, ftalaat, atsetüüloksüetüültselluloos, hüdroksüetüültselluloos jne. Lisaks kolloidse ioonse vedelkristalli lahuse moodustamisele näitavad seda omadust ka mõned hüdroksüpropüültselluloosi estrid.

Paljudel tsellulooseetritel on termotroopsed vedelkristallilised omadused. Atsetüülhüdroksüpropüültselluloos moodustas termogeensed kolesteroolsed vedelkristallid temperatuuril alla 164 ℃. Atsetoatsetaathüdroksüpropüültselluloos, trifluoroatsetaathüdroksüpropüültselluloos, hüdroksüpropüültselluloos ja selle derivaadid, etüülhüdroksüpropüültselluloos, trimetüülsiliktselluloos ja butüüldimetüülsiliktselluloos, heptüültselluloos ja butoksüetüültselluloos, hüdroksüetüültselluloos, vedelkristallester, hüdroksüetüültselluloos, kõik koolaat. Mõned tselluloosi estrid, nagu tselluloosbensoaat, p-metoksübensoaat ja p-metüülbensoaat, tselluloosheptanaat võivad moodustada termogeenseid kolesteerilisi vedelkristalle.

Elektriisolatsioonimaterjal: tsüanoetüültselluloosi eeterdav aine akrüülnitriili jaoks, selle kõrge dielektriline konstant, väike kadude koefitsient, saab kasutada fosfori- ja elektroluminestsentslampide vaigumaatriksi ja trafo isolatsioonina.

4. Lõppsõna

Keemilise modifitseerimise kasutamine erifunktsioonidega tselluloosi derivaatide saamiseks on tõhus viis maailma suurima loodusliku orgaanilise aine tselluloosile uute kasutuste leidmiseks. Ühe tselluloosi derivaadina on tsellulooseetrit, näiteks füsioloogiliselt kahjutuid, saastevabasid veeslahustuvaid polümeermaterjale oma suurepäraste omaduste tõttu kasutatud paljudes tööstusharudes ja sellel on laiem väljavaade arendamiseks.