Nola egin Zelulosa Ether?

Zelulosa-eterra zelulosaren eterifikazio aldaketaren bidez lortutako zelulosa deribatu mota bat da. Asko erabiltzen da loditze, emultsio, esekidura, film eraketa, koloide babeslea, hezetasuna atxikitzea eta atxikimendu propietate bikainak direla eta. Nazio-ekonomiaren garapenean paper garrantzitsua betetzen du ikerketa zientifikoetan eta industria-sektoreetan, hala nola elikagaiak, medikuntzak, papergintza, estaldurak, eraikuntza-materialak, olioa berreskuratzea, ehungintza eta osagai elektronikoak. Artikulu honetan, zelulosaren eterifikazio aldaketaren ikerketaren aurrerapena berrikusten da.

Zelulosaeterreranaturako polimero organikorik ugariena da. Berriztagarria, berdea eta biobateragarria da. Ingeniaritza kimikorako oinarrizko lehengai garrantzitsua da. Eterifikazio-erreakziotik lortutako molekularen ordezkatzaile desberdinen arabera, eter bakarretan banatu eta nahastu daiteke. zelulosa eterrak.Hemen gaude Eter bakarren sintesiari buruzko ikerketaren aurrerapena berrikusten du, besteak beste, alkil-eter, hidroxialkil-eter, karboxialkil-eter eta misto-eter.

Hitz gakoak: zelulosa eterrera, eterifikazioa, eter bakarra, eter mistoa, ikerketaren aurrerapena

1.Zelulosaren eterifikazio erreakzioa

Zelulosaren eterifikazio erreakzioa eterrera zelulosa deribatzeko erreakzio garrantzitsuena da.Zelulosaren eterifikazioa baldintza alkalinoetan zelulosa molekularretako talde hidroxiloek agente alkilatzaileekin erreakzioz sortutako deribatu sorta da. Mota askotako zelulosa-eter produktuak daude, eterifikazio-erreakziotik lortutako molekulen ordezkatzaile ezberdinen arabera eterifikazio bakarrean eta eter mistoetan bana daitezkeenak. Eter bakarrak alkil-eter, hidroxialkil-eter eta karboxialkil-eterretan bana daitezke, eta eter mistoek egitura molekularrean konektaturiko bi talde edo gehiago dituzten eterei deitzen diete. Zelulosa-eter produktuen artean, karboximetil zelulosa (CMC), hidroxietil zelulosa (HEC), hidroxipropil zelulosa (HPC), hidroxipropil metil zelulosa (HPMC) irudikatzen dira, eta horien artean Produktu batzuk merkaturatu dira.

2.Zelulosa eteraren sintesia

2.1 Eter bakar baten sintesia

Eter bakarrek honako hauek dira: alkil-eter (adibidez, etil zelulosa, propil zelulosa, fenil zelulosa, zianoetil zelulosa, etab.), hidroxialkil-eter (esaterako, hidroximetil zelulosa, hidroxietil zelulosa, etab.), karboxialkil-eter (esaterako, karboximetil zelulosa, karboximetil zelulosa, etab.). etab.).

2.1.1 Alkil-eterren sintesia

Berglund et al-ek lehenik zelulosa tratatu zuten NaOH disoluzioarekin etil kloruroarekin gehituta, gero metil kloruroa 65eko tenperaturan gehitu zuten.°C-tik 90era°C eta 3bar eta 15bar arteko presioa, eta erreakzionatu zuen metil zelulosa eterra ekoizteko. Metodo hau oso eraginkorra izan daiteke Uretan disolbagarriak diren metil zelulosa-eter ordezkapen-gradu ezberdinekin lortzeko.

Etilzelulosa pikor edo hauts termoplastiko zuria da. Salgai orokorrek % 44 ~ % 49 etoxia dute. Disolbatzaile organiko gehienetan disolbagarria, uretan disolbaezina. mamia edo kotoizko linters sodio hidroxidoaren % 40 ~ % 50 ur-soluzioarekin, eta zelulosa alkalizatua etil kloruroarekin etoxilatzen zen etil zelulosa ekoizteko. arrakastaz sintetizatu zuen etil zelulosa (EC) % 43,98ko etoxi edukiarekin urrats bakarreko metodo baten bidez zelulosa gehiegizko etil kloruroarekin eta sodio hidroxidoarekin erreakzionatuz, toluenoa diluitzaile gisa erabiliz. Toluenoa diluitzaile gisa erabili zen esperimentuan. Eterifikazio erreakzioan zehar, etil kloruroaren difusioa susta dezake zelulosa alkalinora, baizik eta oso ordezkatuta dagoen etil zelulosa disolbatu ere egin dezake. Erreakzioan zehar, erreakzionatu gabeko zatia etengabe agerian egon daiteke, eterifikazio-agentea Inbaditzea erraza da, etilazio-erreakzioa heterogeneotik homogeneora aldatzen da eta produktuan ordezkatzaileen banaketa uniformeagoa da.

etil bromuroa eterifikazio-agente gisa eta tetrahidrofuranoa diluitzaile gisa erabili zuen etil zelulosa (EC) sintetizatzeko, eta produktuaren egitura ezaugarritu zuen espektroskopia infragorriaren, erresonantzia magnetiko nuklearraren eta gel-iragazpenaren kromatografiaren bidez. Sintetizatutako etil zelulosaren ordezkapen-maila 2,5 ingurukoa dela kalkulatzen da, masa molekularren banaketa estua dela eta disolbatzaile organikoetan disolbagarritasun ona duela.

zianoetil zelulosa (CEC), metodo homogeneo eta heterogeneoen bidez, polimerizazio-maila desberdinak dituen zelulosa lehengai gisa erabiliz, eta CEC mintz-material trinkoak prestatu zituen disoluzio-galdaketa eta bero-presio bidez. CEC mintz porotsuak disolbatzaileak eragindako fase bereizketa (NIPS) teknologiaren bidez prestatu ziren, eta bario titanato/zianoetil zelulosa (BT/CEC) mintz nanokonposatuen materialak NIPS teknologiaren bidez prestatu ziren, eta haien egiturak eta propietateak aztertu ziren.

Auto-garatutako zelulosa disolbatzailea (alkali/urea-soluzioa) erabili zuen erreakzio-euskarri gisa zianoetil-zelulosa (CEC) akrilonitriloa eterifikazio-agente gisa homogeneoki sintetizatzeko, eta produktuaren egitura, propietate eta aplikazioei buruzko ikerketak egin zituen. sakon aztertu. Eta erreakzio-baldintza desberdinak kontrolatuz, 0,26 eta 1,81 bitarteko DS balioak dituzten CEC sorta bat lor daiteke.

2.1.2 Hidroxialkil-eterren sintesia

Fan Junlin et al-ek hidroxietil zelulosa (HEC) prestatu zuten 500 L-ko erreaktore batean kotoi findua lehengai gisa eta % 87,7 isopropanol-ura disolbatzaile gisa urrats bakarreko alkalizazioa, urratsez urrats neutralizazioa eta urratsez urrats eterifikazioa erabiliz. . Emaitzek erakutsi zuten prestatutako hidroxietil zelulosa (HEC) 2,2-2,9ko MS ordezkapen molarra zuela, Dows 250 HEC produktuaren kalitate-estandarra lortuz 2,2-2,4-ko ordezkapen molar batekin. Latexezko pinturaren ekoizpenean HEC erabiltzeak latexezko pinturaren film-formazio eta berdintze-propietateak hobetu ditzake.

Liu Dan eta beste batzuek hidroxietil zelulosa kationikoaren amonio gatz kuaternarioa hidroxietil zelulosa (HEC) eta 2,3-epoxipropiltrimetilamonio kloruroaren (GTA) metodo erdi lehorra katalisi alkalinoaren eraginez prestatzea eztabaidatu zuten. eter baldintzak. Paperean hidroxietil zelulosa kationikoa gehitzearen eragina ikertu zen. Emaitza esperimentalek zera erakusten dute: zuritutako egur-orean, hidroxietil zelulosa-eter kationikoaren ordezkapen-maila 0,26koa denean, atxikipen-tasa osoa % 9 handitzen da eta ura iragazte-tasa % 14 handitzen da; zuritutako zur gogor-orea, hidroxietil zelulosa kationikoaren eter kantitatea ore-zuntzaren % 0,08 denean, paperaren indartze-efektu nabarmena du; zenbat eta handiagoa izan zelulosa-eter kationikoaren ordezkapen-maila, orduan eta karga kationikoaren dentsitate handiagoa izango da, eta indartze-efektu hobea izango da.

Zhanhong-ek fase likidoko sintesi metodoa erabiltzen du hidroxietil zelulosa prestatzeko 5 biskositate-balioarekin×104 mPa·s edo gehiago eta % 0,3 baino gutxiagoko errautsen balioa alkalizazio eta eterifikazio prozesuaren bi urratsen bidez. Bi alkalizazio metodo erabili ziren. Lehenengo metodoa azetona diluitzaile gisa erabiltzea da. Zelulosako lehengaia zuzenean basifikatzen da sodio hidroxidoaren ur-disoluzio kontzentrazio jakin batean. Basifikazio-erreakzioa burutu ondoren, eterifikazio-agente bat gehitzen da eterifikazio-erreakzioa zuzenean burutzeko. Bigarren metodoa da zelulosa lehengaia sodio hidroxidoaren eta urearen disoluzio urtsu batean alkalizatu egiten dela, eta metodo honen bidez prestatutako zelulosa alkalinoa estutu egin behar da eterifikazio erreakzioaren aurretik gehiegizko lejia kentzeko. Emaitza esperimentalek erakusten dute, hala nola, hautatutako diluente-kopurua, gehitutako etileno oxido-kopurua, alkalizazio-denbora, lehenengo erreakzioaren tenperatura eta denbora eta bigarren erreakzioaren tenperatura eta denborak eragin handia dutela errendimenduan. produktuarena.

Xu Qin et al. zelulosa alkalinoaren eta propileno oxidoaren eterifikazio erreakzioa egin zuen, eta hidroxipropil zelulosa (HPC) sintetizatu zuen ordezkapen gradu baxuarekin gas-solido fasearen metodoaren bidez. Propileno oxidoaren masa-frakzioak, estutze-erlazioa eta eterifikazio-tenperaturak HPC-ren eterifikazio-mailan eta propileno-oxidoaren erabilera eraginkorrean dituen ondorioak aztertu dira. Emaitzek erakutsi zuten HPC-ren sintesi-baldintza optimoak propileno oxidoaren masa-frakzioa % 20 (masa-erlazioa zelulosaarekiko), zelulosa alkalinoaren estrusio-erlazioa 3.0 eta eterifikazio-tenperatura 60 zirela.°C. HPC-ren egitura-probak erresonantzia magnetiko nuklearraren bidez erakusten du HPC-ren eterifikazio-maila 0,23koa dela, propileno oxidoaren erabilera-tasa eraginkorra % 41,51koa dela eta zelulosa-kate molekularra arrakastaz konektatzen dela hidroxipropilo taldeekin.

Kong Xingjie et al. hidroxipropil zelulosa prestatu zuen likido ionikoarekin disolbatzaile gisa zelulosaren erreakzio homogeneoa gauzatzeko, erreakzio-prozesuaren eta produktuen erregulazioa gauzatzeko. Esperimentuan, 1, 3-dietilimidazol dietil fosfato likido ionikoa imidazol fosfato sintetikoa erabili zen zelulosa mikrokristalinoa disolbatzeko, eta hidroxipropil zelulosa alkalizazio, eterifikazio, azidotze eta garbiketaren bidez lortu zen.

2.1.3 Karboxialkil-eterren sintesia

Karboximetil zelulosa tipikoena karboximetil zelulosa (CMC) da. Karboximetil zelulosa disoluzio urtsuak loditzeko, filmak sortzeko, lotzeko, ura atxikitzeko, koloideen babeserako, emultsionatzeko eta esekitzeko funtzioak ditu, eta oso erabilia da garbiketan. Farmazia, elikagaiak, hortzetako pasta, ehunak, inprimaketa eta tindaketa, papergintza, petrolioa, meatzaritza, medikuntza, zeramika, osagai elektronikoak, kautxua, pintura, pestizidak, kosmetikoak, larrua, plastikoak eta petrolio zulaketak, etab.

1918an, E. Jansen alemaniarrak karboximetil zelulosaren sintesi metodoa asmatu zuen. 1940an, Alemaniako IG Farbeninaustrie konpainiaren Kalle fabrikak industria-ekoizpena gauzatu zuen. 1947an, Estatu Batuetako Wyandotle Chemical Company-k etengabeko ekoizpen-prozesu bat garatu zuen. nire herrialdeak 1958an jarri zuen CMC industria-ekoizpena Shanghaiko Zeluloide Fabrikan. Karboximetil zelulosa sodio hidroxidoaren eta azido kloroacetikoaren eraginez kotoi findutik sortutako zelulosa-eter bat da. Bere industria-ekoizpen-metodoak bi kategoriatan bana daitezke: uretan oinarritutako metodoa eta disolbatzaileetan oinarritutako metodoa eterifikazio-medio desberdinen arabera. Erreakzio-medio gisa ura erabiltzen duen prozesuari ur-ertainaren metodoa deitzen zaio eta erreakzio-erdian disolbatzaile organiko bat duen prozesuari disolbatzaile-metodoa.

Ikerketan sakondu eta teknologiaren aurrerapenarekin, erreakzio-baldintza berriak aplikatu dira karboximetil zelulosa sintesian, eta disolbatzaile-sistema berriak eragin handia du erreakzio-prozesuan edo produktuaren kalitatean. Olaru et al. Etanol-azetona sistema mistoa erabiliz zelulosaren karboximetilazio-erreakzioa etanolaren edo azetonaren soilik baino hobea dela aurkitu zuen. Nicholson et al. Sisteman, ordezkapen-maila baxuko CMC prestatu zen. Philipp et al-ek oso ordezko CMC-rekin prestatu zuten N-metilmorfolina-N oxidoa eta N, N dimetilazetamida/litio kloruroa disolbatzaile-sistemak hurrenez hurren. Cai et al. NaOH/urea disolbatzaile sisteman CMC prestatzeko metodo bat garatu zuen. Ramos et al. DMSO/tetrabutilamonio fluoruro likido ionikoa sistema disolbatzaile gisa erabili zuen kotoitik eta sisaletik findutako zelulosazko lehengaia karboximetilatzeko, eta CMC produktu bat lortu zuen 2,17ko ordezkapen-graduarekin. Chen Jinghuan et al. Orearen kontzentrazio handiko zelulosa (% 20) erabili zuen lehengai gisa, sodio hidroxidoa eta akrilamida aldatzeko erreaktibo gisa, karboxietilazio aldatzeko erreakzioa egin zuen denbora eta tenperaturan ezarritako eta, azkenik, karboxietil base zelulosa lortu zuen. Aldatutako produktuaren karboxietil edukia sodio hidroxido eta akrilamida kantitatea aldatuz erregulatu daiteke.

2.2 Eter mistoen sintesia

Hidroxipropil metil zelulosa eter zelulosa naturalaren alkalizazio eta eterifikazio aldaketaren bidez lortutako ur hotzetan disolbagarria den zelulosa-eter ez polar mota bat da. Sodio hidroxidoaren disoluzioarekin alkalinizatu eta isopropanol eta tolueno disolbatzaile kopuru jakin bat gehitzen da, hartzen duen eterifikazio-agentea metil kloruroa eta propileno oxidoa da.

Dai Mingyun et al. hidroxietil zelulosa (HEC) erabili zuen polimero hidrofilikoaren bizkarrezurra gisa, eta butil glizidil ​​eter (BGE) agente hidrofobitzailea txertatu zuen bizkarrezurra eterifikazio-erreakzioaren bidez, talde hidrofobiko butilo taldea doitzeko. Taldearen ordezkapen-maila, balantze hidrofilo-lipofilo egokia izan dezan, eta 2-hidroxi-3-butoxipropil hidroxietil zelulosa (HBPEC) tenperaturari erantzuten diona prestatzen da; Tenperaturari erantzuteko propietate bat prestatzen da Zelulosan oinarritutako material funtzionalek material funtzionalak aplikatzeko modu berri bat eskaintzen dute sendagaien askapen iraunkorraren eta biologiaren alorretan.

Chen Yangming-ek eta beste batzuek hidroxietil zelulosa erabili zuten lehengai gisa, eta isopropanol disoluzio sisteman, Na2B4O7 kantitate txiki bat gehitu zioten erreaktiboari erreakzio homogeneorako eter hidroxietil karboximetil zelulosa mistoa prestatzeko. Produktua uretan berehala dago eta biskositatea egonkorra da.

Wang Peng-ek zelulosa naturala findutako kotoia erabiltzen du oinarrizko lehengai gisa, eta urrats bakarreko eterifikazio-prozesu bat erabiltzen du karboximetil hidroxipropil zelulosa ekoizteko, erreakzio uniformearekin, biskositate handiko, azido-erresistentzia ona eta gatzarekiko erresistentzia alkalizazio eta eterifikazio erreakzioen bidez. Eter konposatuarekin. Urrats bakarreko eterifikazio prozesua erabiliz, ekoitzitako karboximetil hidroxipropil zelulosa gatzarekiko erresistentzia, azidoarekiko eta disolbagarritasun ona du. Propileno oxidoaren eta azido kloroacetikoaren kantitate erlatiboak aldatuz, karboximetil eta hidroxipropilo eduki desberdinak dituzten produktuak presta daitezke. Proba emaitzek erakusten dute urrats bakarreko metodoaren bidez ekoitzitako karboximetil hidroxipropil zelulosa produkzio-ziklo laburra dela, disolbatzaile-kontsumo txikia eta produktuak gatz monobalente eta dibalenteekiko erresistentzia bikaina eta azido erresistentzia ona duela. Beste zelulosa-eter produktuekin alderatuta, lehiakortasun handiagoa du elikagaien eta petrolioaren esplorazioaren alorretan.

Hidroxipropilmetilzelulosa (HPMC) zelulosa mota guztien artean aldakorrena eta errendimendurik onena duen barietatea da, eta eter mistoen artean komertzializatzearen ohiko ordezkaria ere bada. 1927an, hidroxipropilmetilzelulosa (HPMC) arrakastaz sintetizatu eta isolatu zen. 1938an, Estatu Batuetako Dow Chemical Co.k metil zelulosa industria-ekoizpenaz jabetu zen eta "Methocel" marka ezaguna sortu zuen. Hidroxipropil metilzelulosaren eskala handiko industria-ekoizpena 1948an hasi zen Estatu Batuetan. HPMC-ren ekoizpen-prozesua bi kategoriatan bana daiteke: gas-fasearen metodoa eta fase likidoaren metodoa. Gaur egun, Europa, Amerika eta Japonia bezalako herrialde garatuek gehiago hartzen dute gas faseko prozesua, eta HPMCren etxeko ekoizpena fase likidoaren prozesuan oinarritzen da batez ere.

Zhang Shuangjian-ek eta beste batzuek kotoi-hautsa findu zuten lehengai gisa, sodio hidroxidoarekin alkalizatu zuten erreakzio disolbatzaile ertainean toluenoan eta isopropanolarekin, eterifikatzen zuten propileno oxidoaren eta metil kloruroaren agente eterifikatzailearekin, erreakzionatu eta berehalako hidroxipropil metil alkoholaren base zelulosa-eter moduko bat prestatu zuten.

3. Perspektiba

Zelulosa lehengai kimiko eta kimiko garrantzitsua da, baliabideetan aberatsa, berdea eta ingurumena errespetatzen duena eta berriztagarria. Zelulosa eterifikazio aldaketaren deribatuek errendimendu bikaina, erabilera sorta zabala eta erabilera efektu bikainak dituzte eta ekonomia nazionalaren beharrak asetzen dituzte neurri handi batean. Eta garapen sozialaren beharrak, etengabeko aurrerapen teknologikoarekin eta etorkizunean komertzializazioa gauzatzearekin batera, lehengai sintetikoak eta zelulosa deribatuen metodo sintetikoak industrializatuago baldin badira, gehiago erabiliko dira eta aplikazio sorta zabalagoa egingo dute. Balioa.