Selluloosaeetteri paperiteollisuudessa

Tässä artikkelissa esitellään selluloosaeetterien tyyppejä, valmistusmenetelmiä, suorituskykyominaisuuksia ja käyttötilannetta paperiteollisuudessa, esitetään joitakin uusia selluloosaeettereitä, joilla on kehitysnäkymiä, sekä käsitellään niiden käyttöä ja kehityssuuntauksia paperinvalmistuksessa.

Avainsanat:selluloosaeetteri; suorituskyky; paperiteollisuus

Selluloosa on luonnollinen polymeeriyhdiste, sen kemiallinen rakenne on polysakkaridimakromolekyyli, jossa on vedetöntäβ-glukoosi emäsrenkaana, ja jokaisessa emäsrenkaassa on primaarinen hydroksyyliryhmä ja sekundäärinen hydroksyyliryhmä. Sen kemiallisen muuntamisen avulla voidaan saada sarja selluloosajohdannaisia. Selluloosaeetterin valmistusmenetelmä on antaa selluloosan reagoida NaOH:n kanssa, sitten suorittaa eetteröintireaktio useiden funktionaalisten lähtöaineiden, kuten metyylikloridin, etyleenioksidin, propyleenioksidin jne. kanssa, ja sitten pestä sivutuotteen suola ja hieman selluloosanatriumia saadakseen. tuotetta. Selluloosaeetteri on yksi tärkeimmistä selluloosan johdannaisista, jota voidaan käyttää laajasti lääketieteessä ja hygieniassa, päivittäisessä kemianteollisuudessa, paperinvalmistuksessa, elintarvike-, lääketieteessä, rakentamisessa, materiaaliteollisuudessa ja muilla aloilla. Ulkomaat ovat viime vuosina kiinnittäneet sen tutkimukseen suurta merkitystä, ja soveltavassa perustutkimuksessa, soveltavissa käytännön vaikutuksissa ja valmistelussa on saavutettu paljon. Viime vuosina jotkut kiinalaiset ovat vähitellen alkaneet osallistua tämän näkökohdan tutkimukseen ja ovat saavuttaneet alkuvaiheessa tuloksia tuotantokäytännössä. Siksi selluloosaeetterin kehittäminen ja hyödyntäminen on erittäin tärkeässä roolissa uusiutuvien biologisten resurssien kokonaisvaltaisessa hyödyntämisessä sekä paperin laadun ja suorituskyvyn parantamisessa. Se on uudenlainen paperinvalmistuksen lisäaine, jota kannattaa kehittää.

1. Selluloosaeetterien luokittelu ja valmistusmenetelmät

Selluloosaeetterien luokitus jaetaan yleensä 4 luokkaan ionisuuden mukaan.

1.1 Ioniton selluloosaeetteri

Ioniton selluloosaeetteri on pääasiassa selluloosa-alkyylieetteriä, ja sen valmistusmenetelmänä on antaa selluloosa reagoida NaOH:n kanssa ja suorittaa sitten eetteröintireaktio erilaisten funktionaalisten monomeerien, kuten monokloorimetaanin, etyleenioksidin, propyleenioksidin jne., kanssa ja saatu sitten pesemällä. sivutuotesuolaa ja selluloosanatriumia, pääasiassa sisältäen metyyliselluloosaeetterin, metyylihydroksietyyliselluloosaeetterin, metyylihydroksipropyyliselluloosaeetterin, hydroksietyyliselluloosaeetterin, syanoetyyliselluloosaeetterin ja hydroksibutyyliselluloosaeetterin, käytetään laajasti.

1.2 Anioninen selluloosaeetteri

Anioniset selluloosaeetterit ovat pääasiassa natriumkarboksimetyyliselluloosaa ja natriumkarboksimetyylihydroksietyyliselluloosaa. Valmistusmenetelmänä on antaa selluloosan reagoida NaOH:n kanssa ja sitten suorittaa eetteri kloorietikkahapon, etyleenioksidin ja propyleenioksidin kanssa. Kemiallinen reaktio, ja saatu sitten pesemällä sivutuotteen suola ja natriumselluloosa.

1.3 Kationinen selluloosaeetteri

Kationinen selluloosaeetterit sisältävät pääasiassa 3-kloori-2-hydroksipropyylitrimetyyliammoniumkloridiselluloosaeetteriä, joka valmistetaan antamalla selluloosan reagoida NaOH:n kanssa ja sitten saattamalla reagoimaan kationisen eetteröintiaineen 3-kloori-2-hydroksipropyyli Trimetyyliammoniumkloridin tai eetteröintireaktion kanssa etyleenioksidin, propyleenioksidin ja propyleenioksidin kanssa. ja saatu sitten pesemällä sivutuotesuolaa ja natriumselluloosaa.

1.4 Zwitterioninen selluloosaeetteri

Kahaisionisen selluloosaeetterin molekyyliketjussa on sekä anionisia ryhmiä että kationisia ryhmiä. Sen valmistusmenetelmä on antaa selluloosan reagoida NaOH:n kanssa ja sitten reagoida monokloorietikkahapon ja kationisen eetteröintiaineen kanssa. 3-kloori-2-hydroksipropyylitrimetyyliammoniumkloridi eetteröidään ja saadaan sitten pesemällä sivutuotteen suola ja natriumselluloosa.

2. Selluloosaeetterin suorituskyky ja ominaisuudet

2.1 Kalvon muodostus ja tarttuvuus

Selluloosaeetterin eetteröinnillä on suuri vaikutus sen ominaisuuksiin, kuten liukoisuuteen, kalvonmuodostuskykyyn, sidoslujuuteen ja suolankestävyyteen. Selluloosaeetterillä on korkea mekaaninen lujuus, joustavuus, lämmönkestävyys ja kylmänkestävyys, ja se on hyvä yhteensopivuus erilaisten hartsien ja pehmittimien kanssa, ja sitä voidaan käyttää muovien, kalvojen, lakkojen, liimojen, lateksin ja lääkepäällystemateriaalien valmistukseen jne.

2.2 Liukoisuus

Selluloosaeetterillä on hyvä vesiliukoisuus johtuen polyhydroksyyliryhmistä, ja sillä on erilainen liuotinselektiivisyys orgaanisten liuottimien suhteen eri substituenttien mukaan. Metyyliselluloosa liukenee kylmään veteen, ei liukene kuumaan veteen ja liukenee myös joihinkin liuottimiin; metyylihydroksietyyliselluloosa liukenee kylmään veteen, ei liukene kuumaan veteen ja orgaanisiin liuottimiin. Kuitenkin, kun metyyliselluloosan ja metyylihydroksietyyliselluloosan vesiliuosta kuumennetaan, metyyliselluloosa ja metyylihydroksietyyliselluloosa saostuvat. Metyyliselluloosa saostetaan 45-60 °C:ssa°C, kun taas sekaeetteröidyn metyylihydroksietyyliselluloosan saostuslämpötila nostetaan 65-80 asteeseen°C. Kun lämpötilaa lasketaan, sakka liukenee uudelleen. Hydroksietyyliselluloosa ja natriumkarboksimetyyliselluloosa liukenevat veteen missä tahansa lämpötilassa ja liukenemattomia orgaanisiin liuottimiin (muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta). Tätä ominaisuutta käyttämällä voidaan valmistaa erilaisia ​​öljynkarkotteita ja liukoisia kalvomateriaaleja.

2.3 Sakeuttaminen

Selluloosaeetteri liukenee veteen kolloidin muodossa, sen viskositeetti riippuu selluloosaeetterin polymeroitumisasteesta ja liuos sisältää hydratoituneita makromolekyylejä. Makromolekyylien kietoutumisesta johtuen liuosten virtauskäyttäytyminen eroaa Newtonin nesteiden virtauskäyttäytymisestä, mutta käyttäytyy, joka muuttuu leikkausvoiman vaikutuksesta. Selluloosaeetterin makromolekyylirakenteesta johtuen liuoksen viskositeetti kasvaa nopeasti pitoisuuden kasvaessa ja laskee nopeasti lämpötilan noustessa. Ominaisuuksiensa mukaan selluloosaeettereitä, kuten karboksimetyyliselluloosaa ja hydroksietyyliselluloosaa, voidaan käyttää päivittäisten kemikaalien sakeuttamisaineina, paperin päällysteiden vettä pidättävinä aineina ja arkkitehtonisten pinnoitteiden sakeuttamisaineina.

2.4 Hajoavuus

Kun selluloosaeetteri liuotetaan vesifaasiin, bakteerit kasvavat ja bakteerien kasvu johtaa entsyymibakteerien tuotantoon. Entsyymi katkaisee selluloosaeetterin vieressä olevat substituoimattomat anhydroglukoosiyksikkösidokset vähentäen polymeerin suhteellista molekyylipainoa. Siksi, jos selluloosaeetterin vesiliuosta halutaan varastoida pitkään, siihen on lisättävä säilöntäaineita ja tiettyjä antiseptisiä toimenpiteitä tulee suorittaa myös antibakteerisilla ominaisuuksilla oleville selluloosaeettereille.

3. Selluloosaeetterin käyttö paperiteollisuudessa

3.1 Paperin vahvistusaine

Esimerkiksi CMC:tä voidaan käyttää kuituja dispergoivana aineena ja paperinvahvistusaineena, jota voidaan lisätä massaan. Koska natriumkarboksimetyyliselluloosalla on sama varaus kuin massa- ja täyteainehiukkasilla, se voi lisätä kuidun tasaisuutta. Kuitujen välistä sidosvaikutusta voidaan parantaa ja fyysisiä indikaattoreita, kuten paperin vetolujuutta, murtumislujuutta ja paperin tasaisuutta, voidaan parantaa. Esimerkiksi Longzhu ja muut käyttävät 100 % valkaistua sulfiittipuumassaa, 20 % talkkijauhetta, 1 % dispergoitua hartsiliimaa, säätävät pH-arvon 4,5:een alumiinisulfaatilla ja käyttävät korkeamman viskositeetin CMC:tä (viskositeetti 800 ~ 1200 MPA.S). substituutio on 0,6. Voidaan nähdä, että CMC voi parantaa paperin kuivalujuutta ja parantaa myös sen liimausastetta.

3.2 Pintaliimausaine

Natriumkarboksimetyyliselluloosaa voidaan käyttää paperin pintaliimausaineena parantamaan paperin pintalujuutta. Sen levitysvaikutus voi lisätä pintalujuutta noin 10 % verrattuna nykyiseen polyvinyylialkoholin ja modifioidun tärkkelysliimausaineen käyttöön, ja annostusta voidaan pienentää noin 30 %. Se on erittäin lupaava pintaliimausaine paperinvalmistukseen, ja tätä sarjaa uusia lajikkeita tulisi kehittää aktiivisesti. Kationisella selluloosaeetterillä on parempi pintaliimauskyky kuin kationisella tärkkelyksellä. Se ei voi vain parantaa paperin pintalujuutta, vaan myös parantaa paperin musteen imeytymistä ja lisätä värjäysvaikutusta. Se on myös lupaava pintaliimausaine. Mo Lihuan ja muut käyttivät natriumkarboksimetyyliselluloosaa ja hapetettua tärkkelystä paperin ja pahvin pintaliimaustestien tekemiseen. Tulokset osoittavat, että CMC:llä on ihanteellinen pintaliimausvaikutus.

Metyylikarboksimetyyliselluloosanatriumilla on tietty liimauskyky, ja karboksimetyyliselluloosanatriumia voidaan käyttää massan liimausaineena. Kationista selluloosaeetteriä voidaan oman liimausasteensa lisäksi käyttää myös paperinvalmistuksen retentioapusuodattimena, parantaa hienokuitujen ja täyteaineiden retentionopeutta sekä käyttää myös paperin lujiteaineena.

3.3 Emulsion stabilointiaine

Selluloosaeetteriä käytetään laajalti emulsion valmistuksessa, koska sillä on hyvä sakeuttamisvaikutus vesiliuoksessa, mikä voi lisätä emulsion dispersioväliaineen viskositeettia ja estää emulsion saostumisen ja kerrostumisen. Kuten natriumkarboksimetyyliselluloosaa, hydroksietyyliselluloosaeetteriä, hydroksipropyyliselluloosaeetteriä jne. voidaan käyttää anionisen dispergoidun hartsikumin, kationisen selluloosaeetterin, hydroksietyyliselluloosaeetterin, hydroksipropyyliselluloosaeetterin jne. stabilaattoreina ja suoja-aineina. eetteriä jne. voidaan käyttää myös kationisen dispersion hartsikumin, AKD:n, ASA:n ja muiden liimausaineiden suoja-aineina. Longzhu et ai. käytettiin 100 % valkaistua sulfiittipuumassaa, 20 % talkkijauhetta, 1 % dispergoitua hartsiliimaa, säädettiin pH-arvo 4,5:een alumiinisulfaatilla ja käytettiin korkeamman viskositeetin CMC:tä (viskositeetti 800 ~ 12000 MPA.S). Korvausaste on 0,6 ja sitä käytetään sisäisessä mitoituksessa. Tuloksista voidaan nähdä, että CMC:tä sisältävän hartsikumin liimausaste on selvästi parantunut ja hartsiemulsion stabiilisuus on hyvä, ja myös kumimateriaalin retentionopeus on korkea.

3.4 Pinnoitteen vettä pidättävä aine

Sitä käytetään paperin päällystyssideaineen päällystämiseen ja käsittelyyn, syanoetyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa jne. voivat korvata kaseiinin ja osan lateksista, jolloin painomuste tunkeutuu helposti ja reunat ovat kirkkaat. Karboksimetyyliselluloosaa ja hydroksietyylikarboksimetyyliselluloosaeetteriä voidaan käyttää pigmentin dispergointiaineena, sakeuttamisaineena, vedenpidätysaineena ja stabilointiaineena. Esimerkiksi päällystettyjen paperipäällysteiden valmistuksessa vettä pidättävänä aineena käytetyn karboksimetyyliselluloosan määrä on 1-2 %.

4. Paperiteollisuudessa käytetyn selluloosaeetterin kehitystrendi

Kemiallisen modifikoinnin käyttö erityistoimintojen omaavien selluloosajohdannaisten saamiseksi on tehokas tapa etsiä uusia käyttötapoja maailman suurimmalle luonnon orgaanisen aineksen - selluloosa -saannon. Selluloosajohdannaisia ​​ja funktioita on monenlaisia, ja selluloosaeettereitä on käytetty monilla teollisuudenaloilla niiden erinomaisen suorituskyvyn ansiosta. Paperiteollisuuden tarpeiden täyttämiseksi selluloosaeetterin kehittämisessä tulee kiinnittää huomiota seuraaviin suuntauksiin:

(1) Kehittää erilaisia ​​paperiteollisuuden sovelluksiin soveltuvia spesifikaatiotuotteita selluloosaeettereistä, kuten sarjatuotteita, joilla on eri substituutioaste, eri viskositeetit ja eri suhteellinen molekyylimassa, valintaa varten eri paperilajikkeiden tuotannossa.

(2) Uusien selluloosaeettereiden, kuten kationisten selluloosaeettereiden, jotka soveltuvat paperinvalmistuksen retentio- ja kuivatusapuaineiksi, pintaliimausaineet ja kahtaisioniset selluloosaeetterit, joita voidaan käyttää lujiteaineina korvaamaan pinnoitelateksisyanoetyyliselluloosaeetteri, kehittämistä olisi lisättävä. ja vastaavat sideaineena.

(3) Vahvistaa selluloosaeetterin valmistusprosessin ja sen uuden valmistustavan tutkimusta, erityisesti kustannusten alentamista ja prosessin yksinkertaistamista.

(4) Vahvistaa selluloosaeettereiden ominaisuuksien, erityisesti erilaisten selluloosaeettereiden kalvonmuodostus-, sidos- ja sakeutusominaisuuksien tutkimusta, sekä vahvistaa teoreettista tutkimusta selluloosaeetterien käytöstä paperinvalmistuksessa.