Selluloosaeetterin ominaisuudet, valmistus ja käyttö teollisuudessa

Selvitystyössä käytiin läpi selluloosaeetterin tyyppejä, valmistusmenetelmiä, ominaisuuksia ja ominaisuuksia sekä selluloosaeetterin sovelluksia öljy-, rakentamis-, paperi-, tekstiili-, lääketieteessä, elintarvikkeissa, valosähköisissä materiaaleissa ja päivittäisessä kemianteollisuudessa. Joitakin uusia kehitysnäkymiä sisältäviä selluloosaeetterijohdannaisia ​​esiteltiin ja niiden käyttömahdollisuuksia tutkittiin.

Avainsanat:selluloosaeetteri; suorituskyky; Sovellus; Selluloosajohdannaiset

Selluloosa on eräänlainen luonnollinen polymeeriyhdiste. Sen kemiallinen rakenne on polysakkaridimakromolekyyli, jonka perusrenkaana on vedetön β-glukoosi, ja jokaisessa perusrenkaassa on yksi primaarinen hydroksyyliryhmä ja kaksi sekundaarista hydroksyyliryhmää. Kemiallisella modifikaatiolla voidaan saada sarja selluloosajohdannaisia, joista yksi on selluloosaeetteri. Selluloosaeetteriä saadaan selluloosan ja NaOH:n reaktiolla, minkä jälkeen se eetteröidään erilaisten funktionaalisten monomeerien, kuten metaanikloridin, etyleenioksidin, propyleenioksidin jne. kanssa, pesemällä sivutuotteen suola ja natriumselluloosa. Selluloosaeetteri on tärkeä selluloosan johdannainen, sitä voidaan käyttää laajasti lääketieteessä ja terveydenhuollossa, päivittäisessä kemianteollisuudessa, paperi-, elintarvike-, lääke-, rakennus-, materiaali- ja muilla aloilla. Siksi selluloosaeetterin kehittämisellä ja hyödyntämisellä on myönteinen merkitys uusiutuvien biomassavarojen kokonaisvaltaisessa hyödyntämisessä, uusien materiaalien ja uusien teknologioiden kehittämisessä.

1. Selluloosaeetterin luokittelu ja valmistus

Selluloosaeetterien luokitus jaetaan yleensä neljään luokkaan niiden ionisten ominaisuuksien mukaan.

1.1 Ioniton selluloosaeetteri

Ioniton selluloosaeetteri on pääasiassa selluloosa-alkyylieetteriä, valmistusmenetelmä on selluloosa- ja NaOH-reaktio ja sitten useiden funktionaalisten monomeerien, kuten metaanikloridin, etyleenioksidin, propyleenioksidin eetteröintireaktio, ja sitten pesemällä sivutuote. suolaa ja natriumselluloosaa. Pääasiallinen metyyliselluloosaeetteri, metyylihydroksietyyliselluloosaeetteri, metyylihydroksipropyyliselluloosaeetteri, hydroksietyyliselluloosaeetteri, syanoetyyliselluloosaeetteri, hydroksibutyyliselluloosaeetteri. Sen käyttöalue on erittäin laaja.

1.2 Anioninen selluloosaeetteri

Anioninen selluloosaeetteri on pääasiassa karboksimetyyliselluloosanatriumia, karboksimetyylihydroksietyyliselluloosanatriumia. Valmistusmenetelmä on selluloosan ja NaOH:n reaktiolla, jonka jälkeen eetteröidään monokloorietikkahapolla tai etyleenioksidilla, propyleenioksidilla ja pestään sitten sivutuotteen suola ja natriumselluloosa saadaksesi.

1,3 kationinen selluloosaeetteri

Kationinen selluloosaeetteri on pääasiassa 3 – kloori – 2 – hydroksipropyylitrimetyyliammoniumkloridiselluloosaeetteriä. Valmistusmenetelmänä on selluloosan ja NaOH:n ja sitten kationisen eetteröintiaineen 3 – kloori – 2 – hydroksipropyylitrimetyyliammoniumkloridi tai etyleenioksidi, propyleenioksidin reaktio yhdessä eetteröintireaktion kanssa ja sen jälkeen pesulla sivutuotteen suola ja natrium. selluloosaa saada.

1.4 Zwitterioninen selluloosaeetteri

Zwitterionisessa selluloosaeetterissä on sekä anionisia ryhmiä että kationisia ryhmiä molekyyliketjussa, valmistusmenetelmä on selluloosa- ja NaOH-reaktio ja sitten kloorietikkahapolla ja kationisella eetteröintiaineella 3 – kloori – 2 hydroksipropyylitrimetyyliammoniumkloridi eetteröintireaktio, ja sitten pestään sivutuotteena suolaa ja natriumselluloosaa ja saatu.

2.selluloosaeetterin ominaisuudet ja ominaisuudet

2.1 Ulkoasuominaisuudet

Selluloosaeetteri on yleensä valkoista tai maidonvalkoista, mautonta, myrkytöntä, kuituisen jauheen juoksevaa, helposti imevää kosteutta, liuotettu veteen läpinäkyväksi viskoosiksi vakaaksi kolloidiksi.

2.2 Kalvon muodostus ja tarttuvuus

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

2.3 Liukoisuus

Metyyliselluloosa liukenee kylmään veteen, ei liukene kuumaan veteen, mutta liukenee myös joihinkin orgaanisiin liuottimiin; Metyylihydroksietyyliselluloosa liukenee kylmään veteen, ei liukene kuumaan veteen ja orgaanisiin liuottimiin. Mutta kun metyyliselluloosan ja metyylihydroksietyyliselluloosan vesiliuosta kuumennetaan, metyyliselluloosa ja metyylihydroksietyyliselluloosa saostuvat ulos. Metyyliselluloosa saostui 45 - 60 °C:ssa, kun taas sekaeetteröity metyylihydroksietyyliselluloosa saostui 65 - 80 °C:ssa. Kun lämpötila laskee, sakka liukenee uudelleen.

Natriumhydroksietyyliselluloosa ja karboksimetyylihydroksietyyliselluloosa liukenevat veteen missä tahansa lämpötilassa, mutta eivät liukene orgaanisiin liuottimiin (muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta).

2.4 Sakeuttaminen

Selluloosaeetteri liukenee veteen kolloidisessa muodossa, ja sen viskositeetti riippuu selluloosaeetterin polymeroitumisasteesta. Liuos sisältää hydraatiomakromolekyylejä. Makromolekyylien kietoutumisesta johtuen liuoksen virtauskäyttäytyminen on erilaista kuin Newtonin nesteiden, mutta käyttäytyy, joka vaihtelee leikkausvoimien muutoksen mukaan. Selluloosaeetterin makromolekyylirakenteesta johtuen liuoksen viskositeetti kasvaa nopeasti pitoisuuden kasvaessa ja laskee nopeasti lämpötilan noustessa.

2.5 Hajoavuus

Selluloosaeetteriä käytetään vesifaasissa. Niin kauan kuin vettä on läsnä, bakteerit kasvavat. Bakteerien kasvu johtaa entsyymibakteerien tuotantoon. Entsyymibakteerit rikkoivat selluloosaeetterin vieressä olevan substituoimattoman dehydratoidun glukoosiyksikkösidoksen ja polymeerin molekyylipaino pieneni. Siksi, jos selluloosaeetterin vesiliuosta halutaan säilyttää pidempään, siihen tulee lisätä säilöntäainetta, vaikka käytettäisiin antibakteerista selluloosaeetteriä.

3. selluloosaeetterin käyttö teollisuudessa

3.1 Öljyteollisuus

Natriumkarboksimetyyliselluloosaa käytetään pääasiassa öljyn hyväksikäytössä. Sitä käytetään mudan valmistuksessa lisäämään viskositeettia ja vähentämään vesihukkaa. Se voi vastustaa erilaisia ​​liukoisen suolan saasteita ja parantaa öljyn talteenottonopeutta.

Natriumkarboksimetyylihydroksipropyyliselluloosa ja natriumkarboksimetyylihydroksietyyliselluloosa ovat eräänlainen parempi porauslietteen käsittelyaine ja viimeistelynestemateriaalien valmistus, korkea pulputusnopeus, suolankestävyys, kalsiumin kestävyys, hyvä viskositeettikyky, lämpötilankesto (160 ℃). Soveltuu makean veden, meriveden ja kylläisen suolaveden porausnesteen valmistukseen, kalsiumkloridin painon alla voidaan sekoittaa eri tiheyksiin (103 ~ 1279 / cm3) porausnestettä, ja sillä on tietty viskositeetti ja alhainen suodatus. kapasiteetti, sen viskositeetti ja suodatuskyky ovat parempia kuin hydroksietyyliselluloosa, on hyvä öljyntuotannon lisäaine. Natriumkarboksimetyyliselluloosaa käytetään laajalti selluloosajohdannaisten raakaöljyn hyödyntämisprosessissa, porausnesteessä, sementointinesteessä, murtonesteessä ja öljyntuotannon parantamisessa käytetään erityisesti porausnesteen kulutus on suurempi, pääasiallinen nousu- ja laskusuodatus ja viskositeetti.

Hydroksietyyliselluloosaa käytetään porauksessa, viimeistelyssä ja sementoinnissa mudan sakeuttamisen stabilointiaineena. Koska hydroksietyyliselluloosaa ja natriumkarboksimetyyliselluloosaa, guarkumia verrattuna hyvään sakeuttamisvaikutukseen, suspensiohiekkaa, korkeaa suolapitoisuutta, hyvää lämmönkestävyyttä ja pientä kestävyyttä, vähemmän nestehävikkiä, rikkoutunutta kumilohkoa, vähäisiä jäännösominaisuuksia on käytetty laajalti.

3.2 Rakennus- ja pinnoitusteollisuus

Rakennus- ja rappauslaastin lisäaine: natriumkarboksimetyyliselluloosaa voidaan käyttää hidastusaineena, vedenpidätysaineena, sakeuttamisaineena ja sideaineena, voidaan käyttää kipsipohja- ja sementtilaastina, laastin ja tasoitusaineen dispergointiaineena, vedenpidätysaineena, sakeuttamisaineena. Se on eräänlainen erityinen muuraus- ja rappauslaastiseos karboksimetyyliselluloosasta valmistetuille hiilihapotettuja betonilohkoille, joka voi parantaa laastin työstettävyyttä, vedenpidätystä ja halkeilukestävyyttä sekä välttää lohkoseinän halkeilua ja onttoa.

Rakennuksen pinnan koristelumateriaalit: Cao Mingqian ja muu metyyliselluloosa, joka on valmistettu eräänlaisesta ympäristönsuojelun rakennuspinnan koristelumateriaalista, sen tuotantoprosessi on yksinkertainen, puhdas, voidaan käyttää korkealaatuiseen seinään, kivilaattojen pintaan, voidaan käyttää myös pylvääseen , tabletin pinnan koristelu. Karboksimetyyliselluloosasta valmistettu Huang Jianping on eräänlainen keraaminen laattatiiviste, jolla on vahva sidosvoima, hyvä muodonmuutoskyky, ei aiheuta halkeamia ja putoamista, hyvä vedenpitävä vaikutus, kirkas ja värikäs väri, erinomainen koristeellinen vaikutus.

Käyttö pinnoitteissa: Metyyliselluloosaa ja hydroksietyyliselluloosaa voidaan käyttää stabilointiaineena, sakeuttamisaineena ja vettä pidättävänä aineena lateksipinnoitteissa, lisäksi voidaan käyttää myös dispergointi-, viskositeetti- ja kalvonmuodostusaineena värillisissä sementtipinnoitteissa. Asianmukaisten spesifikaatioiden ja viskositeetin omaavan selluloosaeetterin lisääminen lateksimaaliin voi parantaa lateksimaalin rakennesuorituskykyä, estää roiskeita, parantaa varastointikestävyyttä ja peitetehoa. Pääasiallinen kuluttaja-ala ulkomailla on lateksipinnoitteet, joten selluloosaeetterituotteista tulee usein ensimmäinen lateksimaalien sakeuttaja. Esimerkiksi modifioitu metyylihydroksietyyliselluloosaeetteri voi hyvien kokonaisvaltaisten ominaisuuksiensa ansiosta säilyttää johtavan aseman lateksimaalien sakeuttajassa. Esimerkiksi koska selluloosaeetterillä on ainutlaatuiset lämpögeeliominaisuudet ja liukoisuus, suolan kestävyys, lämmönkestävyys ja sillä on sopiva pinta-aktiivisuus, sitä voidaan käyttää vettä pidättävänä aineena, suspensioaineena, emulgaattorina, kalvonmuodostusaineena, voiteluaineena, sideaineena ja reologisena lisäaineena. .

3.3 Paperiteollisuus

Paperin märät lisäaineet: CMC:tä voidaan käyttää kuitujen dispergointiaineena ja paperin tehostajana, voidaan lisätä massaan, koska natriumkarboksimetyyliselluloosalla ja massalla ja pakkaushiukkasilla on sama varaus, se voi lisätä kuidun tasaisuutta, parantaa kuidun lujuutta. paperia. Paperin sisälle lisättynä vahvistimena se lisää kuitujen välistä sidosyhteistyötä ja voi parantaa vetolujuutta, murtolujuutta, paperin tasaisuutta ja muita fyysisiä indeksejä. Natriumkarboksimetyyliselluloosaa voidaan käyttää myös massan liimausaineena. Oman liimausasteensa lisäksi sitä voidaan käyttää myös hartsin, AKD:n ja muiden liima-aineiden suoja-aineena. Kationista selluloosaeetteriä voidaan käyttää myös paperinpidätysapusuodattimena, parantaa hienokuidun ja täyteaineen retentionopeutta, voidaan käyttää myös paperin vahvistuksena.

Päällystysliima: Käytetään paperin päällystysliiman pinnoittamiseen, voi korvata juuston, osan lateksista, jotta painomuste tunkeutuu helposti, selkeä reuna. Sitä voidaan käyttää myös pigmentin dispergointiaineena, viskositeettina ja stabilointiaineena.

Pintaliimausaine: Natriumkarboksimetyyliselluloosaa voidaan käyttää paperin pintaliimausaineena, parantaa paperin pintalujuutta verrattuna nykyiseen polyvinyylialkoholin käyttöön, modifioitu tärkkelys, kun pintalujuutta voidaan lisätä noin 10%, annosta pienennetään noin 30 %. Se on lupaava pintaliimausaine paperinvalmistukseen, ja sen uusien lajikkeiden sarjaa tulisi kehittää aktiivisesti. Kationisella selluloosaeetterillä on parempi pintaliimaus kuin kationisella tärkkelyksellä, se ei vain voi parantaa paperin pintalujuutta, vaan voi myös parantaa paperin musteen imeytymistä, lisätä värjäysvaikutusta, on myös lupaava pintaliimausaine.

3.4 Tekstiiliteollisuus

Tekstiiliteollisuudessa selluloosaeetteriä voidaan käyttää tekstiilimassan liima-, tasoitus- ja sakeutusaineena.

Liimausaine: selluloosaeetteriä, kuten natriumkarboksimetyyliselluloosaa, hydroksietyylikarboksimetyyliselluloosaeetteriä, hydroksipropyylikarboksimetyyliselluloosaeetteriä ja muita lajikkeita voidaan käyttää liima-aineena, eikä niitä ole helppo pilata ja muovata, painatus ja värjäys ilman irrotusta, edistävä väriaine voi saada tasaisen kolloidi vedessä.

Tasoitusaine: voi parantaa väriaineen hydrofiilistä ja osmoottista voimaa, koska viskositeetin muutos on pieni, värieroa on helppo säätää; Kationisella selluloosaeetterillä on myös värjäävä ja värjäävä vaikutus.

Sakeutusaine: natriumkarboksimetyyliselluloosa, hydroksietyylikarboksimetyyliselluloosaeetteri, hydroksipropyylikarboksimetyyliselluloosaeetteriä voidaan käyttää paino- ja värjäyslietteen sakeutusaineena, pienellä jäännöksellä, korkealla värinopeudella, on erittäin potentiaalisten tekstiililisäaineiden luokka.

3.5 Kotitalouskemianteollisuus

Stabiili viskositeetti: Natriummetyyliselluloosalla kiinteässä jauhemaisessa raaka-ainepastassa tuotteissa on dispersiosuspension stabiilisuus, nestemäisessä tai emulsiokosmetiikassa sakeuttamis-, dispergointi-, homogenointi- ja muita tehtäviä. Sitä voidaan käyttää stabilointiaineena ja viskositeettina.

Emulgoiva stabilointiaine: voide, shampoon emulgointiaine, sakeutusaine ja stabilointiaine. Natriumkarboksimetyylihydroksipropyyliselluloosaa voidaan käyttää hammastahnan liiman stabilointiaineena, jolla on hyvät tiksotrooppiset ominaisuudet, jotta hammastahnalla on hyvä muotoutuvuus, pitkäaikainen muodonmuutos, tasainen ja herkkä maku. Natriumkarboksimetyylihydroksipropyyliselluloosan suolakestävyys, haponkestävyys on ylivoimainen, vaikutus on paljon parempi kuin karboksimetyyliselluloosa, voidaan käyttää pesuaineena viskositeetissa, lian kiinnittymistä ehkäisevänä aineena.

Dispersion sakeutusaine: Pesuaineiden valmistuksessa natriumkarboksimetyyliselluloosan yleinen käyttö pesuaineen pesuaineen lika dispergointiaineena, nestemäisen pesuaineen sakeuttajana ja dispergointiaineena.

3.6 Lääke- ja elintarviketeollisuus

Lääketeollisuudessa hydroksipropyylikarboksimetyyliselluloosaa voidaan käyttää lääkeapuaineina, jota käytetään laajalti suun kautta otettavissa lääkerungon säädellysti vapauttavissa ja pitkävaikutteisissa valmisteissa, vapautumista estävänä materiaalina säätelemään lääkkeiden vapautumista, päällystysmateriaalina pitkävaikutteisena aineena, hitaasti vapauttavina pelletteinä. , depotkapselit. Eniten käytetty on metyylikarboksimetyyliselluloosa, etyylikarboksimetyyliselluloosaa, kuten MC:tä käytetään usein tablettien ja kapseleiden tai päällystettyjen sokeripäällysteisten tablettien valmistuksessa.

Laatulaatuista selluloosaeetteriä voidaan käyttää elintarviketeollisuudessa, erilaisissa elintarvikkeissa on tehokas sakeutusaine, emulgointiaine, stabilointiaine, täyteaine, vettä pidättävä aine ja mekaaninen vaahdotusaine. Metyyliselluloosa ja hydroksipropyylimetyyliselluloosa on tunnistettu ei-haitallisiksi metabolisesti inertteiksi aineiksi. Erittäin puhdasta (puhtausaste 99,5 % tai enemmän) karboksimetyyliselluloosaa voidaan lisätä elintarvikkeisiin, kuten maito- ja kermatuotteisiin, mausteisiin, hilloihin, hyytelöihin, tölkkeihin, pöytäsiirappeihin ja juomiin. Yli 90-prosenttista karboksimetyyliselluloosan puhtautta voidaan käyttää elintarvikkeisiin liittyvissä asioissa, kuten tuoreiden hedelmien kuljetuksessa ja varastoinnissa, muovikääreellä on hyvä säilyvyys, vähemmän saastumista, ei vaurioita, helppo koneistaa tuotantoetuja.

3.7 Optiset ja sähköiset toiminnalliset materiaalit

Elektrolyytin sakeuttamisstabilisaattori: selluloosaeetterin korkean puhtauden ansiosta hyvä haponkestävyys, suolankestävyys, erityisesti rauta- ja raskasmetallipitoisuus on alhainen, joten kolloidi on erittäin vakaa, sopii alkaliparistolle, sinkkimangaani-akkuelektrolyytin sakeuttamisstabilisaattorille.

Nestekidemateriaalit: Vuodesta 1976 lähtien ensimmäinen löytö hydroksipropyyliselluloosasta – vesijärjestelmän nestekidenäyttövaihe, on löydetty sopivassa orgaanisessa liuoksessa, monet selluloosajohdannaiset suurissa pitoisuuksissa voivat muodostaa anisotrooppisen liuoksen, esimerkiksi hydroksipropyyliselluloosa ja sen asetaatti, propionaatti , bentsoaatti, ftalaatti, asetyyliksietyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa jne. Kolloidisen ionisen nestekideliuoksen muodostamisen lisäksi joillakin hydroksipropyyliselluloosan estereillä on myös tämä ominaisuus.

Monilla selluloosaeettereillä on termotrooppisia nestekideominaisuuksia. Asetyylihydroksipropyyliselluloosa muodosti termogeenisiä kolesterisia nestekiteitä alle 164 ℃:n lämpötilassa. Asetoasetaattihydroksipropyyliselluloosa, trifluoriasetaattihydroksipropyyliselluloosa, hydroksipropyyliselluloosa ja sen johdannaiset, etyylihydroksipropyyliselluloosa, trimetyylisilikiselluloosa ja butyylidimetyylisilikselluloosa, heptyyliselluloosa ja butoksietyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa, nestekiteinen esteri, hydroksietyyliselluloosa, kaikki asetyyliset. Jotkut selluloosaesterit, kuten selluloosabentsoaatti, p-metoksibentsoaatti ja p-metyylibentsoaatti, selluloosaheptanaatti voivat muodostaa termogeenisiä kolesterisia nestekiteitä.

Sähköeristysmateriaali: syanoetyyliselluloosan eetteröintiaine akryylinitriilille, sen korkea dielektrisyysvakio, pieni häviökerroin, voidaan käyttää fosfori- ja elektroluminesenssilamppujen hartsimatriisina ja muuntajan eristyksenä.

4. Loppuhuomautukset

Kemiallisen modifioinnin käyttö erikoistoimintojen omaavien selluloosajohdannaisten saamiseksi on tehokas tapa löytää uusia käyttötarkoituksia selluloosalle, maailman suurimmalle luonnolliselle orgaaniselle aineelle. Yhtenä selluloosajohdannaisista selluloosaeetteriä, kuten fysiologisesti vaarattomia, saastumattomia vesiliukoisia polymeerimateriaaleja erinomaisten ominaisuuksiensa vuoksi, on käytetty monilla teollisuudenaloilla, ja niillä on laajempi kehitysnäkymä.