Vesiliukoiset selluloosaeetterijohdannaiset

Esiteltiin erilaisten silloitusaineiden ja vesiliukoisen selluloosaeetterin silloitusmekanismia, reittiä ja ominaisuuksia. Silloitusmodifikaatiolla vesiliukoisen selluloosaeetterin viskositeettia, reologisia ominaisuuksia, liukoisuutta ja mekaanisia ominaisuuksia voidaan parantaa huomattavasti sen käyttösuorituskyvyn parantamiseksi. Erilaisten silloitusaineiden kemiallisen rakenteen ja ominaisuuksien mukaan tiivistettiin selluloosaeetterin silloittumisreaktioiden tyypit ja tiivistettiin erilaisten silloitusaineiden kehityssuunnat selluloosaeetterin eri käyttöalueilla. Silloituksella modifioidun vesiliukoisen selluloosaeetterin erinomaisen suorituskyvyn ja harvojen kotimaassa ja ulkomailla tehtyjen tutkimusten vuoksi tulevaisuuden selluloosaeetterin silloittavalla modifikaatiolla on laajat kehitysnäkymät. Tämä on tarkoitettu asianomaisille tutkijoille ja tuotantoyrityksille.
Avainsanat: silloitusmuunnos; Selluloosa eetteri; Kemiallinen rakenne; Liukoisuus; Sovelluksen suorituskyky

Selluloosaeetteri erinomaisen suorituskyvyn ansiosta, sakeutusaineena, vettä pidättävänä aineena, liima-aineena, sideaineena ja dispergointiaineena, suojaavana kolloidina, stabilointiaineena, suspensioaineena, emulgaattorina ja kalvonmuodostusaineena, jota käytetään laajalti pinnoitteissa, rakentamisessa, öljyteollisuudessa, päivittäisessä kemikaalissa, elintarvikkeissa sekä lääketiede ja muut teollisuudenalat. Selluloosaeetteri sisältää pääasiassa metyyliselluloosan,hydroksietyyliselluloosa,karboksimetyyliselluloosa, etyyliselluloosa, hydroksipropyylimetyyliselluloosa, hydroksietyylimetyyliselluloosa ja muut sekaeetterit. Selluloosaeetteri valmistetaan puuvillakuidusta tai puukuidusta alkaloimalla, eetteröimällä, pesusentrifugoimalla, kuivaamalla, jauhamalla valmistetaan, eetteröintiaineiden käytössä käytetään yleensä halogenoitua alkaania tai epoksialkaania.
Vesiliukoisen selluloosaeetterin käyttöprosessissa kuitenkin todennäköisyys kohtaa erityisympäristö, kuten korkea ja matala lämpötila, happo-emäs-ympäristö, monimutkainen ioniympäristö, nämä ympäristöt aiheuttavat paksuuntumista, liukoisuutta, vedenpidätystä, tarttumista, vesiliukoisen selluloosaeetterin liima, stabiili suspensio ja emulgointi vaikuttavat suuresti, ja ne johtavat jopa sen toimivuuden täydelliseen menettämiseen.
Selluloosaeetterin levityssuorituskyvyn parantamiseksi on tarpeen suorittaa silloituskäsittely käyttämällä erilaisia ​​silloitusaineita, tuotteen suorituskyky on erilainen. Perustuen erityyppisten silloitusaineiden ja niiden silloitusmenetelmien tutkimukseen yhdistettynä silloitustekniikkaan teollisessa tuotantoprosessissa, tämä artikkeli käsittelee selluloosaeetterin silloittamista erityyppisillä silloitusaineilla, mikä tarjoaa referenssin selluloosaeetterin silloittavaan modifikaatioon. .

1. Selluloosaeetterin rakenne ja silloitusperiaate

Selluloosa eetterion eräänlainen selluloosajohdannainen, joka syntetisoidaan kolmen alkoholihydroksyyliryhmän eetterisubstituutioreaktiolla luonnollisissa selluloosamolekyyleissä ja halogenoidussa alkaanissa tai epoksidialkaanissa. Substituenttien eroista johtuen selluloosaeetterin rakenne ja ominaisuudet ovat erilaisia. Selluloosaeetterin silloitusreaktio käsittää pääasiassa -OH:n (OH glukoosiyksikkörenkaassa tai -OH substituentissa tai karboksyyli substituentissa) ja silloitusaineen eetteröimisen tai esteröimisen binaarisilla tai useilla funktionaalisilla ryhmillä. tai useampia selluloosaeetterimolekyylejä on liitetty yhteen muodostaen moniulotteisen spatiaalisen verkkorakenteen. Se on silloitettua selluloosaeetteriä.
Yleisesti ottaen selluloosaeetteri ja enemmän -OH:ta sisältävän vesiliuoksen silloitusaine, kuten HEC, HPMC, HEMC, MC ja CMC, voidaan eetteröidä tai esteröidä silloitettuina. Koska CMC sisältää karboksyylihappo-ioneja, silloitusaineen funktionaaliset ryhmät voidaan esteröidä silloitettuina karboksyylihappo-ioneilla.
Selluloosaeetterimolekyylissä olevan -OH:n tai -COO-:n reaktion jälkeen silloitusaineen kanssa, vesiliukoisten ryhmien pitoisuuden vähenemisen ja moniulotteisen verkkorakenteen muodostumisen vuoksi liuoksessa, sen liukoisuus, reologia ja mekaaniset ominaisuudet muutetaan. Käyttämällä erilaisia ​​silloitusaineita reagoimaan selluloosaeetterin kanssa, selluloosaeetterin levityskyky paranee. Valmistettiin teolliseen käyttöön sopiva selluloosaeetteri.

2. Silloitusaineiden tyypit

2.1 Aldehydit silloitusaineet
Aldehydisilloitusaineet viittaavat orgaanisiin yhdisteisiin, jotka sisältävät aldehydiryhmän (-CHO), jotka ovat kemiallisesti aktiivisia ja voivat reagoida hydroksyylin, ammoniakin, amidin ja muiden yhdisteiden kanssa. Selluloosalle ja sen johdannaisille käytettyjä aldehydisilloitusaineita ovat formaldehydi, glyoksaali, glutaraldehydi, glyseraldehydi jne. Aldehydiryhmä voi helposti reagoida kahden -OH:n kanssa muodostaen asetaaleja heikosti happamissa olosuhteissa, ja reaktio on palautuva. Yleisiä aldehydisilloitusaineilla modifioituja selluloosaeettereitä ovat HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC ja muut vesipitoiset selluloosaeetterit.
Yksittäinen aldehydiryhmä silloitetaan kahdella hydroksyyliryhmällä selluloosaeetterimolekyyliketjussa, ja selluloosaeetterimolekyylit kytkeytyvät muodostamalla asetaaleja muodostaen verkkoavaruusrakenteen muuttaen sen liukoisuutta. Aldehydisilloitusaineen ja selluloosaeetterin välisen vapaan -OH-reaktion ansiosta molekyylihydrofiilisten ryhmien määrä vähenee, mikä johtaa tuotteen huonoon vesiliukoisuuteen. Siksi säätelemällä silloitusaineen määrää selluloosaeetterin kohtalainen silloitus voi viivyttää hydraatioaikaa ja estää tuotetta liukenemasta liian nopeasti vesiliuokseen, mikä johtaa paikalliseen agglomeroitumiseen.
Aldehydillä silloittavan selluloosaeetterin vaikutus riippuu yleensä aldehydin määrästä, pH:sta, silloitusreaktion tasaisuudesta, silloitusajasta ja lämpötilasta. Liian korkea tai liian alhainen silloituslämpötila ja pH aiheuttavat peruuttamattoman silloittumisen hemiasetaalin vuoksi asetaaliksi, mikä johtaa veteen täysin liukenemattomaan selluloosaeetteriin. Aldehydin määrä ja silloitusreaktion tasaisuus vaikuttavat suoraan selluloosaeetterin silloitusasteeseen.
Formaldehydiä käytetään vähemmän selluloosaeetterin silloittamiseen sen korkean toksisuuden ja korkean haihtuvuuden vuoksi. Aiemmin formaldehydiä käytettiin enemmän pinnoitteissa, liimoissa, tekstiileissä, ja nyt se on vähitellen korvattu matalamyrkyllisillä ei-formaldehydisilloitusaineilla. Glutaraldehydin silloitusvaikutus on parempi kuin glyoksaalilla, mutta sillä on voimakas pistävä haju ja glutaraldehydin hinta on suhteellisen korkea. Yleisesti ottaen teollisuudessa glyoksaalia käytetään yleisesti vesiliukoisen selluloosaeetterin silloittamiseen tuotteiden liukoisuuden parantamiseksi. Yleensä huoneenlämpötilassa, pH 5 - 7, heikosti happamissa olosuhteissa voidaan suorittaa silloitusreaktio. Silloittamisen jälkeen selluloosaeetterin hydrataatioaika ja täydellinen hydrataatioaika pitenevät ja agglomeroitumisilmiö heikkenee. Verrattuna ei-silloittuviin tuotteisiin selluloosaeetterin liukoisuus on parempi, eikä liuoksessa ole liukenemattomia tuotteita, mikä on suotuisaa teolliseen käyttöön. Kun Zhang Shuangjian valmisti hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, silloitusaine glyoksaalia ruiskutettiin ennen kuivaamista, jolloin saatiin välitöntä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, jonka dispersio oli 100 %, joka ei tarttunut yhteen liukeneessaan ja jolla oli nopea dispergoituminen ja liukeneminen, mikä ratkaisi niputuksen käytännössä. sovellus ja laajensi sovelluskenttää.
Emäksisessä tilassa asetaalin muodostumisprosessi katkeaa, tuotteen hydrataatioaika lyhenee ja selluloosaeetterin liukenemisominaisuudet ilman silloitusta palautuvat. Selluloosaeetterin valmistuksen ja valmistuksen aikana aldehydien silloitusreaktio suoritetaan yleensä eetteröintireaktioprosessin jälkeen joko pesuprosessin nestefaasissa tai sentrifugoinnin jälkeen kiinteässä faasissa. Yleensä pesuprosessissa silloitusreaktion tasaisuus on hyvä, mutta silloitusvaikutus on huono. Teknisen laitteiston rajoituksista johtuen kuitenkin silloitustasaisuus kiinteässä faasissa on huono, mutta silloitusvaikutus on suhteellisen parempi ja käytetyn silloitusaineen määrä on suhteellisen pieni.
Aldehydit silloittavat aineet modifioivat vesiliukoista selluloosaeetteriä, sen liukoisuuden parantamisen lisäksi on olemassa raportteja, joita voidaan käyttää parantamaan sen mekaanisia ominaisuuksia, viskositeetin stabiilisuutta ja muita ominaisuuksia. Esimerkiksi Peng Zhang käytti glyoksaalia silloittamiseen HEC:n kanssa ja tutki silloitusaineen pitoisuuden, silloitus pH:n ja silloituslämpötilan vaikutusta HEC:n märkälujuuteen. Tulokset osoittavat, että optimaalisissa silloitusolosuhteissa HEC-kuidun märkälujuus silloituksen jälkeen kasvaa 41,5 % ja sen suorituskyky paranee merkittävästi. Zhang Jin käytti vesiliukoista fenolihartsia, glutaraldehydiä ja triklooriasetaldehydiä CMC:n silloittamiseen. Ominaisuuksia vertailemalla todettiin, että vesiliukoisen fenolihartsin silloitetun CMC:n liuoksella oli vähiten viskositeetin lasku korkean lämpötilan käsittelyn jälkeen, eli paras lämmönkestävyys.
2.2 Karboksyylihapposilloitusaineet
Karboksyylihapposilloitusaineet viittaavat polykarboksyylihappoyhdisteisiin, jotka sisältävät pääasiassa meripihkahappoa, omenahappoa, viinihappoa, sitruunahappoa ja muita binäärisiä tai polykarboksyylihappoja. Karboksyylihapposilloitusaineita käytettiin ensin kudoskuitujen silloittamiseen niiden sileyden parantamiseksi. Silloitusmekanismi on seuraava: karboksyyliryhmä reagoi selluloosamolekyylin hydroksyyliryhmän kanssa tuottaen esteröityä silloitettua selluloosaeetteriä. Welch ja Yang et ai. olivat ensimmäiset, jotka tutkivat karboksyylihapposilloitusaineiden silloitusmekanismia. Silloitusprosessi oli seuraava: tietyissä olosuhteissa karboksyylihapposilloittajien kaksi vierekkäistä karboksyylihapporyhmää dehydratoituivat ensin muodostaen syklisen anhydridin ja anhydridi reagoi OH:n kanssa selluloosamolekyyleissä muodostaen silloitettua selluloosaeetteriä, jolla on verkkotilallinen rakenne.
Karboksyylihapposilloitusaineet reagoivat yleensä selluloosaeetterin kanssa, joka sisältää hydroksyylisubstituentteja. Koska karboksyylihapposilloitusaineet ovat vesiliukoisia ja myrkyttömiä, niitä on viime vuosina käytetty laajasti puun, tärkkelyksen, kitosaanin ja selluloosan tutkimuksessa.
Johdannaiset ja muut luonnolliset polymeerin esteröintiä silloittavat modifikaatiot, jotta voidaan parantaa sen sovellusalueen suorituskykyä.
Hu Hanchang et ai. käytettiin natriumhypofosfiittikatalyyttiä neljän eri molekyylirakenteen omaavan polykarboksyylihapon käyttöönottamiseksi: käytettiin propaanitrikarboksyylihappoa (PCA), 1,2,3, 4-butaanitetrakarboksyylihappoa (BTCA), cis-CPTA:ta, cis-CHHA:ta (Cis-ChHA). puuvillakankaiden viimeistelyyn. Tulokset osoittivat, että polykarboksyylihappoviimeistelyn puuvillakankaan pyöreällä rakenteella on parempi rypistymiskyky. Sykliset polykarboksyylihappomolekyylit ovat potentiaalisesti tehokkaita silloitusaineita suuremman jäykkyyden ja paremman silloitusvaikutuksensa vuoksi kuin ketjukarboksyylihappomolekyylit.
Wang Jiwei et ai. käytti sitruunahapon ja etikkahappoanhydridin sekoitettua happoa tärkkelyksen esteröimiseen ja silloittamiseen. Testaamalla veden erotuskyvyn ja tahnan läpinäkyvyyden ominaisuuksia he päättelivät, että esteröidyllä silloitetulla tärkkelyksellä oli parempi jäätymis-sulatusstabiilisuus, alhaisempi tahnan läpinäkyvyys ja parempi viskositeetin lämpöstabiilisuus kuin tärkkelyksellä.
Karboksyylihapporyhmät voivat parantaa liukoisuuttaan, biologista hajoavuuttaan ja mekaanisia ominaisuuksiaan esteröimisen ja eri polymeerien aktiivisen -OH:n kanssa tapahtuvan silloitusreaktion jälkeen, ja karboksyylihappoyhdisteillä on myrkyttömiä tai vähän myrkyllisiä ominaisuuksia, joilla on laajat mahdollisuudet vesistöjen silloitusmuuntamiseen. liukoinen selluloosaeetteri elintarvike-, lääke- ja pinnoitusaloilla.
2.3 Epoksiyhdisteen silloitusaine
Epoksisilloitusaine sisältää kaksi tai useampia epoksiryhmiä tai aktiivisia funktionaalisia ryhmiä sisältäviä epoksiyhdisteitä. Katalyyttien vaikutuksesta epoksiryhmät ja funktionaaliset ryhmät reagoivat -OH:n kanssa orgaanisissa yhdisteissä muodostaen makromolekyylejä, joilla on verkkorakenne. Siksi sitä voidaan käyttää selluloosaeetterin silloittamiseen.
Selluloosaeetterin viskositeettia ja mekaanisia ominaisuuksia voidaan parantaa epoksisilloituksella. Epoksideja käytettiin ensin kankaan kuitujen käsittelyyn ja niillä oli hyvä viimeistelyvaikutus. On kuitenkin vain vähän raportteja selluloosaeetterin silloittamisesta epoksidien vaikutuksesta. Hu Cheng ym. kehittivät uuden monitoimisen epoksiseossilloitusaineen: EPTA:n, joka paransi aidon silkkikankaan märkäkimmoisuuden palautumiskulmaa 200º ennen käsittelyä 280º. Lisäksi silloitteen positiivinen varaus lisäsi merkittävästi aidon silkkikankaiden värjäysnopeutta ja absorptionopeutta happamiin väreihin. Chen Xiaohui et ai. käyttämä epoksiyhdisteen silloitusaine. : polyetyleeniglykolidiglysidyylieetteri (PGDE) on silloitettu gelatiinilla. Silloittamisen jälkeen gelatiinihydrogeelillä on erinomainen elastinen palautumiskyky, korkein elastinen palautumisaste jopa 98,03 %. Luonnollisten polymeerien, kuten kankaan ja gelatiinin, keskusoksideilla tehtyjen tutkimusten perusteella myös selluloosaeetterin silloittamisella epoksideilla on lupaava tulevaisuus.
Epikloorihydriini (tunnetaan myös nimellä epikloorihydriini) on yleisesti käytetty silloitusaine -OH:ta, -NH2:ta ja muita aktiivisia ryhmiä sisältävien luonnollisten polymeerimateriaalien käsittelyyn. Epikloorihydriinisilloitusten jälkeen materiaalin viskositeetti, hapon ja alkalin kestävyys, lämpötilankesto, suolan kestävyys, leikkauskestävyys ja mekaaniset ominaisuudet paranevat. Siksi epikloorihydriinin käytöllä selluloosaeetterin silloittamisessa on suuri tutkimus merkitys. Esimerkiksi Su Maoyao valmisti erittäin adsorboivan materiaalin käyttämällä epikloorihydriinillä silloitettua CMC:tä. Hän käsitteli materiaalin rakenteen, substituutioasteen ja silloitusasteen vaikutusta adsorptioominaisuuksiin ja havaitsi, että noin 3 % silloitusaineella valmistetun tuotteen vedenpidätysarvo (WRV) ja suolaveden retentioarvo (SRV) kasvoivat 26:lla. kertaa ja 17 kertaa. Kun Ding Changguang et ai. valmistettu erittäin viskoosinen karboksimetyyliselluloosa, epikloorihydriini lisättiin eetteröinnin jälkeen silloittamista varten. Vertailun vuoksi silloitetun tuotteen viskositeetti oli jopa 51 % korkeampi kuin silloittamattoman tuotteen.
2.4 Boorihapposilloitusaineet
Boorisilloitusaineita ovat pääasiassa boorihappo, booraksi, boraatti, organoboraatti ja muut boraattia sisältävät silloitusaineet. Silloitusmekanismin uskotaan yleensä olevan, että boorihappo (H3BO3) tai boraatti (B4O72-) muodostaa tetrahydroksiboraatti-ionin (B(OH)4-) liuoksessa ja dehydratoituu sitten yhdisteessä olevan -Oh:n kanssa. Muodosta silloitettu yhdiste, jolla on verkkorakenne.
Boorihapposilloitusaineita käytetään laajalti apuaineina lääketieteessä, lasissa, keramiikassa, öljyteollisuudessa ja muilla aloilla. Boorihapposilloitusaineella käsitellyn materiaalin mekaaninen lujuus paranee, ja sitä voidaan käyttää selluloosaeetterin silloittamiseen sen suorituskyvyn parantamiseksi.
1960-luvulla epäorgaaninen boori (booraksi, boorihappo ja natriumtetraboraatti jne.) oli pääasiallinen silloitusaine, jota käytettiin vesipohjaisessa murtonesteen kehittämisessä öljy- ja kaasukentillä. Booraksi oli aikaisin käytetty silloitusaine. Epäorgaanisen boorin puutteiden, kuten lyhyen silloitusajan ja huonon lämpötilankeston vuoksi, organoboronin silloitusaineen kehittämisestä on tullut tutkimuksen kohde. Organoboronin tutkimus alkoi 1990-luvulla. Korkean lämpötilan kestävyyden, helposti rikkoutuvan liiman, hallittavan viivästetyn silloittumisen jne. ansiosta organoboori on saavuttanut hyvän käyttövaikutuksen öljy- ja kaasukenttien murtamisessa. Liu Ji et ai. kehittänyt polymeerin silloitusaineen, joka sisältää fenyyliboorihapporyhmän, silloitusaineen sekoitettuna akryylihapon ja polyolipolymeerin kanssa sukkinimidiesteriryhmäreaktion kanssa, tuloksena saadulla biologisella liimalla on erinomainen kokonaisvaltainen suorituskyky, sillä voi olla hyvät adheesiot ja mekaaniset ominaisuudet kosteassa ympäristössä, ja se voidaan yksinkertaisempi kiinnitys. Yang Yang et ai. tuotti korkeita lämpötiloja kestävän zirkoniumboorisilloitusaineen, jota käytettiin murtonesteen guanidiinigeeliperusnesteen silloittamiseen, ja se paransi suuresti murtumisnesteen lämpötilaa ja leikkauskestävyyttä silloituskäsittelyn jälkeen. Karboksimetyyliselluloosaeetterin modifioinnista boorihapon silloitusaineella on raportoitu öljynporausnesteessä. Erityisen rakenteensa ansiosta sitä voidaan käyttää lääketieteessä ja rakentamisessa
Selluloosaeetterin silloitus rakentamisessa, pinnoituksessa ja muilla aloilla.
2.5 Fosfidisilloitusaine
Fosfaattien silloitusaineita ovat pääasiassa fosforitrikloorioksi (fosfoasyylikloridi), natriumtrimetafosfaatti, natriumtripolyfosfaatti jne. Silloitusmekanismi on se, että PO-sidos tai P-Cl-sidos esteröidään molekyylin -OH:n kanssa vesiliuoksessa, jolloin muodostuu difosfaattirakenne. .
Myrkyttömästä tai alhaisesta myrkyllisyydestä johtuva fosfidi-silloitusaine, jota käytetään laajalti elintarvikkeissa, lääkkeiden polymeerimateriaalien silloittamisessa, kuten tärkkelyksen, kitosaanin ja muiden luonnollisten polymeerien silloituskäsittelyssä. Tulokset osoittavat, että tärkkelyksen gelatinoitumis- ja turpoamisominaisuuksia voidaan muuttaa merkittävästi lisäämällä pieni määrä fosfidisilloitusainetta. Tärkkelyksen silloittamisen jälkeen gelatinisaatiolämpötila nousee, tahnan stabiilisuus paranee, haponkestävyys on parempi kuin alkuperäinen tärkkelys ja kalvon lujuus kasvaa.
On myös olemassa monia tutkimuksia kitosaanin silloittumisesta fosfidisilloitusaineella, mikä voi parantaa sen mekaanista lujuutta, kemiallista stabiilisuutta ja muita ominaisuuksia. Tällä hetkellä ei ole olemassa raportteja fosfidisilloitusaineen käytöstä selluloosaeetterisilloituskäsittelyssä. Koska selluloosaeetteri ja tärkkelys, kitosaani ja muut luonnonpolymeerit sisältävät aktiivisempaa -OH:ta ja fosfidisilloitusaineella on myrkyttömiä tai vähän myrkyllisiä fysiologisia ominaisuuksia, on sen käytöllä myös selluloosaeetterin silloitustutkimuksessa potentiaalia. Kuten CMC käytetään elintarvikkeissa, hammastahna-luokan alalla fosfidin silloitusaineen muuttaminen, voi parantaa sen paksuuntuminen, reologisia ominaisuuksia. Lääketieteessä käytettyjä MC:tä, HPMC:tä ja HEC:tä voidaan parantaa fosfidisilloitusaineella.
2.6 Muut silloitusaineet
Edellä mainitut aldehydit, epoksidit ja selluloosaeetterisilloitus kuuluvat eetteröintisilloituksiin, karboksyylihappo, boorihappo ja fosfidisilloitusaine kuuluvat esteröintisilloituksiin. Lisäksi selluloosaeetterin silloittamiseen käytettäviä silloitusaineita ovat myös isosyanaattiyhdisteet, typpihydroksimetyyliyhdisteet, sulfhydryyliyhdisteet, metallisilloitusaineet, organopii-silloitusaineet jne. Sen molekyylirakenteen yhteinen piirre on, että molekyyli sisältää useita funktionaalisia ryhmiä, jotka ovat helppo reagoida -OH:n kanssa ja voi muodostaa moniulotteisen verkkorakenteen silloittamisen jälkeen. Silloitustuotteiden ominaisuudet liittyvät silloitusaineen tyyppiin, silloitusasteeseen ja silloitusolosuhteisiin.
Badit · Pabin · Condu et ai. käytti tolueenidi-isosyanaattia (TDI) metyyliselluloosan silloittamiseen. Silloittamisen jälkeen lasittumislämpötila (Tg) nousi TDI:n prosenttiosuuden kasvaessa ja sen vesiliuoksen stabiilisuus parani. TDI:tä käytetään myös yleisesti silloitusmuokkaukseen liimoissa, pinnoitteissa ja muilla aloilla. Muokkauksen jälkeen kalvon tarttuvuus, lämmönkestävyys ja vedenkestävyys paranevat. Siksi TDI voi parantaa rakentamisessa, pinnoitteissa ja liimoissa käytetyn selluloosaeetterin suorituskykyä silloitusmodifioinnin avulla.
Disulfidisilloitustekniikkaa käytetään laajalti lääketieteellisten materiaalien modifioinnissa, ja sillä on tietty tutkimusarvo selluloosaeetterituotteiden silloittamiseen lääketieteen alalla. Shu Shujun et ai. kytketty β-syklodekstriini piidioksidimikropalloihin, silloitettu merkaptoyloitu kitosaani ja glukaani gradienttikuorikerroksen läpi ja poistettu piidioksidimikropallot, jotta saatiin disulfidilla silloitettuja nanokapseleita, jotka osoittivat hyvää stabiilisuutta simuloidussa fysiologisessa pH:ssa.
Metallien silloitusaineet ovat pääasiassa korkeametalli-ionien, kuten Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) ja Fe(III) epäorgaanisia ja orgaanisia yhdisteitä. Korkeametalli-ionit polymeroituvat muodostamaan moniytimiä hydroksyylisilta-ioneja hydraation, hydrolyysin ja hydroksyylisillan kautta. Yleisesti uskotaan, että korkeavalenssisten metalli-ionien silloittuminen tapahtuu pääasiassa moniytimien hydroksyylisilta-ionien kautta, jotka on helppo yhdistää karboksyylihapporyhmiin moniulotteisten tilarakennepolymeerien muodostamiseksi. Xu Kai et ai. tutki Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) ja Fe(III) -sarjojen kalliiden metallien silloitettujen karboksimetyylihydroksipropyyliselluloosan (CMHPC) reologisia ominaisuuksia ja lämpöstabiilisuutta, suodatushäviötä , suspendoituneen hiekan kapasiteetti, liiman rikkoutumisjäännös ja suolan yhteensopivuus levityksen jälkeen. Tulokset osoittivat, että metallisilloitusaineella on ominaisuudet, joita vaaditaan öljynporausnesteen sementointiaineelle.

3. Selluloosaeetterin suorituskyvyn parantaminen ja tekninen kehittäminen silloitusmuunnoksilla

3.1 Maali ja rakentaminen
Selluloosaeetteriä käytetään pääasiassa HEC:tä, HPMC:tä, HEMC:tä ja MC:tä käytetään enemmän rakentamisen, pinnoituksen alalla, tällaisella selluloosaeetterillä on oltava hyvä vedenkestävyys, paksuuntuminen, suolan ja lämpötilan kestävyys, leikkauskestävyys, käytetään usein sementtilaastissa, lateksimaalissa , keraaminen laattaliima, ulkoseinämaali, lakka ja niin edelleen. Rakennuksesta johtuen materiaalien pinnoituskenttävaatimuksilla on oltava hyvä mekaaninen lujuus ja stabiilisuus, yleensä valita eetteröintityyppinen silloitusaine selluloosaeetterin silloitusmuunnoksi, kuten epoksihalogenoidun alkaanin käyttö, boorihapposilloitusaineen käyttö sen silloittamiseen, voi parantaa tuotetta viskositeetti, suola- ja lämpötilankestävyys, leikkauskestävyys ja mekaaniset ominaisuudet.
3.2 Lääketiede, ruoka ja päivittäiset kemikaalit
Vesiliukoisessa selluloosaeetterissä olevia MC:tä, HPMC:tä ja CMC:tä käytetään usein farmaseuttisissa päällystemateriaaleissa, farmaseuttisissa hitaasti vapautuvissa lisäaineissa ja nestemäisissä farmaseuttisissa sakeuttamis- ja emulsion stabilointiaineissa. CMC:tä voidaan käyttää myös emulgaattorina ja sakeuttajana jogurtissa, maitotuotteissa ja hammastahnassa. HEC:tä ja MC:tä käytetään päivittäisessä kemian alalla sakeuttamiseen, dispergointiin ja homogenointiin. Koska lääketieteen, elintarvikkeiden ja päivittäisen kemiallisen laadun alalla tarvitaan materiaaleja, jotka ovat turvallisia ja myrkyttömiä, tällaiseen selluloosaeetteriin voidaan käyttää silloitusmuokkauksen jälkeen fosforihappoa, karboksyylihapposilloitusainetta, sulfhydryylisilloitusainetta jne. parantaa tuotteen viskositeettia, biologista stabiilisuutta ja muita ominaisuuksia.
HEC:tä käytetään harvoin lääketieteessä ja elintarviketeollisuudessa, mutta koska HEC on ioniton selluloosaeetteri, jolla on vahva liukoisuus, sillä on ainutlaatuiset etunsa verrattuna MC:hen, HPMC:hen ja CMC:hen. Tulevaisuudessa se silloitetaan turvallisilla ja myrkyttömillä silloitusaineilla, joilla on suuri kehityspotentiaali lääketieteen ja elintarvikkeiden alalla.
3.3 Öljynporaus- ja tuotantoalueet
CMC:tä ja karboksyloitua selluloosaeetteriä käytetään yleisesti teollisena porauslietteen käsittelyaineena, nestehävikkiaineena ja sakeuttamisaineena. Ionittomana selluloosaeetterinä HEC:tä käytetään laajalti myös öljynporauksessa sen hyvän paksuuntuvan vaikutuksen, vahvan hiekkasuspensiokapasiteetin ja -vakauden, lämmönkestävyyden, korkean suolapitoisuuden, alhaisen putkijohdon vastuksen, pienemmän nestehäviön, nopean kumin ansiosta. rikkoutuva ja vähäinen jäännös. Tällä hetkellä enemmän tutkimusta on boorihapon silloitusaineiden ja metallien silloitusaineiden käyttö öljynporauskentällä käytetyn CMC:n modifioimiseksi, ionittoman selluloosaeetterin silloitusmodifikaatiotutkimukset raportoivat vähemmän, mutta ionittoman selluloosaeetterin hydrofobinen modifikaatio osoittaa merkittävää. viskositeetti, lämpötilan ja suolan kestävyys ja leikkauskestävyys, hyvä dispersio ja biologisen hydrolyysin kestävyys. Boorihapolla, metallilla, epoksidilla, epoksihalogenoiduilla alkaaneilla ja muilla silloitusaineilla silloittumisen jälkeen öljynporauksessa ja -tuotannossa käytetty selluloosaeetteri on parantanut sen paksuuntumista, suolan ja lämpötilan kestävyyttä, stabiilisuutta ja niin edelleen, ja sillä on hyvät käyttömahdollisuudet tulevaisuutta.
3.4 Muut kentät
Selluloosaeetteri sakeutumisen, emulgoinnin, kalvonmuodostuksen, kolloidisen suojan, kosteudenpidätyksen, tarttuvuuden, herkkyyden eston ja muiden erinomaisten ominaisuuksien vuoksi, käytetään laajemmin, edellä mainittujen alojen lisäksi, käytetään myös paperinvalmistuksessa, keramiikassa, tekstiilien painamisessa ja värjäyksessä, polymerointireaktio ja muut kentät. Eri alojen materiaaliominaisuuksien vaatimusten mukaisesti voidaan käyttää erilaisia ​​silloitusaineita sovellusvaatimusten mukaiseen silloitusmodifiointiin. Yleisesti silloitettu selluloosaeetteri voidaan jakaa kahteen luokkaan: eetteröity silloitettu selluloosaeetteri ja esteröity silloitettu selluloosaeetteri. Aldehydit, epoksidit ja muut silloittimet reagoivat -Oh:n kanssa selluloosaeetterissä muodostaen eetteri-happisidoksen (-O-), joka kuuluu eetteröintisilloitusaineisiin. Karboksyylihappo, fosfidi, boorihappo ja muut silloitusaineet reagoivat -OH:n kanssa selluloosaeetterissä muodostaen esterisidoksia, jotka kuuluvat esteröintisilloitusaineisiin. CMC:n karboksyyliryhmä reagoi silloitusaineen -OH:n kanssa tuottaen esteröityä silloitettua selluloosaeetteriä. Tällä hetkellä tämäntyyppisestä silloittavasta modifikaatiosta on vähän tutkimuksia, ja kehittämisen varaa on vielä tulevaisuudessa. Koska eetterisidoksen stabiilisuus on parempi kuin esterisidoksen, eetterityyppisellä silloitetulla selluloosaeetterillä on vahvempi stabiilisuus ja mekaaniset ominaisuudet. Eri sovellusalojen mukaan voidaan valita sopiva silloitusaine selluloosaeetterin silloitusmodifiointiin, jotta saadaan käyttötarpeita vastaavia tuotteita.

4. Johtopäätös

Tällä hetkellä teollisuus käyttää glyoksaalia silloittamaan selluloosaeetteriä liukenemisajan viivyttämiseksi, jotta voidaan ratkaista tuotteen paakkuuntuminen liukenemisen aikana. Glyoksaalilla silloitettu selluloosaeetteri voi muuttaa vain liukoisuuttaan, mutta sillä ei ole selvää parannusta muihin ominaisuuksiin. Tällä hetkellä muiden silloitusaineiden kuin glyoksaalin käyttöä selluloosaeetterin silloittamiseen tutkitaan harvoin. Koska selluloosaeetteriä käytetään laajasti öljynporauksessa, rakentamisessa, pinnoituksessa, elintarvike-, lääketieteessä ja muilla teollisuudenaloilla, sen liukoisuus, reologia ja mekaaniset ominaisuudet ovat ratkaisevassa asemassa sen sovelluksessa. Silloitusmuokkauksen avulla se voi parantaa sovelluksensa suorituskykyä eri aloilla, jotta se vastaa sovellustarpeita. Esimerkiksi karboksyylihappo, fosforihappo, boorihapposilloitusaine selluloosaeetterin esteröintiin voivat parantaa sen käyttösuorituskykyä elintarvikkeiden ja lääketieteen alalla. Aldehydejä ei kuitenkaan voida käyttää elintarvike- ja lääketeollisuudessa niiden fysiologisen myrkyllisyyden vuoksi. Boorihappo ja metallisilloitusaineet auttavat parantamaan öljyn ja kaasun murtumisnesteen suorituskykyä öljynporauksessa käytetyn selluloosaeetterin silloittamisen jälkeen. Muut alkyylisilloitusaineet, kuten epikloorihydriini, voivat parantaa selluloosaeetterin viskositeettia, reologisia ominaisuuksia ja mekaanisia ominaisuuksia. Tieteen ja tekniikan jatkuvan kehityksen myötä eri toimialojen vaatimukset materiaaliominaisuuksille paranevat jatkuvasti. Jotta selluloosaeetterin suorituskykyvaatimukset voitaisiin täyttää eri sovellusalueilla, tulevaisuuden selluloosaeetterin silloittumisen tutkimuksella on laajat kehitysnäkymät.