Hoe meitsje cellulose-ether?

Cellulose ether is in soarte fan cellulose derivative krigen troch etherification modifikaasje fan cellulose. It wurdt in soad brûkt fanwege syn treflike verdikking, emulsification, suspensie, filmfoarming, beskermjende kolloïde, focht behâld, en adhesion eigenskippen. It spilet in wichtige rol yn 'e ûntwikkeling fan' e nasjonale ekonomy yn wittenskiplik ûndersyk en yndustriële sektoaren lykas iten, medisinen, papierfabryk, coating, boumaterialen, oaljewinning, tekstyl en elektroanyske komponinten. Yn dit papier wurdt de ûndersyksfoargong fan modifikaasje fan etherifikaasje fan cellulose besjoen.

Selluloseeteris it meast oerfloedich organyske polymeer yn 'e natuer. It is duorsum, grien en biokompatibel. It is in wichtige basis grûnstof foar gemyske technyk. Neffens de ferskate substituenten op 'e molekule krigen fan' e etherifikaasjereaksje, kin it wurde ferdield yn inkele ethers en mingd cellulose ethers.Hjir wy beoardielet de foarútgong fan ûndersyk op 'e synteze fan inkele ethers, ynklusyf alkyl ethers, hydroxyalkyl ethers, carboxyalkyl ethers, en mingde ethers.

kaaiwurden: cellulose eter, etherification, single eter, mingde eter, ûndersyk foarútgong

1.Etherification reaksje fan cellulose

De etherifikaasjereaksje fan cellulose eter is de wichtichste cellulose derivatization reaksje.Etherification fan cellulose is in rige fan derivaten produsearre troch de reaksje fan hydroxyl groepen op cellulose molekulêre keatlingen mei alkylating aginten ûnder alkaline omstannichheden. D'r binne in protte soarten cellulose-etherprodukten, dy't kinne wurde ferdield yn ienige ethers en mingde ethers neffens de ferskate substitúinten op 'e molekulen dy't krigen binne fan 'e etherifikaasjereaksje. Single ethers kinne wurde ferdield yn alkyl ethers, hydroxyalkyl ethers en carboxyalkyl ethers, en mingde ethers ferwize nei ethers mei twa of mear groepen ferbûn yn de molekulêre struktuer. Under de cellulose ether produkten binne carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl cellulose (HPC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) fertsjintwurdige, ûnder hokker Guon produkten binne kommersjalisearre.

2.Synthese fan cellulose ether

2.1 Synteze fan in inkele ether

Single ethers befetsje alkyl ethers (lykas ethyl cellulose, propyl cellulose, phenyl cellulose, cyanoethyl cellulose, ensfh), hydroxyalkyl ethers (lykas hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, ensfh), carboxyalkyl ethers (lykas carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, ensfh.).

2.1.1 Synteze fan alkyl ethers

Berglund et al behannele earst cellulose mei NaOH-oplossing tafoege mei ethylchloride, tafoege methylchloride by in temperatuer fan 65°C oant 90°C en in druk fan 3bar oant 15bar, en reagearre om methylcellulose-ether te meitsjen. Dizze metoade kin heul effisjint wêze Om wetteroplosbere methylcellulose-ethers te krijen mei ferskate graden fan substitúsje.

Ethylcellulose is in wite thermoplastyske korrel as poeder. Algemiene guod befetsje 44% ~ 49% etoksy. Oplosber yn de measte organyske solvents, ûnoplosber yn wetter. de pulp of katoen linters mei 40% ~ 50% natrium hydroxide waterige oplossing, en de alkalized cellulose waard ethoxylated mei ethyl chloride te produsearje ethyl cellulose. mei súkses synthesized ethyl cellulose (EC) mei in ethoxy ynhâld fan 43,98% troch in ien-stap metoade troch reacting cellulose mei oerstallige ethyl chloride en natrium hydroxide, mei help fan toluene as in diluent. Toluene waard brûkt as de diluent yn it eksperimint. Tidens de etherification reaksje, it kin net allinnich befoarderje de diffusion fan ethyl chloride nei de alkali cellulose, mar ek oplosse de tige ferfongen ethyl cellulose. Tidens de reaksje, it unreacted diel kin wurde kontinu bleatsteld, wêrtroch't de etherification agent It is maklik om te ynfallen, sadat de ethylation reaksje feroaret fan heterogeneen nei homogeen, en de ferdieling fan substituents yn it produkt is mear unifoarm.

brûkt etylbromide as etherification agint en tetrahydrofuran as diluent te synthesize ethyl cellulose (EC), en karakterisearre it produkt struktuer troch ynfraread spektroskopy, kearnmagnetyske resonânsje en gel permeation chromatography. It wurdt berekkene dat de graad fan substitúsje fan synthesized ethyl cellulose is oer 2,5, de molekulêre massa ferdieling is smel, en it hat goede oplosberens yn organyske solvents.

cyanoethyl cellulose (CEC) troch homogene en heterogene metoaden mei help fan cellulose mei ferskillende graden fan polymerization as grûnstoffen, en taret dichte CEC membraan materialen troch oplossing casting en hot parsen. Poreuze CEC membranen waarden taret troch solvent-induzearre faze skieding (NIPS) technology, en barium titanate / cyanoethyl cellulose (BT / CEC) nanocomposite membraan materialen waarden taret troch NIPS technology, en harren struktueren en eigenskippen waarden studearre.

brûkte it sels ûntwikkele cellulose-oplosmiddel (alkali / urea-oplossing) as it reaksjemedium om cyanoethylcellulose (CEC) homogeen te synthesisearjen mei acrylonitrile as it etherifikaasjemiddel, en ûndersiik dien nei de struktuer, eigenskippen en tapassingen fan it produkt. studearje yn djipte. En troch ferskate reaksjebetingsten te kontrolearjen, kin in searje CEC's mei DS-wearden fariearjend fan 0,26 oant 1,81 wurde krigen.

2.1.2 Synteze fan hydroxyalkylethers

Fan Junlin et al taret hydroxyethylcellulose (HEC) yn in 500 L-reaktor mei ferfine katoen as grûnstof en 87,7% isopropanol-wetter as oplosmiddel troch ien-stap alkalisaasje, stap-foar-stap neutralisaasje en stap-foar-stap etherifikaasje. . De resultaten lieten sjen dat de taretbere hydroxyethylcellulose (HEC) in molêre substitúsje MS fan 2.2-2.9 hie, en berikte deselde kwaliteitsstandert as it kommersjele klasse Dows 250 HEC-produkt mei in molêre substitúsje fan 2.2-2.4. It brûken fan de HEC yn 'e produksje fan lateksferve kin de filmfoarmjende en nivellerjende eigenskippen fan' e lateksferve ferbetterje.

Liu Dan en oaren besprutsen de tarieding fan quaternary ammonium sâlt kationyske hydroxyethyl cellulose troch de semi-droege metoade fan hydroxyethyl cellulose (HEC) en 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride (GTA) ûnder de aksje fan alkali katalysis. ether betingsten. It effekt fan it tafoegjen fan kationyske hydroxyethylcellulose-ether op papier waard ûndersocht. De eksperimintele resultaten litte sjen dat: yn bleke hurde houtpulp, as de substitúsjegraad fan kationyske hydroxyethylcellulose-ether 0,26 is, de totale retinsjerate mei 9% ferheget, en de wetterfiltraasjetaryf nimt ta mei 14%; yn bleach hardwood pulp, doe't As it bedrach fan kationyske hydroxyethyl cellulose ether is 0,08% fan de pulp fiber, it hat in wichtige fersterkjen effekt op papier; hoe grutter de graad fan substitúsje fan kationyske cellulose-ether, hoe grutter de kationyske ladingstichtens, en hoe better it fersterkende effekt.

Zhanhong brûkt de metoade foar synteze fan floeibere faze om hydroxyethylcellulose te meitsjen mei in viskositeitswearde fan 5×104mPa·s of mear en in jiske wearde fan minder as 0,3% troch de twa-stap proses fan alkalisation en etherification. Twa alkalisaasjemetoaden waarden brûkt. De earste metoade is it brûken fan aceton as in diluent. De cellulose grûnstof wurdt direkt basified yn in bepaalde konsintraasje fan natrium hydroxide waterige oplossing. Nei't de basifikaasjereaksje is útfierd, wurdt in etherifikaasjemiddel tafoege om de etherifikaasjereaksje direkt út te fieren. De twadde metoade is dat de cellulose grûnstof wurdt alkalisearre yn in waterige oplossing fan natrium hydroxide en urea, en de alkali cellulose taret troch dizze metoade moat wurde geperst te ferwiderjen oerstallige loog foar de etherification reaksje. De eksperimintele resultaten litte sjen dat faktoaren lykas it selekteare bedrach fan diluent, de hoemannichte tafoege ethylene okside, de alkalisaasjetiid, de temperatuer en tiid fan 'e earste reaksje, en de temperatuer en tiid fan' e twadde reaksje allegear in grutte ynfloed hawwe op de prestaasjes fan it produkt.

Xu Qin et al. útfierd etherification reaksje fan alkali cellulose en propylene okside, en synthesized hydroxypropyl cellulose (HPC) mei lege substitúsje graad troch gas-fêste faze metoade. De effekten fan massa fraksje fan propylene okside, squeeze ratio en etherification temperatuer op de mjitte fan etherification fan HPC en effektyf benutten fan propylene okside waarden studearre. De resultaten lieten sjen dat de optimale syntezebetingsten fan HPC wiene propylene okside massa fraksje 20% (massa ferhâlding ta cellulose), alkali cellulose extrusion ratio 3.0, en etherification temperatuer 60°C. De struktuer test fan HPC troch kearnmagnetyske resonânsje lit sjen dat de mjitte fan etherification fan HPC is 0,23, de effektive benutten taryf fan propylene okside is 41,51%, en de cellulose molekulêre keten is mei súkses ferbûn mei hydroxypropyl groepen.

Kong Xingjie et al. taret hydroxypropylcellulose mei ionyske floeistof as oplosmiddel om de homogene reaksje fan cellulose te realisearjen om de regeling fan it reaksjeproses en produkten te realisearjen. Tidens it eksperimint waard de syntetyske imidazole phosphate ionyske floeistof 1, 3-diethylimidazole diethyl phosphate brûkt om microcrystalline cellulose op te lossen, en hydroxypropyl cellulose waard krigen troch alkalisaasje, etherification, acidification, en waskjen.

2.1.3 Synteze fan karboksyalkylethers

De meast typyske carboxymethyl cellulose is carboxymethyl cellulose (CMC). De wetterige oplossing fan carboxymethylcellulose hat de funksjes fan verdikking, filmfoarming, bonding, wetterbehâld, kolloïdbeskerming, emulsifikaasje en ophinging, en wurdt in protte brûkt yn waskjen. Pharmaceuticals, iten, tandpasta, tekstyl, printsjen en ferve, papierfakânsje, petroleum, mynbou, medisinen, keramyk, elektroanyske komponinten, rubber, ferve, pestiziden, kosmetika, lear, plestik en oaljeboarring, ensfh.

Yn 1918 betocht Dútser E. Jansen de syntezemetoade fan carboxymethylcellulose. Yn 1940 realisearre de Kalle fabryk fan de Dútske IG Farbeninaustrie Company yndustriële produksje. Yn 1947 ûntwikkele de Wyandotle Chemical Company fan 'e Feriene Steaten mei súkses in trochgeand produksjeproses. myn lân earst yn CMC yndustriële produksje yn Shanghai Celluloid Factory yn 1958. Carboxymethyl cellulose is in cellulose ether produsearre út ferfine katoen ûnder de aksje fan natrium hydroxide en chloroacetic acid. Syn yndustriële produksje metoaden kinne wurde ferdield yn twa kategoryen: wetter-basearre metoade en solvent-basearre metoade neffens ferskate etherification media. It proses dat wetter brûkt as it reaksjemedium wurdt de wettermediummetoade neamd, en it proses dat in organysk oplosmiddel yn it reaksjemedium befettet wurdt de solventmetoade neamd.

Mei it ferdjipjen fan ûndersyk en de foarútgong fan technology binne nije reaksjebetingsten tapast foar de synteze fan carboxymethylcellulose, en it nije solventsysteem hat in wichtige ynfloed op it reaksjeproses as produktkwaliteit. Olaru et al. fûn dat de carboxymethylation reaksje fan cellulose mei help fan ethanol-aceton mingd systeem is better as dy fan ethanol of aceton allinnich. Nicholson et al. Yn it systeem waard CMC mei in lege graad fan substitúsje taret. Philipp et al taret tige ferfongen CMC mei N-methylmorpholine-N okside en N, N dimethylacetamide / lithium chloride solvent systemen respektivelik. Cai et al. ûntwikkele in metoade foar it tarieden fan CMC yn NaOH / urea solvent systeem. Ramos et al. brûkte de DMSO / tetrabutylammonium fluoride ionyske floeibere systeem as solvent te carboxymethylate de cellulose grûnstof raffinearre út katoen en sisal, en krige in CMC produkt mei in substitúsje graad sa heech as 2.17. Chen Jinghuan et al. brûkt cellulose mei hege pulp konsintraasje (20%) as grûnstof, natrium hydroxide en acrylamide as modifikaasje reagents, útfierd carboxyethylation modifikaasje reaksje op ynstelde tiid en temperatuer, en úteinlik krigen carboxyethyl basis cellulose. Carboxyethyl ynhâld fan it feroare produkt kin wurde regele troch it feroarjen fan it bedrach fan natrium hydroxide en acrylamide.

2.2 Synteze fan mingde ethers

Hydroxypropyl methyl cellulose ether is in soarte fan net-polêre cellulose ether oplosber yn kâld wetter krigen fan natuerlike cellulose troch alkalisation en etherification modifikaasje. It wurdt alkalized mei natrium hydroxide oplossing en tafoege in bepaalde hoemannichte Bedrach fan isopropanol en toluene solvent, de etherification agint dat oannimt is methyl chloride en propylene okside.

Dai Mingyun et al. brûkt hydroxyethyl cellulose (HEC) as de rêchbonke fan de hydrophilic polymear, en grafte de hydrophobizing agent butyl glycidyl ether (BGE) op 'e rêchbonke troch etherification reaksje te passen de hydrofobe groep butyl groep. De graad fan substitúsje fan 'e groep, sadat it hat in gaadlik hydrophilic-lipophilic lykwicht wearde, en in temperatuer-responsive 2-hydroxy-3-butoxypropyl hydroxyethyl cellulose (HBPEC) wurdt taret; in temperatuer-responsive eigenskip wurdt taret De cellulose-basearre funksjonele materialen jouwe in nije manier foar it tapassen fan funksjonele materialen op it mêd fan drug sustained release en biology.

Chen Yangming en oaren brûkten hydroxyethylcellulose as grûnstof, en yn it isopropanol-oplossingsysteem tafoege in lyts bedrach fan Na2B4O7 oan 'e reactant foar homogene reaksje om mingde ether-hydroxyethyl-carboxymethylcellulose te meitsjen. It produkt is direkt yn wetter, en de viskositeit is stabyl.

Wang Peng brûkt natuerlike cellulose ferfine katoen as de basis grûnstof, en brûkt in ien-stap etherification proses te produsearje carboxymethyl hydroxypropyl cellulose mei unifoarm reaksje, hege viscosity, goede soere ferset en sâlt ferset troch alkalisation en etherification reaksjes Compound ether. Mei help fan ien-stap etherification proses, de produsearre carboxymethyl hydroxypropyl cellulose hat goede sâlt ferset, soere ferset en oplosberens. Troch it feroarjen fan de relative hoemannichten propylene okside en chloroacetic acid, produkten mei ferskillende carboxymethyl en hydroxypropyl ynhâld kinne wurde taret. De testresultaten litte sjen dat de carboxymethyl hydroxypropyl cellulose produsearre troch ien-stap metoade hat in koarte produksje syklus, lege oplosmiddel konsumpsje, en it produkt hat poerbêst ferset tsjin monovalente en divalente sâlten en goede soere ferset. Yn ferliking mei oare cellulose-etherprodukten hat it sterker konkurrinsjefermogen op it mêd fan iten en oaljeferkenning.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is de meast alsidige en bêst útfierende ferskaat ûnder alle soarten cellulose, en it is ek in typyske fertsjintwurdiger fan kommersjalisaasje ûnder mingde ethers. Yn 1927 waard hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) mei súkses synthesized en isolearre. Yn 1938 realisearre Dow Chemical Co. fan 'e Feriene Steaten de yndustriële produksje fan methylcellulose en makke it bekende hannelsmerk "Methocel". Grutskalige yndustriële produksje fan hydroxypropyl methylcellulose begûn yn 'e Feriene Steaten yn 1948. It produksjeproses fan HPMC kin ferdield wurde yn twa kategoryen: gasfasemetoade en floeibere fazemetoade. Op it stuit, ûntwikkele lannen lykas Jeropa, Amearika en Japan binne mear oannimmen fan de gas faze proses, en de ynlânske produksje fan HPMC is benammen basearre op de floeibere faze proses.

Zhang Shuangjian en oaren ferfine katoen poeder as grûnstof, alkalized it mei natrium hydroxide yn reaksje solvent medium toluene en isopropanol, etherified it mei etherifying agent propylene okside en methyl chloride, reagearre en taret in soarte fan instant hydroxypropyl methyl alkohol basis cellulose ether.

3. Foarútsjoch

Sellulose is in wichtige gemyske en gemyske grûnstof dy't ryk is yn boarnen, grien en miljeufreonlik, en duorsume. De derivaten fan modifikaasje fan cellulose-etherifikaasje hawwe poerbêste prestaasjes, breed oanbod fan gebrûk en poerbêste gebrûkseffekten, en foldwaan foar in grut part oan 'e behoeften fan' e nasjonale ekonomy. En de behoeften fan sosjale ûntwikkeling, mei de trochgeande technologyske foarútgong en it realisearjen fan kommersjalisaasje yn 'e takomst, as de syntetyske grûnstoffen en syntetyske metoaden fan cellulose-derivaten mear yndustrialisearre wurde kinne, sille se mear folslein brûkt wurde en in breder oanbod fan tapassingen realisearje Wearde.