Éter de celulosa na industria do papel

Este documento presenta os tipos, métodos de preparación, características de rendemento e estado de aplicación dos éteres de celulosa na industria de fabricación de papel, presenta algunhas novas variedades de éteres de celulosa con perspectivas de desenvolvemento e analiza a súa aplicación e tendencia de desenvolvemento na fabricación de papel.

Palabras clave:éter de celulosa; rendemento; industria do papel

A celulosa é un composto polímero natural, a súa estrutura química é unha macromolécula de polisacárido conβ-glicosa como anel base, e cada anel base ten un grupo hidroxilo primario e un grupo hidroxilo secundario. Mediante a súa modificación química pódense obter unha serie de derivados de celulosa. O método de preparación do éter de celulosa consiste en reaccionar a celulosa con NaOH, despois realizar a reacción de eterificación con varios reactivos funcionais como cloruro de metilo, óxido de etileno, óxido de propileno, etc. o produto. O éter de celulosa é un dos derivados importantes da celulosa, que pode ser amplamente utilizado en medicina e hixiene, industria química diaria, fabricación de papel, alimentación, medicina, construción, materiais e outras industrias. Nos últimos anos, os países estranxeiros concederon gran importancia á súa investigación e conseguiuse moitos logros na investigación básica aplicada, efectos prácticos aplicados e preparación. Nos últimos anos, algunhas persoas en China comezaron gradualmente a involucrarse na investigación deste aspecto, e inicialmente acadaron algúns resultados na práctica de produción. Polo tanto, o desenvolvemento e utilización do éter de celulosa xoga un papel moi importante na utilización integral dos recursos biolóxicos renovables e na mellora da calidade e do rendemento do papel. É un novo tipo de aditivos para a fabricación de papel que paga a pena desenvolver.

1. Clasificación e métodos de preparación dos éteres de celulosa

A clasificación dos éteres de celulosa divídese xeralmente en 4 categorías segundo a ionicidade.

1.1 Éter de celulosa non iónico

O éter de celulosa non iónico é principalmente éter de alquilo de celulosa, e o seu método de preparación consiste en reaccionar a celulosa con NaOH e, a continuación, realizar a reacción de eterificación con varios monómeros funcionais como monoclorometano, óxido de etileno, óxido de propileno, etc., e despois obtido por lavado. o sal de subproduto e celulosa sódica, incluíndo principalmente éter de metil celulosa, éter de metil hidroxietil celulosa, éter de metil hidroxipropil celulosa, éter de hidroxietil celulosa, éter de cianoetil celulosa e éter de hidroxibutil celulosa.

1.2 Éter aniónico de celulosa

Os éteres aniónicos de celulosa son principalmente carboximetil celulosa sódica e carboximetil hidroxietil celulosa sódica. O método de preparación consiste en reaccionar a celulosa con NaOH e despois levar a cabo éter con ácido cloroacético, óxido de etileno e óxido de propileno. Reacción química, e despois obtida lavando o subproduto sal e celulosa sódica.

1.3 Éter de celulosa catiónico

Catiónico Os éteres de celulosa inclúen principalmente cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamonio éter de celulosa, que se prepara facendo reaccionar celulosa con NaOH e despois reaccionar co axente eterificador catiónico 3-cloro-2-hidroxipropil Cloruro de trimetilamonio ou reacción de eterificación con óxido de etileno e óxido de etileno. e despois obtido lavando o subproduto sal e celulosa sódica.

1.4 Éter de celulosa Zwitteriónico

A cadea molecular do éter de celulosa zwitteriónica ten tanto grupos aniónicos como grupos catiónicos. O seu método de preparación consiste en reaccionar a celulosa con NaOH e despois reaccionar co ácido monocloroacético e o axente de eterificación catiónico O cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropil trimetilamonio é eterificado e, a continuación, se obtén lavando o subproduto sal e celulosa sódica.

2. Rendemento e características do éter de celulosa

2.1 Formación e adhesión de películas

A eterificación do éter de celulosa ten unha gran influencia nas súas características e propiedades, como a solubilidade, a capacidade de formación de películas, a forza de unión e a resistencia á sal. O éter de celulosa ten unha alta resistencia mecánica, flexibilidade, resistencia á calor e ao frío, e ten unha boa compatibilidade con varias resinas e plastificantes, e pódese usar para facer plásticos, películas, vernices, adhesivos, látex e materiais de revestimento de drogas, etc.

2.2 Solubilidade

O éter de celulosa ten unha boa solubilidade en auga debido á existencia de grupos polihidroxilo, e ten diferente selectividade de disolventes para disolventes orgánicos segundo os diferentes substituíntes. A metilcelulosa é soluble en auga fría, insoluble en auga quente e tamén nalgúns disolventes; A metil hidroxietil celulosa é soluble en auga fría, insoluble en auga quente e disolventes orgánicos. Non obstante, cando se quenta a solución acuosa de metilcelulosa e metilhidroxietilcelulosa, a metilcelulosa e a metilhidroxietilcelulosa precipitaranse. A metil celulosa precipitouse a 45-60°C, mentres que a temperatura de precipitación da metil hidroxietil celulosa mixta eterificada aumenta a 65-80°C. Cando se baixa a temperatura, o precipitado redisólvese. A hidroxietilcelulosa e a carboximetilcelulosa sódica son solubles en auga a calquera temperatura e insolubles en disolventes orgánicos (con algunhas excepcións). Usando esta propiedade, pódense preparar varios repelentes de aceite e materiais de película soluble.

2.3 Engrosamento

O éter de celulosa está disolto en auga en forma de coloide, a súa viscosidade depende do grao de polimerización do éter de celulosa e a solución contén macromoléculas hidratadas. Debido ao enredo das macromoléculas, o comportamento do fluxo das solucións difire do dos fluídos newtonianos, pero presenta un comportamento que cambia coa forza cortante. Debido á estrutura macromolecular do éter de celulosa, a viscosidade da solución aumenta rapidamente co aumento da concentración e diminúe rapidamente co aumento da temperatura. Segundo as súas características, os éteres de celulosa como a carboximetil celulosa e a hidroxietil celulosa pódense usar como espesantes para produtos químicos diarios, axentes de retención de auga para revestimentos de papel e espesantes para revestimentos arquitectónicos.

2.4 Degradabilidade

Cando o éter de celulosa se disolve na fase acuosa, as bacterias crecerán e o crecemento das bacterias levará á produción de bacterias enzimáticas. O encima rompe os enlaces unitarios de anhidroglucosa non substituídos adxacentes ao éter de celulosa, reducindo o peso molecular relativo do polímero. Polo tanto, se a solución acuosa de éter de celulosa se debe almacenar durante moito tempo, hai que engadirlle conservantes e deben tomarse certas medidas antisépticas incluso para os éteres de celulosa con propiedades antibacterianas.

3. Aplicación do éter de celulosa na industria do papel

3.1 Axente de reforzo de papel

Por exemplo, a CMC pódese usar como dispersante de fibras e como axente de reforzo de papel, que se pode engadir á pasta. Dado que a carboximetil celulosa sódica ten a mesma carga que as partículas de pulpa e recheo, pode aumentar a uniformidade da fibra. Pódese mellorar o efecto de unión entre as fibras e mellorar os indicadores físicos como a resistencia á tracción, a resistencia á rotura e a uniformidade do papel. Por exemplo, Longzhu e outros usan pasta de madeira de sulfito branqueada ao 100%, po de talco ao 20%, cola de resina dispersa ao 1%, axustan o valor de pH a 4,5 con sulfato de aluminio e usan CMC de maior viscosidade (viscosidade 800 ~ 1200MPA.S) O grao de substitución é 0,6. Pódese ver que CMC pode mellorar a resistencia ao seco do papel e tamén mellorar o seu grao de encolado.

3.2 Axente de encolado superficial

A carboximetil celulosa sódica pódese usar como axente de encolado da superficie do papel para mellorar a resistencia da superficie do papel. O seu efecto de aplicación pode aumentar a resistencia da superficie nun 10% en comparación co uso actual de alcohol polivinílico e axente de encolado de amidón modificado, e a dosificación pódese reducir nun 30%. É un axente de encolado de superficies moi prometedor para a fabricación de papel, e esta serie de novas variedades debería desenvolverse activamente. O éter de celulosa catiónica ten un mellor rendemento de tamaño da superficie que o amidón catiónico. Non só pode mellorar a resistencia da superficie do papel, senón tamén mellorar o rendemento de absorción da tinta do papel e aumentar o efecto de tinguidura. Tamén é un prometedor axente de dimensionamento de superficies. Mo Lihuan e outros utilizaron carboximetil celulosa sódica e amidón oxidado para realizar probas de tamaño de superficie en papel e cartón. Os resultados mostran que CMC ten un efecto de dimensionamento da superficie ideal.

A metil carboximetil celulosa sódica ten un certo rendemento de encolado, e a carboximetil celulosa sódica pódese usar como axente de encolado de pulpa. Ademais do seu propio grao de dimensionamento, o éter de celulosa catiónica tamén se pode usar como filtro auxiliar de retención de papel, mellorar a taxa de retención de fibras finas e cargas e tamén se pode usar como axente de reforzo do papel.

3.3 Estabilizador de emulsións

O éter de celulosa úsase amplamente na preparación de emulsións polo seu bo efecto espesante en solución acuosa, que pode aumentar a viscosidade do medio de dispersión da emulsión e evitar a precipitación e a estratificación da emulsión. Como a carboximetil celulosa sódica, o éter de hidroxietil celulosa, o éter de hidroxipropil celulosa, etc. pódense usar como estabilizadores e axentes protectores para goma de colofonia dispersa aniónica, éter de celulosa catiónica, éter de hidroxietil celulosa, éter de hidroxipropil celulosa, etc. Éter de celulosa base, metilcelulosa éter. éter, etc. tamén se poden usar como axentes protectores para goma de resina dispersa catiónica, AKD, ASA e outros axentes de encolado. Longzhu et al. utilizou pasta de madeira de sulfito branqueada 100%, po de talco 20%, cola de resina dispersa 1%, axustou o valor de pH a 4,5 con sulfato de aluminio e utilizou CMC de maior viscosidade (viscosidade 800 ~ 12000MPA.S). O grao de substitución é 0,6 e úsase para o dimensionamento interno. Pódese ver a partir dos resultados que o grao de dimensionamento da goma de resina que contén CMC é obviamente mellorado, a estabilidade da emulsión de colofonia é boa e a taxa de retención do material de goma tamén é alta.

3.4 Axente de retención de auga de revestimento

Utilízase para revestir e procesar a aglutinante de revestimento de papel, a cianoetil celulosa, a hidroxietil celulosa, etc. poden substituír a caseína e parte do látex, de xeito que a tinta de impresión pode penetrar facilmente e os bordos son claros. A carboximetil celulosa e o éter hidroxietil carboximetil celulosa pódense usar como dispersantes de pigmentos, espesantes, axentes de retención de auga e estabilizadores. Por exemplo, a cantidade de carboximetil celulosa utilizada como axente de retención de auga na preparación de revestimentos de papel revestido é do 1-2%.

4. Tendencia de desenvolvemento do éter de celulosa utilizado na industria do papel

O uso da modificación química para obter derivados da celulosa con funcións especiais é unha forma eficaz de buscar novos usos do maior rendemento mundial de materia orgánica natural: a celulosa. Hai moitos tipos de derivados de celulosa e funcións amplas, e os éteres de celulosa aplicáronse en moitas industrias debido ao seu excelente rendemento. Para satisfacer as necesidades da industria do papel, o desenvolvemento do éter de celulosa debe prestar atención ás seguintes tendencias:

(1) Desenvolver diversos produtos de especificación de éteres de celulosa axeitados para aplicacións na industria do papel, como produtos en serie con diferentes graos de substitución, diferentes viscosidades e diferentes masas moleculares relativas, para a selección na produción de diferentes variedades de papel.

(2) Débese aumentar o desenvolvemento de novas variedades de éteres de celulosa, como éteres de celulosa catiónicos axeitados para a retención e drenaxe de fabricación de papel, axentes de encolado de superficie e éteres de celulosa zwitteriónico que se poden usar como axentes de reforzo para substituír o látex de revestimento Éter de cianoetil celulosa e similares como aglutinante.

(3) Reforzar a investigación sobre o proceso de preparación do éter de celulosa e o seu novo método de preparación, especialmente a investigación sobre a redución do custo e a simplificación do proceso.

(4) Reforzar a investigación sobre as propiedades dos éteres de celulosa, especialmente as propiedades formadoras de películas, as propiedades de unión e as propiedades espesantes de varios éteres de celulosa, e reforzar a investigación teórica sobre a aplicación dos éteres de celulosa na fabricación de papel.