Características, preparación e aplicación do éter de celulosa na industria

Revisáronse os tipos, métodos de preparación, propiedades e características do éter de celulosa, así como as aplicacións do éter de celulosa no petróleo, construción, fabricación de papel, téxtil, medicina, alimentación, materiais fotoeléctricos e industria química diaria. Introducíronse algunhas novas variedades de derivados de éter de celulosa con perspectivas de desenvolvemento e prospeccionáronse as súas perspectivas de aplicación.

Palabras clave:éter de celulosa; Rendemento; Aplicación; Derivados da celulosa

A celulosa é un tipo de composto polímero natural. A súa estrutura química é unha macromolécula de polisacárido con β-glicosa anhidra como anel base, cun grupo hidroxilo primario e dous grupos hidroxilo secundarios en cada anel base. Mediante modificación química pódense obter unha serie de derivados de celulosa, o éter de celulosa é un deles. O éter de celulosa obtense pola reacción de celulosa e NaOH, para despois eterizarse con varios monómeros funcionais como cloruro de metano, óxido de etileno, óxido de propileno, etc., lavando o subproduto sal e celulosa sódica. O éter de celulosa é un derivado importante da celulosa, pode ser amplamente utilizado en medicina e saúde, produtos químicos diarios, papel, alimentos, medicina, construción, materiais e outras industrias. Polo tanto, o desenvolvemento e utilización do éter de celulosa ten un significado positivo para a utilización integral dos recursos de biomasa renovables, o desenvolvemento de novos materiais e novas tecnoloxías.

1. Clasificación e preparación do éter de celulosa

A clasificación dos éteres de celulosa divídese xeralmente en catro categorías segundo as súas propiedades iónicas.

1.1 Éter de celulosa non iónico

O éter de celulosa non iónico é principalmente éter de alquilo de celulosa, o método de preparación é pola reacción de celulosa e NaOH, e despois cunha variedade de monómeros funcionais como cloruro de metano, óxido de etileno, reacción de eterificación de óxido de propileno e despois lavando o subproduto. sal e celulosa sódica para obter. O principal éter de metil celulosa, éter de metil hidroxietil celulosa, éter de metil hidroxipropil celulosa, éter de hidroxietil celulosa, éter de cianoetil celulosa, éter de hidroxibutil celulosa. A súa aplicación é moi ampla.

1.2 Éter aniónico de celulosa

O éter aniónico de celulosa é principalmente carboximetil celulosa sódica, carboximetil hidroxietil celulosa sódica. O método de preparación é pola reacción de celulosa e NaOH, e despois eterificar con ácido monocloroacético ou óxido de etileno, óxido de propileno, e despois lavar o subproduto sal e celulosa sódica para obter.

1,3 éter de celulosa catiónico

O éter de celulosa catiónico é principalmente éter de celulosa de cloruro de hidroxipropil trimetilamonio 3 - cloro - 2 -. O método de preparación é pola reacción de celulosa e NaOH, e despois o axente eterificador catiónico 3 - cloro - 2 - cloruro de hidroxipropil trimetilamonio ou óxido de etileno, óxido de propileno xunto coa reacción de eterificación, e despois lavando o subproduto sal e sodio. celulosa para conseguir.

1.4 Éter de celulosa zwitteriónica

O éter de celulosa zwitteriónica ten tanto grupos aniónicos como grupos catiónicos na cadea molecular, o método de preparación é pola reacción de celulosa e NaOH, e despois cun ácido cloroacético e un axente eterificador catiónico 3 - cloro - 2 reacción de eterificación do cloruro de hidroxipropil trimetilamonio e despois lavado. por subproduto sal e celulosa sódica e obtido.

2.as propiedades e características do éter de celulosa

2.1 Características do aspecto

O éter de celulosa é xeralmente branco ou branco leitoso, insípido, non tóxico, con fluidez de po fibroso, fácil de absorber a humidade, disolto en auga nun coloide estable e viscoso transparente.

2.2 Formación e adhesión de película

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

2.3 Solubilidade

Metilcelulosa soluble en auga fría, insoluble en auga quente, pero tamén soluble nalgúns disolventes orgánicos; Metil hidroxietil celulosa soluble en auga fría, insoluble en auga quente e disolventes orgánicos. Pero cando se quenta a solución acuosa de metilcelulosa e metilhidroxietilcelulosa, a metilcelulosa e a metilhidroxietilcelulosa precipitaranse. A metilcelulosa precipitou a 45 ~ 60 ℃, mentres que a metilhidroxietilcelulosa mixta eterizada precipitou a 65 ~ 80 ℃. Cando a temperatura baixa, os precipitados volven a disolverse.

A hidroxietil celulosa sódica e a carboximetil hidroxietil celulosa son solubles en auga a calquera temperatura, pero insolubles en disolventes orgánicos (con algunhas excepcións).

2.4 Engrosamento

O éter de celulosa disólvese en auga en forma coloidal e a súa viscosidade depende do grao de polimerización do éter de celulosa. A solución contén macromoléculas de hidratación. Debido ao enredo das macromoléculas, o comportamento do fluxo da disolución é diferente ao dos fluídos newtonianos, pero presenta un comportamento que varía co cambio das forzas cortantes. 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.

2.5 Degradabilidade

O éter de celulosa úsase na fase acuosa. Mentres exista auga, as bacterias crecerán. O crecemento das bacterias leva á produción de bacterias enzimáticas. As bacterias enzimáticas fixeron que a unidade da unidade de glicosa deshidratada non substituída adxacente ao éter de celulosa rompese e o peso molecular do polímero diminuíu. Polo tanto, se se quere conservar unha solución acuosa de éter de celulosa durante un período de tempo máis longo, débese engadirlle un conservante, aínda que se use éter de celulosa antibacteriano.

3.a aplicación do éter de celulosa na industria

3.1 Industria do petróleo

A carboximetil celulosa sódica utilízase principalmente na explotación do petróleo. Utilízase na fabricación de barro para aumentar a viscosidade e reducir a perda de auga. Pode resistir varias contaminacións de sal soluble e mellorar a taxa de recuperación de petróleo.

A carboximetil hidroxipropil celulosa de sodio e a carboximetil hidroxietil celulosa de sodio son unha especie de mellor axente de tratamento de lodos de perforación e preparación de materiais fluídos de finalización, alta taxa de pulpa, resistencia á sal, resistencia ao calcio, boa capacidade de viscosificación, resistencia á temperatura (160 ℃). Adecuado para a preparación de auga doce, auga de mar e fluído de perforación de auga salgada saturada, baixo o peso do cloruro de calcio pódese mesturar nunha variedade de fluídos de perforación de densidades (103 ~ 1279 / cm3) e fan que teña unha certa viscosidade e baixa filtración. capacidade, a súa viscosidade e capacidade de filtración son mellores que a hidroxietil celulosa, é un bo aditivo de produción de aceite. A carboximetil celulosa sódica é amplamente utilizada no proceso de explotación do petróleo de derivados da celulosa, no fluído de perforación, fluído de cementación, fluído de fracturación e mellora da produción de petróleo úsanse, especialmente no consumo de fluído de perforación é maior, o principal despegue e aterraxe filtración e viscosificación.

A hidroxietil celulosa utilízase no proceso de perforación, terminación e cementación como estabilizador do espesamento do lodo. Debido a que a hidroxietilcelulosa e a carboximetil celulosa sódica, goma guar en comparación cun bo efecto espesante, area de suspensión, alto contido de sal, boa resistencia á calor e pequena resistencia, menos perda de líquido, bloque de goma roto, características de baixo residuo, foi amplamente utilizado.

3.2 Industria da construción e do revestimento

Aditivo de morteiro de construción e revoco: a carboximetil celulosa sódica pódese usar como axente retardador, axente de retención de auga, espesante e aglutinante, pódese usar como fondo de xeso e xeso de fondo de cemento, morteiro e dispersante de material de nivelación, axente de retención de auga, espesante. É unha especie de aditivo especial de morteiro de mampostería e revoco para bloques de formigón celular feitos de carboximetil celulosa, que pode mellorar a traballabilidade, a retención de auga e a resistencia á fisura do morteiro e evitar a fisuración e oco da parede do bloque.

Materiais de decoración da superficie do edificio: Cao Mingqian e outra metilcelulosa feita dun tipo de materiais de decoración da superficie do edificio de protección ambiental, o seu proceso de produción é sinxelo, limpo, pódese usar para paredes de alta calidade, superficie de baldosas de pedra, tamén se pode usar para columnas. , decoración da superficie da tableta. Huang Jianping feito de carboximetil celulosa é un tipo de selante de baldosas cerámicas, que ten unha forte forza de unión, boa capacidade de deformación, non produce fendas e cae, bo efecto impermeable, cor brillante e colorida, con excelente efecto decorativo.

Aplicación en revestimentos: a metilcelulosa e a hidroxietil celulosa pódense usar como estabilizadores, espesantes e axentes de retención de auga para revestimentos de látex, ademais, tamén se poden usar como dispersantes, viscosificantes e axentes formadores de películas para revestimentos de cemento coloreado. Engadir éter de celulosa coas especificacións e viscosidade adecuadas á pintura de látex pode mellorar o rendemento da construción da pintura de látex, evitar salpicaduras, mellorar a estabilidade do almacenamento e a capacidade de cobertura. O principal campo de consumo no estranxeiro son os revestimentos de látex, polo que os produtos de éter de celulosa adoitan converterse na primeira opción de espesante de pintura de látex. Por exemplo, o éter de metil hidroxietil celulosa modificado pode manter a posición de liderado no espesante da pintura de látex debido ás súas boas propiedades completas. Por exemplo, porque o éter de celulosa ten características únicas de xel térmico e solubilidade, resistencia á sal, resistencia á calor e unha actividade superficial adecuada, pódese usar como axente de retención de auga, axente de suspensión, emulsionante, axente formador de película, lubricante, aglutinante e emenda reolóxica. .

3.3 Industria do papel

Aditivos húmidos para papel: CMC pódese usar como dispersante de fibra e potenciador de papel, pódese engadir á pasta de papel, porque a carboximetil celulosa sódica e as partículas de pasta e embalaxe teñen a mesma carga, poden aumentar a uniformidade da fibra e mellorar a resistencia da pasta. papel. Como reforzo engadido dentro do papel, aumenta a cooperación de unión entre as fibras e pode mellorar a resistencia á tracción, a resistencia á rotura, a uniformidade do papel e outros índices físicos. A carboximetil celulosa sódica tamén se pode usar como axente de encolado na pasta. Ademais do seu propio grao de encolado, tamén se pode usar como axente protector de colofonia, AKD e outros axentes de encolado. O éter de celulosa catiónica tamén se pode usar como filtro auxiliar de retención de papel, mellora a taxa de retención de fibra fina e recheo, tamén se pode usar como reforzo de papel.

Adhesivo de revestimento: úsase para o procesamento de revestimento de adhesivo de revestimento de papel, pode substituír o queixo, parte do látex, para que a tinta de impresión sexa fácil de penetrar, bordo claro. Tamén se pode usar como dispersante de pigmentos, viscosificador e estabilizador.

Axente de dimensionamento da superficie: a carboximetil celulosa sódica pódese usar como axente de dimensionamento da superficie do papel, mellorando a resistencia da superficie do papel, en comparación co uso actual de alcohol polivinílico, o amidón modificado despois de que a resistencia da superficie pode aumentar nun 10%, a dosificación redúcese. en preto dun 30%. É un axente de encolado de superficie prometedor para a fabricación de papel, e a súa serie de novas variedades debería desenvolverse activamente. O éter de celulosa catiónica ten un mellor rendemento de dimensionamento da superficie que o amidón catiónico, non só pode mellorar a resistencia da superficie do papel, senón que tamén pode mellorar a absorción da tinta do papel, aumentar o efecto de tinguidura e tamén é un prometedor axente de dimensionamento da superficie.

3.4 Industria téxtil

Na industria téxtil, o éter de celulosa pódese usar como axente de encolado, axente de nivelación e axente de espesamento para a pasta téxtil.

Axente de encolado: éter de celulosa como a carboximetil celulosa de sodio, éter de hidroxietil carboximetil celulosa, éter de hidroxipropil carboximetil celulosa e outras variedades pódense usar como axente de encolado, e non é fácil de deteriorar e moldear, imprimir e tingir, sen desprender, promover o colorante pode obter uniforme coloide en auga.

Axente de nivelación: pode mellorar o poder hidrófilo e osmótico do colorante, porque o cambio de viscosidade é pequeno, é fácil de axustar a diferenza de cor; O éter de celulosa catiónica tamén ten efecto colorante e colorante.

Axente espesante: carboximetil celulosa sódica, éter hidroxietil carboximetil celulosa, éter hidroxipropil carboximetil celulosa pode usarse como axente espesante de pasta de impresión e tingimento, con pequenos residuos, características de alta taxa de cor, é unha clase de aditivos téxtiles moi potenciais.

3.5 Industria de produtos químicos domésticos

Viscosificador estable: a metilcelulosa de sodio en produtos de pasta de materias primas sólidas en po desempeñan unha estabilidade de suspensión de dispersión, en cosméticos líquidos ou en emulsión, espesamento, dispersión, homoxeneización e outros papeis. Pódese usar como estabilizador e viscosificador.

Estabilizador emulsionante: pomada, emulsionante de xampú, espesante e estabilizador. A carboximetilhidroxipropil celulosa sódica pódese usar como estabilizador adhesivo de pasta de dentes, con boas propiedades tixotrópicas, para que a pasta de dentes teña unha boa formabilidade, deformación a longo prazo, sabor uniforme e delicado. Resistencia á sal de carboximetil hidroxipropil celulosa de sodio, a resistencia ao ácido é superior, o efecto é moito mellor que a carboximetil celulosa, pódese usar como deterxente no viscosificador, axente de prevención de adherencia á sucidade.

Espesante de dispersión: na produción de deterxentes, o uso xeral da carboximetil celulosa sódica como dispersante de sucidade deterxente deterxente, espesante de deterxente líquido e dispersante.

3.6 Industrias farmacéuticas e alimentarias

Na industria farmacéutica, a hidroxipropil carboximetil celulosa pódese usar como excipiente de drogas, amplamente usada na liberación controlada do esqueleto de drogas por vía oral e nas preparacións de liberación sostida, como material bloqueador de liberación para regular a liberación de medicamentos, como material de revestimento axente de liberación sostida, pellets de liberación sostida. , cápsulas de liberación sostida. O máis utilizado é a metil carboximetil celulosa, a etil carboximetil celulosa, como MC adoita usarse na fabricación de comprimidos e cápsulas, ou comprimidos revestidos de azucre.

O grao de calidade do éter de celulosa pódese usar na industria alimentaria, nunha variedade de alimentos é un axente espesante eficaz, emulsionante, estabilizador, excipiente, axente de retención de auga e axente de espuma mecánica. A metilcelulosa e a hidroxipropilmetilcelulosa foron recoñecidas como substancias inertes metabólicas non daniñas. Pódese engadir carboximetil celulosa de alta pureza (99,5 % ou máis) aos alimentos, como produtos de leite e nata, condimentos, marmeladas, marmelada, latas, xaropes de mesa e bebidas. A pureza de máis do 90% de carboximetil celulosa pódese usar en aspectos relacionados cos alimentos, como aplicado ao transporte e almacenamento de froitas frescas, a envoltura de plástico ten un bo efecto de conservación, menos contaminación, sen danos, vantaxes de produción fáciles de mecanizar.

3.7 Materiais funcionais ópticos e eléctricos

Estabilizador de espesamento de electrólitos: debido á alta pureza do éter de celulosa, boa resistencia ao ácido, resistencia á sal, especialmente o contido de ferro e metais pesados ​​é baixo, polo que o coloide é moi estable, axeitado para baterías alcalinas, estabilizador de espesamento de electrolitos de zinc manganeso.

Materiais de cristal líquido: desde 1976, o primeiro descubrimento de hidroxipropil celulosa - sistema de auga fase de pregunta de cristal líquido, atopouse en solución orgánica adecuada, moitos derivados de celulosa en alta concentración poden formar solución anisotrópica, por exemplo, hidroxipropil celulosa e o seu acetato, propionato , benzoato, ftalato, acetixietil celulosa, hidroxietil celulosa, etc. Ademais de formar solución de cristal líquido iónico coloidal, algúns ésteres de hidroxipropil celulosa tamén mostran esta propiedade.

Moitos éteres de celulosa mostran propiedades termotrópicas de cristal líquido. A acetil hidroxipropil celulosa formou cristal líquido colestérico termoxénico por debaixo de 164 ℃. Acetoacetato hidroxipropil celulosa, trifluoroacetato hidroxipropil celulosa, hidroxipropil celulosa e os seus derivados, etil hidroxipropil celulosa, trimetilsilicelulosa e butildimetilsilicelulosa, heptil celulosa e butoxiletil celulosa, hidroxietilcelulosa acetato de hidroxietil celulosa, etc. Algúns ésteres de celulosa como o benzoato de celulosa, o p-metoxibenzoato e o p-metilbenzoato, o heptanato de celulosa poden formar cristais líquidos colestéricos termoxénicos.

Material de illamento eléctrico: axente eterificador de cianoetilcelulosa para acrilonitrilo, a súa alta constante dieléctrica, baixo coeficiente de perda, pódese usar como matriz de resina de fósforo e lámpadas electroluminiscentes e illamento do transformador.

4. Observacións de peche

Utilizar a modificación química para obter derivados da celulosa con funcións especiais é unha forma eficaz de atopar novos usos para a celulosa, a materia orgánica natural máis grande do mundo. Como un dos derivados da celulosa, o éter de celulosa, como os materiais polímeros solubles en auga fisiolóxicos inofensivos e libres de contaminación polas súas excelentes propiedades, utilizouse en moitas industrias e terá unha perspectiva máis ampla de desenvolvemento.