कागज उद्योग में सेलूलोज़ ईथर

यह पेपर पेपरमेकिंग उद्योग में सेलूलोज़ ईथर के प्रकार, तैयारी के तरीकों, प्रदर्शन विशेषताओं और अनुप्रयोग स्थिति का परिचय देता है, विकास की संभावनाओं के साथ सेलूलोज़ ईथर की कुछ नई किस्मों को सामने रखता है, और पेपरमेकिंग में उनके अनुप्रयोग और विकास की प्रवृत्ति पर चर्चा करता है।

मुख्य शब्द:सेलूलोज़ ईथर; प्रदर्शन; कागज उद्योग

सेलूलोज़ एक प्राकृतिक बहुलक यौगिक है, इसकी रासायनिक संरचना निर्जल के साथ एक पॉलीसेकेराइड मैक्रोमोलेक्यूल हैβ-बेस रिंग के रूप में ग्लूकोज, और प्रत्येक बेस रिंग में एक प्राथमिक हाइड्रॉक्सिल समूह और एक द्वितीयक हाइड्रॉक्सिल समूह होता है। इसके रासायनिक संशोधन के माध्यम से, सेलूलोज़ डेरिवेटिव की एक श्रृंखला प्राप्त की जा सकती है। सेल्युलोज ईथर की तैयारी की विधि सेल्युलोज को NaOH के साथ प्रतिक्रिया करना है, फिर मिथाइल क्लोराइड, एथिलीन ऑक्साइड, प्रोपलीन ऑक्साइड आदि जैसे विभिन्न कार्यात्मक अभिकारकों के साथ ईथरीकरण प्रतिक्रिया करना है, और फिर प्राप्त करने के लिए उप-उत्पाद नमक और कुछ सेल्यूलोज सोडियम को धोना है। उत्पाद. सेल्युलोज ईथर सेल्युलोज के महत्वपूर्ण व्युत्पन्नों में से एक है, जिसका व्यापक रूप से चिकित्सा और स्वच्छता, दैनिक रासायनिक उद्योग, कागज निर्माण, भोजन, चिकित्सा, निर्माण, सामग्री और अन्य उद्योगों में उपयोग किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, विदेशी देशों ने इसके अनुसंधान को बहुत महत्व दिया है, और व्यावहारिक बुनियादी अनुसंधान, व्यावहारिक व्यावहारिक प्रभाव और तैयारी में कई उपलब्धियां हासिल की हैं। हाल के वर्षों में, चीन में कुछ लोगों ने धीरे-धीरे इस पहलू के अनुसंधान में शामिल होना शुरू कर दिया है, और शुरुआत में उत्पादन अभ्यास में कुछ परिणाम हासिल किए हैं। इसलिए, सेल्युलोज ईथर का विकास और उपयोग नवीकरणीय जैविक संसाधनों के व्यापक उपयोग और कागज की गुणवत्ता और प्रदर्शन में सुधार में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह एक नए प्रकार का पेपरमेकिंग एडिटिव्स विकसित करने लायक है।

1. सेलूलोज़ ईथर का वर्गीकरण और तैयारी की विधियाँ

सेलूलोज़ ईथर का वर्गीकरण आमतौर पर आयनिकता के अनुसार 4 श्रेणियों में विभाजित किया गया है।

1.1 नॉनऑनिक सेलूलोज़ ईथर

गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथर मुख्य रूप से सेल्युलोज एल्काइल ईथर है, और इसकी तैयारी की विधि सेल्युलोज को NaOH के साथ प्रतिक्रिया करना है, और फिर विभिन्न कार्यात्मक मोनोमर्स जैसे मोनोक्लोरोमेथेन, एथिलीन ऑक्साइड, प्रोपलीन ऑक्साइड, आदि के साथ ईथरीकरण प्रतिक्रिया करना है, और फिर धोकर प्राप्त किया जाता है। उप-उत्पाद नमक और सेल्युलोज सोडियम, जिसमें मुख्य रूप से मिथाइल सेल्युलोज ईथर, मिथाइल हाइड्रॉक्सीएथाइल सेल्युलोज ईथर, मिथाइल हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज ईथर, हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज ईथर, सायनोइथाइल सेलुलोज ईथर और हाइड्रॉक्सीब्यूटाइल सेलुलोज ईथर शामिल हैं, का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

1.2 आयनिक सेलूलोज़ ईथर

आयनिक सेल्युलोज ईथर मुख्य रूप से सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज और सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज होते हैं। तैयारी विधि सेल्युलोज को NaOH के साथ प्रतिक्रिया करना और फिर ईथर को क्लोरोएसेटिक एसिड, एथिलीन ऑक्साइड और प्रोपलीन ऑक्साइड के साथ क्रियान्वित करना है। रासायनिक प्रतिक्रिया, और फिर उप-उत्पाद नमक और सोडियम सेलूलोज़ को धोकर प्राप्त किया जाता है।

1.3 धनायनित सेल्युलोज ईथर

धनायनित सेल्युलोज ईथर में मुख्य रूप से 3-क्लोरो-2-हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल ट्राइमिथाइलमोनियम क्लोराइड सेल्युलोज ईथर शामिल है, जो सेल्यूलोज को NaOH के साथ प्रतिक्रिया करके और फिर धनायनित ईथरिफाइंग एजेंट 3-क्लोरो-2-हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल ट्राइमिथाइल अमोनियम क्लोराइड या एथिलीन ऑक्साइड और प्रोपलीन ऑक्साइड के साथ ईथरीकरण प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है। और फिर उप-उत्पाद नमक और सोडियम सेलूलोज़ को धोकर प्राप्त किया जाता है।

1.4 ज़्विटरियोनिक सेलूलोज़ ईथर

ज़्विटरियोनिक सेलूलोज़ ईथर की आणविक श्रृंखला में आयनिक समूह और धनायनिक समूह दोनों होते हैं। इसकी तैयारी की विधि सेलूलोज़ को NaOH के साथ प्रतिक्रिया करना और फिर मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड और धनायनित ईथरीकरण एजेंट 3-क्लोरो-2-हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल ट्राइमिथाइलमोनियम क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करना है, और फिर उप-उत्पाद नमक और सोडियम सेलूलोज़ को धोकर प्राप्त किया जाता है।

2. सेलूलोज़ ईथर का प्रदर्शन और विशेषताएं

2.1 फिल्म निर्माण और आसंजन

सेलूलोज़ ईथर के ईथरीकरण का इसकी विशेषताओं और गुणों, जैसे घुलनशीलता, फिल्म बनाने की क्षमता, बंधन शक्ति और नमक प्रतिरोध पर बहुत प्रभाव पड़ता है। सेलूलोज़ ईथर में उच्च यांत्रिक शक्ति, लचीलापन, गर्मी प्रतिरोध और ठंड प्रतिरोध है, और विभिन्न रेजिन और प्लास्टिसाइज़र के साथ अच्छी संगतता है, और इसका उपयोग प्लास्टिक, फिल्म, वार्निश, चिपकने वाले, लेटेक्स और दवा कोटिंग सामग्री आदि बनाने के लिए किया जा सकता है।

2.2 घुलनशीलता

पॉलीहाइड्रॉक्सिल समूहों के अस्तित्व के कारण सेल्युलोज ईथर में पानी में अच्छी घुलनशीलता होती है, और विभिन्न पदार्थों के अनुसार कार्बनिक सॉल्वैंट्स के लिए अलग-अलग विलायक चयनात्मकता होती है। मिथाइलसेलुलोज ठंडे पानी में घुलनशील, गर्म पानी में अघुलनशील और कुछ सॉल्वैंट्स में भी घुलनशील है; मिथाइल हाइड्रोक्सीएथाइल सेलुलोज ठंडे पानी में घुलनशील, गर्म पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील है। हालाँकि, जब मिथाइलसेलुलोज और मिथाइलहाइड्रॉक्सीएथाइलसेलुलोज के जलीय घोल को गर्म किया जाता है, तो मिथाइलसेलुलोज और मिथाइलहाइड्रॉक्सीएथाइलसेलुलोज अवक्षेपित हो जाएंगे। मिथाइल सेलूलोज़ 45-60 पर अवक्षेपित होता है°सी, जबकि मिश्रित ईथरीकृत मिथाइल हाइड्रॉक्सीथाइल सेलुलोज का वर्षा तापमान 65-80 तक बढ़ जाता है°C. जब तापमान कम किया जाता है, तो अवक्षेप पुनः घुल जाता है। हाइड्रोक्सीएथाइलसेलुलोज और सोडियम कार्बोक्सिमिथाइलसेलुलोज किसी भी तापमान पर पानी में घुलनशील और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील होते हैं (कुछ अपवादों के साथ)। इस संपत्ति का उपयोग करके, विभिन्न तेल रिपेलेंट और घुलनशील फिल्म सामग्री तैयार की जा सकती है।

2.3 मोटा होना

सेल्युलोज ईथर कोलाइड के रूप में पानी में घुल जाता है, इसकी चिपचिपाहट सेल्युलोज ईथर के पोलीमराइजेशन की डिग्री पर निर्भर करती है, और घोल में हाइड्रेटेड मैक्रोमोलेक्यूल्स होते हैं। मैक्रोमोलेक्यूल्स के उलझाव के कारण, समाधानों का प्रवाह व्यवहार न्यूटोनियन तरल पदार्थों से भिन्न होता है, लेकिन एक ऐसा व्यवहार प्रदर्शित करता है जो कतरनी बल के साथ बदलता है। सेलूलोज़ ईथर की मैक्रोमोलेक्युलर संरचना के कारण, घोल की चिपचिपाहट सांद्रता बढ़ने के साथ तेजी से बढ़ती है और तापमान बढ़ने के साथ तेजी से घटती है। अपनी विशेषताओं के अनुसार, कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज और हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज जैसे सेलूलोज़ ईथर का उपयोग दैनिक रसायनों के लिए गाढ़ा करने वाले, कागज कोटिंग के लिए पानी बनाए रखने वाले एजेंटों और वास्तुशिल्प कोटिंग्स के लिए गाढ़ा करने वाले के रूप में किया जा सकता है।

2.4 ह्रासमानता

जब सेल्युलोज ईथर जल चरण में घुल जाता है, तो बैक्टीरिया बढ़ेंगे, और बैक्टीरिया के बढ़ने से एंजाइम बैक्टीरिया का उत्पादन होगा। एंजाइम सेल्युलोज ईथर से सटे अप्रतिस्थापित एनहाइड्रोग्लूकोज इकाई बंधन को तोड़ देता है, जिससे बहुलक का सापेक्ष आणविक भार कम हो जाता है। इसलिए, यदि सेलूलोज़ ईथर जलीय घोल को लंबे समय तक संग्रहीत किया जाना है, तो इसमें परिरक्षकों को जोड़ा जाना चाहिए, और जीवाणुरोधी गुणों वाले सेलूलोज़ ईथर के लिए भी कुछ एंटीसेप्टिक उपाय किए जाने चाहिए।

3. कागज उद्योग में सेलूलोज़ ईथर का अनुप्रयोग

3.1 कागज को मजबूत करने वाला एजेंट

उदाहरण के लिए, सीएमसी का उपयोग फाइबर फैलाने वाले और कागज को मजबूत करने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है, जिसे लुगदी में जोड़ा जा सकता है। चूंकि सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज में गूदे और भराव कणों के समान चार्ज होता है, इसलिए यह फाइबर की समरूपता को बढ़ा सकता है। तंतुओं के बीच संबंध प्रभाव में सुधार किया जा सकता है, और भौतिक संकेतक जैसे तन्य शक्ति, फटने की शक्ति और कागज की समरूपता में सुधार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लोंगझू और अन्य लोग 100% प्रक्षालित सल्फाइट लकड़ी के गूदे, 20% टैल्कम पाउडर, 1% बिखरे हुए रोसिन गोंद का उपयोग करते हैं, एल्यूमीनियम सल्फेट के साथ पीएच मान को 4.5 पर समायोजित करते हैं, और उच्च चिपचिपाहट सीएमसी (चिपचिपापन 800 ~ 1200MPA.S) का उपयोग करते हैं। प्रतिस्थापन का मान 0.6 है। यह देखा जा सकता है कि सीएमसी कागज की शुष्क ताकत में सुधार कर सकता है और इसके आकार की डिग्री में भी सुधार कर सकता है।

3.2 सतह आकार देने वाला एजेंट

कागज की सतह की ताकत में सुधार के लिए सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज का उपयोग कागज की सतह को आकार देने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है। पॉलीविनाइल अल्कोहल और संशोधित स्टार्च साइज़िंग एजेंट के वर्तमान उपयोग की तुलना में इसका अनुप्रयोग प्रभाव सतह की ताकत को लगभग 10% तक बढ़ा सकता है, और खुराक को लगभग 30% तक कम किया जा सकता है। यह कागज बनाने के लिए एक बहुत ही आशाजनक सतह आकार देने वाला एजेंट है, और नई किस्मों की इस श्रृंखला को सक्रिय रूप से विकसित किया जाना चाहिए। धनायनित सेलूलोज़ ईथर में धनायनित स्टार्च की तुलना में सतह आकार का प्रदर्शन बेहतर होता है। यह न केवल कागज की सतह की ताकत में सुधार कर सकता है, बल्कि कागज के स्याही अवशोषण प्रदर्शन में भी सुधार कर सकता है और रंगाई प्रभाव को बढ़ा सकता है। यह एक आशाजनक सतह आकार देने वाला एजेंट भी है। मो लिहुआन और अन्य ने कागज और कार्डबोर्ड पर सतह के आकार का परीक्षण करने के लिए सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज और ऑक्सीकृत स्टार्च का उपयोग किया। नतीजे बताते हैं कि सीएमसी का सतह आकार पर आदर्श प्रभाव पड़ता है।

मिथाइल कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज सोडियम का एक निश्चित आकार का प्रदर्शन होता है, और कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज सोडियम का उपयोग लुगदी आकार देने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है। अपने स्वयं के आकार की डिग्री के अलावा, धनायनित सेलूलोज़ ईथर का उपयोग पेपरमेकिंग प्रतिधारण सहायता फ़िल्टर के रूप में भी किया जा सकता है, बारीक फाइबर और भराव की अवधारण दर में सुधार कर सकता है, और कागज को मजबूत करने वाले एजेंट के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

3.3 इमल्शन स्टेबलाइजर

जलीय घोल में इसके अच्छे गाढ़ा प्रभाव के कारण सेल्युलोज ईथर का व्यापक रूप से इमल्शन तैयार करने में उपयोग किया जाता है, जो इमल्शन फैलाव माध्यम की चिपचिपाहट को बढ़ा सकता है और इमल्शन वर्षा और स्तरीकरण को रोक सकता है। जैसे सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज ईथर, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज ईथर, आदि का उपयोग आयनिक छितरी हुई रोसिन गम, धनायनित सेलुलोज ईथर, हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज ईथर, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल सेलुलोज ईथर, आदि के लिए स्टेबलाइजर्स और सुरक्षात्मक एजेंटों के रूप में किया जा सकता है। बेस सेल्यूलोज ईथर, मिथाइल सेलुलोज ईथर आदि का उपयोग धनायनित फैलाव वाले रोसिन गम, एकेडी, एएसए और अन्य आकार देने वाले एजेंटों के लिए सुरक्षात्मक एजेंटों के रूप में भी किया जा सकता है। लोंगझू एट अल। 100% प्रक्षालित सल्फाइट लकड़ी का गूदा, 20% टैल्कम पाउडर, 1% फैला हुआ रोसिन गोंद का उपयोग किया गया, एल्यूमीनियम सल्फेट के साथ पीएच मान को 4.5 पर समायोजित किया गया, और उच्च चिपचिपाहट सीएमसी (चिपचिपाहट 800 ~ 12000MPA.S) का उपयोग किया गया। प्रतिस्थापन की डिग्री 0.6 है, और इसका उपयोग आंतरिक आकार के लिए किया जाता है। परिणामों से यह देखा जा सकता है कि सीएमसी युक्त रोसिन रबर के आकार की डिग्री में स्पष्ट रूप से सुधार हुआ है, और रोसिन इमल्शन की स्थिरता अच्छी है, और रबर सामग्री की अवधारण दर भी अधिक है।

3.4 कोटिंग जल प्रतिधारण एजेंट

इसका उपयोग कोटिंग और प्रोसेसिंग पेपर कोटिंग बाइंडर के लिए किया जाता है, साइनोइथाइल सेलूलोज़, हाइड्रॉक्सीथाइल सेलूलोज़ इत्यादि कैसिइन और लेटेक्स के हिस्से को प्रतिस्थापित कर सकते हैं, ताकि प्रिंटिंग स्याही आसानी से प्रवेश कर सके और किनारे स्पष्ट हों। कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज और हाइड्रॉक्सीएथाइल कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज ईथर का उपयोग रंगद्रव्य फैलाने वाले, गाढ़ा करने वाले, जल प्रतिधारण एजेंट और स्टेबलाइजर के रूप में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लेपित पेपर कोटिंग्स की तैयारी में जल-धारण करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किए जाने वाले कार्बोक्सिमिथाइल सेलूलोज़ की मात्रा 1-2% है।

4. कागज उद्योग में प्रयुक्त सेलूलोज़ ईथर के विकास की प्रवृत्ति

विशेष कार्यों के साथ सेलूलोज़ डेरिवेटिव प्राप्त करने के लिए रासायनिक संशोधन का उपयोग दुनिया के प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ-सेलूलोज़ की सबसे बड़ी उपज के नए उपयोग की तलाश करने का एक प्रभावी तरीका है। सेलूलोज़ डेरिवेटिव और व्यापक कार्यों के कई प्रकार हैं, और सेलूलोज़ ईथर को उनके उत्कृष्ट प्रदर्शन के कारण कई उद्योगों में लागू किया गया है। कागज उद्योग की जरूरतों को पूरा करने के लिए सेलूलोज़ ईथर के विकास में निम्नलिखित प्रवृत्तियों पर ध्यान देना चाहिए:

(1) कागज उद्योग के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सेलूलोज़ ईथर के विभिन्न विशिष्ट उत्पादों का विकास करना, जैसे विभिन्न कागज किस्मों के उत्पादन में चयन के लिए प्रतिस्थापन की विभिन्न डिग्री, विभिन्न चिपचिपाहट और विभिन्न सापेक्ष आणविक द्रव्यमान वाले श्रृंखला उत्पाद।

(2) सेल्युलोज ईथर की नई किस्मों के विकास को बढ़ाया जाना चाहिए, जैसे कागज बनाने के लिए उपयुक्त धनायनित सेल्युलोज ईथर, प्रतिधारण और जल निकासी सहायक, सतह आकार देने वाले एजेंट, और ज़्विटरियोनिक सेलूलोज़ ईथर जिनका उपयोग कोटिंग लेटेक्स साइनोइथाइल सेल्यूलोज ईथर को बदलने के लिए मजबूत एजेंटों के रूप में किया जा सकता है। और एक बांधने की मशीन की तरह।

(3) सेल्युलोज ईथर की तैयारी प्रक्रिया और इसकी नई तैयारी विधि पर अनुसंधान को मजबूत करना, विशेष रूप से लागत कम करने और प्रक्रिया को सरल बनाने पर अनुसंधान।

(4) सेल्युलोज ईथर के गुणों, विशेष रूप से फिल्म बनाने के गुणों, बंधन गुणों और विभिन्न सेल्यूलोज ईथर के गाढ़ा करने के गुणों पर अनुसंधान को मजबूत करना, और कागज बनाने में सेल्यूलोज ईथर के अनुप्रयोग पर सैद्धांतिक शोध को मजबूत करना।