Svojstva, dobivanje i primjena celuloznog etera u industriji

Prikazane su vrste, načini priprave, svojstva i karakteristike celuloznog etera, kao i primjene celuloznog etera u nafti, građevinarstvu, proizvodnji papira, tekstilu, medicini, hrani, fotoelektričnim materijalima i svakodnevnoj kemijskoj industriji. Uvedene su neke nove varijante derivata celuloznog etera s perspektivom razvoja i istražene su mogućnosti njihove primjene.

Ključne riječi:celulozni eter; Performanse; Primjena; Derivati ​​celuloze

Celuloza je vrsta prirodnog polimernog spoja. Njegova kemijska struktura je makromolekula polisaharida s bezvodnom β-glukozom kao baznim prstenom, s jednom primarnom hidroksilnom skupinom i dvije sekundarne hidroksilne skupine na svakom baznom prstenu. Kemijskom modifikacijom može se dobiti niz derivata celuloze, među kojima je i celulozni eter. Celulozni eter se dobiva reakcijom celuloze i NaOH, a zatim se eterizira s različitim funkcionalnim monomerima kao što su metan klorid, etilen oksid, propilen oksid itd., ispiranjem nusproizvoda soli i natrijeve celuloze. Celulozni eter važan je derivat celuloze, može se široko koristiti u medicini i zdravstvu, dnevnoj kemijskoj industriji, industriji papira, prehrambenoj, medicinskoj, građevinskoj, materijalnoj i drugim industrijama. Stoga razvoj i korištenje celuloznog etera ima pozitivan značaj za sveobuhvatno korištenje obnovljivih izvora biomase, razvoj novih materijala i novih tehnologija.

1. Klasifikacija i dobivanje celuloznog etera

Klasifikacija celuloznih etera općenito se dijeli u četiri kategorije prema njihovim ionskim svojstvima.

1.1 Neionski celulozni eter

Neionski celulozni eter je uglavnom celulozni alkil eter, metoda pripreme je reakcijom celuloze i NaOH, a zatim s različitim funkcionalnim monomerima kao što su metan klorid, etilen oksid, reakcija eterifikacije propilen oksida, a zatim ispiranjem nusproizvoda soli i natrijeve celuloze da se dobije. Glavni metil celulozni eter, metil hidroksietil celulozni eter, metil hidroksipropil celulozni eter, hidroksietil celulozni eter, cijanoetil celulozni eter, hidroksibutil celulozni eter. Primjena mu je vrlo široka.

1.2 Anionski celulozni eter

Anionski celulozni eter uglavnom je natrijeva karboksimetil celuloza, natrijeva karboksimetil hidroksietil celuloza. Metoda pripreme je reakcija celuloze i NaOH, a zatim eterificiranje s monoklorooctenom kiselinom ili etilen oksidom, propilen oksidom, a zatim ispiranje soli nusproizvoda i natrijeve celuloze da se dobije.

1.3 kationski celulozni eter

Kationski celulozni eter je uglavnom 3 – klor – 2 – hidroksipropil trimetil amonijev klorid celulozni eter. Metoda pripreme je reakcija celuloze i NaOH, a zatim kationsko eterificirajuće sredstvo 3 – klor – 2 – hidroksipropil trimetil amonijev klorid ili etilen oksid, propilen oksid zajedno s reakcijom eterifikacije, a zatim ispiranjem nusprodukta soli i natrija celulozu dobiti.

1.4 Zwitterionski celulozni eter

Zwitterionski celulozni eter ima i anionske skupine i kationske skupine na molekularnom lancu, metoda pripreme je reakcijom celuloze i NaOH, a zatim s klorooctenom kiselinom i kationskim sredstvom za eterificiranje 3 – klor – 2 hidroksipropil trimetil amonijev klorid reakcija eterifikacije, a zatim ispiranje nusprodukt sol i natrijeva celuloza i dobivena.

2.svojstva i karakteristike celuloznog etera

2.1 Značajke izgleda

Celulozni eter općenito je bijele ili mliječno bijele boje, bez okusa, netoksičan, s fluidnošću vlaknastog praha, lako upija vlagu, otopljen u vodi u prozirni viskozni stabilni koloid.

2.2 Stvaranje filma i prianjanje

Eterifikacija celuloznog etera ima velik utjecaj na njegova svojstva, kao što su topljivost, sposobnost stvaranja filma, čvrstoća veze i tolerancija na sol. Celulozni eter ima visoku mehaničku čvrstoću, fleksibilnost, otpornost na toplinu i hladnoću i ima dobru kompatibilnost s raznim smolama i plastifikatorima, može se koristiti za proizvodnju plastike, filmova, lakova, ljepila, lateksa i farmaceutskih materijala za premazivanje.

2.3 Topivost

Metil celuloza topiva u hladnoj vodi, netopljiva u vrućoj vodi, ali također topiva u nekim organskim otapalima; Metil hidroksietil celuloza topiva u hladnoj vodi, netopljiva u vrućoj vodi i organskim otapalima. Ali kada se vodena otopina metil celuloze i metil hidroksietil celuloze zagrije, metil celuloza i metil hidroksietil celuloza će se istaložiti. Metil celuloza se istaložila na 45 ~ 60 ℃, dok se miješana eterizirana metil hidroksietil celuloza istaložila na 65 ~ 80 ℃. Kada temperatura padne, talog se ponovno otapa.

Natrijeva hidroksietil celuloza i karboksimetil hidroksietil celuloza su topljive u vodi na bilo kojoj temperaturi, ali netopljive u organskim otapalima (uz nekoliko iznimaka).

2.4 Zgušnjavanje

Celulozni eter je otopljen u vodi u koloidnom obliku, a njegova viskoznost ovisi o stupnju polimerizacije celuloznog etera. Otopina sadrži makromolekule hidratacije. Zbog isprepletenosti makromolekula, ponašanje protoka otopine razlikuje se od ponašanja Newtonovih tekućina, ali pokazuje ponašanje koje varira s promjenom posmičnih sila. Zbog makromolekularne strukture celuloznog etera, viskoznost otopine brzo raste s porastom koncentracije i brzo opada s porastom temperature.

2.5 Razgradivost

U vodenoj fazi koristi se celulozni eter. Sve dok je voda prisutna, bakterije će rasti. Rast bakterija dovodi do proizvodnje enzima bakterija. Bakterije enzima učinile su da se veza nesupstituirane dehidrirane jedinice glukoze uz celulozni eter prekine i molekularna težina polimera se smanjila. Stoga, ako se vodena otopina celuloznog etera želi čuvati dulje vrijeme, u nju treba dodati konzervans, čak i ako se koristi antibakterijski celulozni eter.

3.Primjena celuloznog etera u industriji

3.1 Naftna industrija

Natrijeva karboksimetil celuloza uglavnom se koristi u eksploataciji nafte. Koristi se u proizvodnji isplake za povećanje viskoznosti i smanjenje gubitka vode. Može se oduprijeti različitim onečišćenjima topivim solima i poboljšati stopu iskorištenja ulja.

Natrijeva karboksimetil hidroksipropil celuloza i natrijeva karboksimetil hidroksietil celuloza vrsta su boljeg sredstva za obradu isplake za bušenje i pripreme tekućih materijala za završetak bušenja, visoka brzina pulpiranja, otpornost na soli, otpornost na kalcij, dobra sposobnost viskozifikacije, otpornost na temperaturu (160 ℃). Prikladno za pripremu slatke vode, morske vode i zasićene tekućine za bušenje, pod težinom kalcijevog klorida može se miješati u tekućinu za bušenje različitih gustoća (103 ~ 1279 / cm3) i učiniti da ima određenu viskoznost i nisku filtraciju kapacitet, njegova viskoznost i kapacitet filtracije su bolji od hidroksietil celuloze, dobar je aditiva za proizvodnju ulja. Natrijeva karboksimetil celuloza naširoko se koristi u procesu eksploatacije nafte derivata celuloze, u tekućini za bušenje, tekućini za cementiranje, tekućini za frakturiranje i poboljšanju proizvodnje nafte, posebno u potrošnji tekućine za bušenje je veća, glavna filtracija uzlijetanja i slijetanja i viskozifikacija.

Hidroksietil celuloza se koristi u procesu bušenja, završetka i cementiranja kao stabilizator zgušnjavanja isplake. Zbog hidroksietil celuloze i natrijeve karboksimetil celuloze, guar guma u usporedbi s dobrim učinkom zgušnjavanja, suspenzijskim pijeskom, visokim sadržajem soli, dobrom otpornošću na toplinu i malim otporom, manjim gubitkom tekućine, slomljenim gumenim blokom, niskim karakteristikama ostataka, naširoko se koristi.

3.2 Graditeljstvo i industrija premaza

Dodatak mortu za građenje i žbukanje: natrijeva karboksimetil celuloza može se koristiti kao sredstvo za usporavanje, sredstvo za zadržavanje vode, zgušnjivač i vezivo, može se koristiti kao žbuka za dno i cementno dno od gipsa, disperzant za malter i materijal za izravnavanje tla, sredstvo za zadržavanje vode, zgušnjivač. To je vrsta posebnog dodatka mortu za zidanje i žbukanje za gazirane betonske blokove izrađene od karboksimetil celuloze, koji može poboljšati obradivost, zadržavanje vode i otpornost morta na pukotine i izbjeći pucanje i šupljinu zida od blokova.

Materijali za ukrašavanje građevinskih površina: Cao Mingqian i druga metil celuloza izrađena od vrste materijala za ukrašavanje građevinskih površina za zaštitu okoliša, njihov proizvodni proces je jednostavan, čist, može se koristiti za visokokvalitetne zidove, površine kamenih pločica, također se može koristiti za stupove , ukras površine tableta. Huang Jianping izrađen od karboksimetil celuloze je vrsta brtvila za keramičke pločice, koja ima snažnu snagu vezivanja, dobru sposobnost deformacije, ne stvara pukotine i ne otpada, dobar je vodootporan učinak, svijetle i šarene boje, s izvrsnim dekorativnim učinkom.

Primjena u premazima: Metil celuloza i hidroksietil celuloza mogu se koristiti kao stabilizator, zgušnjivač i sredstvo za zadržavanje vode za premaze od lateksa, osim toga, također se mogu koristiti kao sredstvo za raspršivanje, viskozifikator i sredstvo za stvaranje filma za obojene cementne premaze. Dodavanje celuloznog etera s odgovarajućim specifikacijama i viskoznošću u lateks boju može poboljšati konstrukcijsku izvedbu lateks boje, spriječiti prskanje, poboljšati stabilnost pri skladištenju i moć pokrivanja. Glavno područje potrošača u inozemstvu su premazi od lateksa, stoga proizvodi od celuloznog etera često postaju prvi izbor zgušnjivača boje od lateksa. Na primjer, modificirani metil hidroksietil celulozni eter može zadržati vodeću poziciju u zgušnjivaču lateks boje zbog svojih dobrih sveobuhvatnih svojstava. Na primjer, budući da celulozni eter ima jedinstvene karakteristike toplinskog gela i topljivost, otpornost na soli, otpornost na toplinu i ima odgovarajuću površinsku aktivnost, može se koristiti kao sredstvo za zadržavanje vode, sredstvo za suspenziju, emulgator, sredstvo za stvaranje filma, mazivo, vezivo i reološki dodatak .

3.3 Industrija papira

Aditivi za vlaženje papira: CMC se može koristiti kao sredstvo za dispergiranje vlakana i pojačivač papira, može se dodati pulpi, jer natrijeva karboksimetil celuloza i čestice pulpe i pakiranja imaju isti naboj, može povećati ujednačenost vlakana, poboljšati čvrstoću papir. Kao pojačalo koje se dodaje unutar papira, povećava suradnju između vlakana i može poboljšati vlačnu čvrstoću, otpornost na lomljenje, ravnomjernost papira i druge fizičke pokazatelje. Natrijeva karboksimetilceluloza također se može koristiti kao sredstvo za povećanje veličine u pulpi. Osim vlastitog stupnja klejenja, može se koristiti i kao zaštitno sredstvo za kolofonij, AKD i druga sredstva za klejenje. Kationski celulozni eter također se može koristiti kao pomoćni filtar za zadržavanje papira, poboljšava stopu zadržavanja finih vlakana i punila, također se može koristiti kao ojačanje papira.

Ljepilo za premazivanje: Koristi se za premazivanje obrade ljepila za premazivanje papira, može zamijeniti sir, dio lateksa, tako da tiskarska boja lako prodire, čisti rub. Također se može koristiti kao sredstvo za dispergiranje pigmenta, viskozifikator i stabilizator.

Sredstvo za povećanje veličine površine: natrijeva karboksimetil celuloza može se koristiti kao sredstvo za povećanje veličine površine papira, poboljšava površinsku čvrstoću papira, u usporedbi s trenutnom upotrebom polivinil alkohola, modificiranog škroba nakon što se površinska čvrstoća može povećati za oko 10%, doza se smanjuje za oko 30%. To je obećavajuće sredstvo za povećanje veličine površine za proizvodnju papira, a njegovu seriju novih sorti treba aktivno razvijati. Kationski celulozni eter ima bolju izvedbu dimenzioniranja površine od kationskog škroba, ne samo da može poboljšati čvrstoću površine papira, već također može poboljšati upijanje tinte papira, povećati učinak bojenja, također je obećavajuće sredstvo za dimenzioniranje površine.

3.4 Tekstilna industrija

U tekstilnoj industriji, celulozni eter može se koristiti kao sredstvo za oblikovanje veličine, sredstvo za izravnavanje i sredstvo za zgušnjavanje tekstilne pulpe.

Sredstvo za dimenzioniranje: celulozni eter kao što je natrijeva karboksimetil celuloza, hidroksietil karboksimetil celulozni eter, hidroksipropil karboksimetil celulozni eter i druge sorte mogu se koristiti kao agensi za dimenzioniranje, a nije ih lako pokvariti i kalupiti, tiskati i bojati, bez uklanjanja dimenzioniranja, promovirati boju koja može dobiti uniformu koloid u vodi.

Sredstvo za izravnavanje: može povećati hidrofilnu i osmotsku snagu boje, jer je promjena viskoznosti mala, lako se podešava razlika u boji; Kationski celulozni eter također ima učinak bojenja i bojanja.

Sredstvo za zgušnjavanje: natrijeva karboksimetil celuloza, hidroksietil karboksimetil celulozni eter, hidroksipropil karboksimetil celulozni eter mogu se koristiti kao sredstvo za zgušnjavanje kaše za tiskanje i bojanje, s malim ostatkom, visokim karakteristikama stope boje, klasa je vrlo potencijalnih tekstilnih aditiva.

3.5 Industrija kućanskih kemikalija

Stabilni viskozifikator: natrijeva metilceluloza u krutim praškastim proizvodima od sirovina ima stabilnost suspenzije disperzije, u tekućim ili emulzijskim kozmetičkim proizvodima zgušnjava, raspršuje, homogenizira i druge uloge. Može se koristiti kao stabilizator i viskozifikator.

Stabilizator za emulgiranje: napravite mast, emulgator za šampon, zgušnjivač i stabilizator. Natrijeva karboksimetil hidroksipropil celuloza može se koristiti kao stabilizator ljepila za pastu za zube, s dobrim tiksotropnim svojstvima, tako da pasta za zube ima dobru sposobnost oblikovanja, dugotrajnu deformaciju, ujednačen i delikatan okus. Otpornost na sol natrij karboksimetil hidroksipropil celuloze, otpornost na kiseline je superiorna, učinak je daleko bolji od karboksimetil celuloze, može se koristiti kao deterdžent u viskozatoru, sredstvo za sprječavanje nakupljanja prljavštine.

Disperzijski zgušnjivač: U proizvodnji deterdženta, opća uporaba natrijeve karboksimetil celuloze kao deterdženta za raspršivanje prljavštine, tekućeg deterdženta za zgušnjavanje i disperzanta.

3.6 Farmaceutska i prehrambena industrija

U farmaceutskoj industriji, hidroksipropil karboksimetil celuloza može se koristiti kao pomoćna tvar za lijekove, naširoko se koristi u pripravcima s kontroliranim otpuštanjem i produljenim otpuštanjem oralnog kostura lijeka, kao materijal za blokiranje otpuštanja za reguliranje otpuštanja lijekova, kao materijal za oblaganje, sredstvo za produljeno otpuštanje, pelete s produljenim otpuštanjem , kapsule s produženim oslobađanjem. Najviše se koristi metil karboksimetil celuloza, etil karboksimetil celuloza, kao što je MC često se koristi u proizvodnji tableta i kapsula ili tableta obloženih šećerom.

Kvalitetni stupanj celuloznog etera može se koristiti u prehrambenoj industriji, u raznim vrstama hrane je učinkovito sredstvo za zgušnjavanje, emulgator, stabilizator, pomoćna tvar, sredstvo za zadržavanje vode i sredstvo za mehaničko pjenjenje. Metil celuloza i hidroksipropil metil celuloza prepoznate su kao neškodljive metabolički inertne tvari. Karboksimetil celuloza visoke čistoće (99,5% ili više) može se dodati hrani, kao što su proizvodi od mlijeka i vrhnja, začini, džemovi, želei, limenke, stolni sirupi i pića. Čistoća od više od 90% karboksimetil celuloze može se koristiti u aspektima povezanim s hranom, kao što je primjena na prijevoz i skladištenje svježeg voća, plastična folija ima dobar učinak očuvanja, manje zagađenja, bez oštećenja, prednosti lake za mehaniziranu proizvodnju.

3.7 Optički i električni funkcionalni materijali

Stabilizator za zgušnjavanje elektrolita: zbog visoke čistoće celuloznog etera, dobre otpornosti na kiseline, otpornosti na soli, posebno željeza i sadržaja teških metala je nizak, tako da je koloid vrlo stabilan, pogodan za alkalne baterije, stabilizator za zgušnjavanje elektrolita od cink-manganske baterije.

Materijali s tekućim kristalima: Od 1976. godine, prvo otkriće hidroksipropil celuloze – tekuće kristalne faze vodenog sustava, pronađeno je u prikladnoj organskoj otopini, mnogi derivati ​​celuloze u visokim koncentracijama mogu tvoriti anizotropnu otopinu, na primjer, hidroksipropil celuloza i njezin acetat, propionat , benzoat, ftalat, acetiksietil celuloza, hidroksietil celuloza, itd. Osim što stvaraju koloidnu ionsku otopinu tekućeg kristala, neki esteri hidroksipropil celuloze također pokazuju ovo svojstvo.

Mnogi celulozni eteri pokazuju termotropna svojstva tekućih kristala. Acetil hidroksipropil celuloza formirala je termogeni kolesterični tekući kristal ispod 164 ℃. Acetoacetat hidroksipropil celuloza, trifluoroacetat hidroksipropil celuloza, hidroksipropil celuloza i njeni derivati, etil hidroksipropil celuloza, trimetilsilicceluloza i butildimetilsilicceluloza, heptil celuloza i butoksiletil celuloza, hidroksietil celuloza acetat itd., sve su pokazale termogene kolesterične tekuće kristale. Neki esteri celuloze kao što su celulozni benzoat, p-metoksibenzoat i p-metilbenzoat, celulozni heptanat mogu tvoriti termogene kolesterične tekuće kristale.

Električni izolacijski materijal: cijanoetil celuloza eterificirajuće sredstvo za akrilonitril, njegova visoka dielektrična konstanta, nizak koeficijent gubitka, može se koristiti kao matrica smole za fosfor i elektroluminiscentne svjetiljke i izolacija transformatora.

4. Završne riječi

Korištenje kemijske modifikacije za dobivanje derivata celuloze s posebnim funkcijama učinkovit je način za pronalaženje novih upotreba celuloze, najveće prirodne organske tvari na svijetu. Kao jedan od derivata celuloze, celulozni eter kao fiziološki neškodljivi polimerni materijali topljivi u vodi bez zagađenja zbog svojih izvrsnih svojstava koristi se u mnogim industrijama i imat će šire izglede za razvoj.