Cellulóz-éter a papíriparban

Ez a cikk bemutatja a cellulóz-éterek típusait, előállítási módszereit, teljesítményjellemzőit és alkalmazási állapotát a papírgyártásban, bemutatja a cellulóz-éterek néhány új fajtáját fejlesztési kilátásokkal, valamint bemutatja alkalmazásukat és fejlesztési irányukat a papírgyártásban.

Kulcsszavak:cellulóz-éter; teljesítmény; papíripar

A cellulóz természetes polimer vegyület, kémiai szerkezete vízmentes poliszacharid makromolekula.β-glükóz mint alapgyűrű, és minden bázisgyűrűnek van egy primer hidroxilcsoportja és egy szekunder hidroxilcsoportja. Kémiai módosításával cellulózszármazékok sorozata nyerhető. A cellulóz-éter előállítási módja az, hogy cellulózt NaOH-val reagáltatnak, majd éterezési reakciót hajtanak végre különféle funkcionális reagensekkel, például metil-kloriddal, etilén-oxiddal, propilén-oxiddal stb., majd mossák a melléktermék sót és némi cellulóz-nátriumot. a terméket. A cellulóz-éter a cellulóz egyik fontos származéka, amely széles körben alkalmazható az orvostudományban és a higiéniában, a napi vegyiparban, a papírgyártásban, az élelmiszeriparban, az orvostudományban, az építőiparban, az anyagiparban és más iparágakban. Az elmúlt években a külföldi országok nagy jelentőséget tulajdonítottak kutatásának, számos eredményt értek el az alkalmazott alapkutatások, az alkalmazott gyakorlati hatások és az előkészítés terén. Az elmúlt években Kínában néhány ember fokozatosan elkezdett bekapcsolódni ennek a szempontnak a kutatásába, és kezdetben a termelési gyakorlatban értek el eredményeket. Ezért a cellulóz-éter fejlesztése és hasznosítása nagyon fontos szerepet játszik a megújuló biológiai erőforrások átfogó hasznosításában, a papír minőségének és teljesítményének javításában. Ez egy új típusú papírgyártási adalékanyag, amelyet érdemes fejleszteni.

1. A cellulózéterek osztályozása és előállítási módszerei

A cellulóz-éterek osztályozását általában 4 kategóriába sorolják ionosságuk szerint.

1.1 Nemionos cellulóz-éter

A nemionos cellulóz-éter főként cellulóz-alkil-éter, és előállítási módja a cellulóz NaOH-val történő reagáltatása, majd az éterezési reakció végrehajtása különböző funkcionális monomerekkel, például monoklór-metánnal, etilén-oxiddal, propilén-oxiddal stb., majd mosással nyerik ki. a melléktermék sót és a cellulóz-nátriumot, elsősorban a metil-cellulóz-étert, a metil-hidroxi-etil-cellulóz-étert, a metil-hidroxi-propil-cellulóz-étert, a hidroxi-etil-cellulóz-étert, a ciano-etil-cellulóz-étert és a hidroxi-butil-cellulóz-étert széles körben alkalmaznak.

1.2 Anionos cellulóz-éter

Az anionos cellulóz-éterek főként nátrium-karboxi-metil-cellulóz és nátrium-karboxi-metil-hidroxi-etil-cellulóz. Az előállítás módja szerint a cellulózt NaOH-val reagáltatják, majd az étert klór-ecetsavval, etilén-oxiddal és propilén-oxiddal reagáltatják. Kémiai reakció, majd a melléktermék só és nátrium-cellulóz mosásával nyerik.

1.3 Kationos cellulóz-éter

Kationos A cellulóz-éterek főként a 3-klór-2-hidroxi-propil-trimetil-ammónium-klorid-cellulóz-étert tartalmazzák, amelyet úgy állítanak elő, hogy cellulózt NaOH-val reagáltatnak, majd kationos éterezőszerrel reagáltatnak 3-klór-2-hidroxi-propil-trimetil-ammónium-kloriddal vagy éterezési reakciót etilén-oxiddal és propilén-oxiddal. majd a melléktermék só és nátrium-cellulóz mosásával nyerik.

1.4 Ikerionos cellulóz-éter

Az ikerionos cellulóz-éter molekulalánca anionos és kationos csoportokat is tartalmaz. Előállítási módja a cellulóz NaOH-val, majd monoklór-ecetsavval és kationos éterezőszerrel történő reagáltatása. A 3-klór-2-hidroxi-propil-trimetil-ammónium-kloridot éterezik, majd a melléktermék só és nátrium-cellulóz mosásával nyerik.

2. A cellulóz-éter teljesítménye és jellemzői

2.1 Filmképződés és tapadás

A cellulóz-éter éterezése nagyban befolyásolja annak jellemzőit és tulajdonságait, így az oldhatóságot, a filmképző képességet, a kötésszilárdságot és a sóállóságot. A cellulóz-éter nagy mechanikai szilárdsággal, rugalmassággal, hőállósággal és hidegállósággal rendelkezik, jól kompatibilis a különböző gyantákkal és lágyítókkal, és felhasználható műanyagok, fóliák, lakkok, ragasztók, latexek és gyógyszeres bevonóanyagok stb.

2.2 Oldhatóság

A cellulóz-éter jó vízoldékonysággal rendelkezik a polihidroxil-csoportok jelenlétének köszönhetően, és a különböző szubsztituensek szerint eltérő oldószer-szelektivitással rendelkezik a szerves oldószerekkel szemben. A metil-cellulóz hideg vízben oldódik, forró vízben nem oldódik, és néhány oldószerben is oldódik; A metil-hidroxi-etil-cellulóz hideg vízben oldódik, forró vízben és szerves oldószerekben nem oldódik. Ha azonban a metil-cellulóz és metil-hidroxi-etil-cellulóz vizes oldatát melegítjük, a metil-cellulóz és a metil-hidroxi-etil-cellulóz kicsapódik. A metil-cellulózt 45-60 °C-on kicsapjuk°C-on, míg a vegyes éterezett metil-hidroxi-etil-cellulóz kicsapási hőmérsékletét 65-80 °C-ra emeljük.°C. Amikor a hőmérsékletet csökkentjük, a csapadék újra feloldódik. A hidroxi-etil-cellulóz és a nátrium-karboxi-metil-cellulóz bármilyen hőmérsékleten vízben oldódik, és szerves oldószerekben (néhány kivételtől eltekintve) nem oldódik. Ezt a tulajdonságot kihasználva különféle olajtaszító szerek és oldható filmanyagok készíthetők.

2.3 Sűrítés

A cellulóz-étert vízben oldják kolloid formájában, viszkozitása a cellulóz-éter polimerizációs fokától függ, és az oldat hidratált makromolekulákat tartalmaz. A makromolekulák összefonódása miatt az oldatok áramlási viselkedése eltér a newtoni folyadékokétól, de nyíróerő hatására változó viselkedést mutat. A cellulóz-éter makromolekuláris szerkezete miatt az oldat viszkozitása a koncentráció növekedésével gyorsan növekszik, a hőmérséklet emelkedésével pedig gyorsan csökken. Jellemzői szerint a cellulóz-éterek, például a karboxi-metil-cellulóz és a hidroxi-etil-cellulóz használhatók napi vegyszerek sűrítőanyagaként, papírbevonatok vízmegtartó anyagaként, építészeti bevonatok sűrítőjeként.

2.4 Lebonthatóság

Amikor a cellulóz-étert feloldjuk a vízfázisban, baktériumok szaporodnak, és a baktériumok növekedése enzimbaktériumok termelődéséhez vezet. Az enzim felbontja a cellulóz-éter melletti szubsztituálatlan anhidroglükóz egységkötéseket, csökkentve a polimer relatív molekulatömegét. Ezért, ha a cellulóz-éteres vizes oldatot hosszabb ideig kell tárolni, tartósítószert kell hozzáadni, és bizonyos antiszeptikus intézkedéseket kell tenni az antibakteriális tulajdonságú cellulóz-éterek esetében is.

3. Cellulóz-éter alkalmazása a papíriparban

3.1 Papírerősítő szer

Például a CMC használható száldiszpergálószerként és papírerősítő szerként, amelyet a péphez adhatunk. Mivel a nátrium-karboximetil-cellulóz töltése megegyezik a pép és a töltőanyag részecskéivel, növelheti a szál egyenletességét. A szálak közötti kötési hatás javítható, és a fizikai mutatók, például a szakítószilárdság, a szakítószilárdság és a papír egyenletessége javítható. Például Longzhu és mások 100%-ban fehérített szulfitos pépet, 20% talkumot, 1% diszpergált gyantaragasztót használnak, a pH-értéket alumínium-szulfáttal 4,5-re állítják, és magasabb viszkozitású CMC-t (viszkozitás 800-1200MPA.S) használnak. a helyettesítés értéke 0,6. Látható, hogy a CMC javíthatja a papír száraz szilárdságát és javíthatja a méretezési fokát is.

3.2 Felületi ragasztószer

A nátrium-karboxi-metil-cellulóz papír felületi enyvezőszerként használható a papír felületi szilárdságának javítására. Alkalmazási hatása a polivinil-alkohol és a módosított keményítő enyvezőszer jelenlegi használatához képest körülbelül 10%-kal növelheti a felületi szilárdságot, és körülbelül 30%-kal csökkenthető az adagolás. Nagyon ígéretes felületi enyvező a papírgyártásban, és ezt az új fajtát aktívan fejleszteni kell. A kationos cellulóz-éter jobb felületi méretezési teljesítményt nyújt, mint a kationos keményítő. Nemcsak a papír felületi szilárdságát javítja, hanem javítja a papír tintaabszorpciós teljesítményét és növeli a festési hatást. Ígéretes felületi enyvező szer is. Mo Lihuan és mások nátrium-karboxi-metil-cellulózt és oxidált keményítőt használtak papír és karton felületi méretezési vizsgálatához. Az eredmények azt mutatják, hogy a CMC ideális felületméretező hatással rendelkezik.

A metil-karboxi-metil-cellulóz-nátrium bizonyos enyvezőképességgel rendelkezik, és a karboxi-metil-cellulóz-nátrium pép enyvezőszerként használható. A kationos cellulóz-éter a saját enyvezési fokán kívül papírgyártási retenciós segédanyagként is használható Szűrőként, javítja a finom szálak és töltőanyagok visszatartási arányát, valamint papírerősítő szerként is használható.

3.3 Emulzióstabilizátor

A cellulóz-étert széles körben alkalmazzák az emulziókészítésben, mivel jó sűrítő hatása vizes oldatban, ami növelheti az emulziós diszperziós közeg viszkozitását, és megakadályozza az emulzió kicsapódását és rétegződését. Ilyen például a nátrium-karboxi-metil-cellulóz, hidroxi-etil-cellulóz-éter, hidroxi-propil-cellulóz-éter stb. használható stabilizátorként és védőanyagként anionos diszpergált gyantagumihoz, kationos cellulóz-éterhez, hidroxi-etil-cellulóz-éterhez, hidroxi-propil-cellulóz-éterhez stb. Alap-cellulóz-éter éter stb. is használható kationos diszperz gyantagumi, AKD, ASA és más enyvezőszerek védőanyagaként. Longzhu et al. 100% fehérített szulfit fapép, 20% talkum, 1% diszpergált gyanta ragasztót használt, a pH-értéket alumínium-szulfáttal 4,5-re állította be, és nagyobb viszkozitású CMC-t (800-12000MPA.S viszkozitás) használt. A behelyettesítés mértéke 0,6, és a belső méretezésre szolgál. Az eredményekből látható, hogy a CMC-t tartalmazó gyantagumi méretezési foka nyilvánvalóan javult, a gyanta emulzió stabilitása jó, és a gumianyag visszatartási rátája is magas.

3.4 Bevonó vízvisszatartó szer

Papírbevonó kötőanyag bevonására és feldolgozására használják, ciano-etil-cellulóz, hidroxi-etil-cellulóz stb. helyettesítheti a kazeint és a latex egy részét, így a nyomdafesték könnyen áthatol és a szélei tiszták. A karboxi-metil-cellulóz és a hidroxi-etil-karboxi-metil-cellulóz-éter pigment diszpergálószerként, sűrítőanyagként, vízvisszatartó szerként és stabilizátorként használható. Például a bevonatos papírbevonatok készítésénél vízmegtartó szerként használt karboxi-metil-cellulóz mennyisége 1-2%.

4. A papíriparban használt cellulóz-éter fejlesztési iránya

A speciális funkciójú cellulózszármazékok kémiai módosításának alkalmazása hatékony módja a világ legnagyobb természetes szervesanyag-cellulóz-hozamának új felhasználási módjainak. Sokféle cellulózszármazék és sokféle funkció létezik, a cellulóz-étereket pedig kiváló teljesítményüknek köszönhetően számos iparágban alkalmazták. A papíripar igényeinek kielégítése érdekében a cellulóz-éter fejlesztése során a következő trendekre kell figyelni:

(1) Különféle, papíripari felhasználásra alkalmas cellulóz-éter-specifikációjú termékek kifejlesztése, például különböző helyettesítési fokú, különböző viszkozitású és eltérő relatív molekulatömegű sorozattermékek, a különböző papírfajták gyártása során történő kiválasztásra.

(2) Fokozni kell a cellulóz-éterek új fajtáinak kifejlesztését, mint például a papírgyártásban retenciós és vízelvezetési segédanyagokra alkalmas kationos cellulóz-éterek, felületi enyvezőszerek és ikerionos cellulóz-éterek, amelyek a bevonat latex ciano-etil-cellulóz-éter helyettesítésére használhatók erősítőszerként. és hasonlók kötőanyagként.

(3) A cellulóz-éter előállítási eljárásával és új előállítási módszerével kapcsolatos kutatások erősítése, különös tekintettel a költségcsökkentésre és az eljárás egyszerűsítésére.

(4) A cellulózéterek tulajdonságainak, különösen a különböző cellulózéterek filmképző, kötő- és sűrítő tulajdonságainak kutatásának erősítése, valamint a cellulóz-éterek papírgyártásban való felhasználásával kapcsolatos elméleti kutatások erősítése.