A cellulóz-éter jellemzői, előállítása és alkalmazása az iparban

Áttekintették a cellulóz-éter fajtáit, előállítási módjait, tulajdonságait és jellemzőit, valamint a cellulóz-éter kőolaj-, építőipar-, papír-, textil-, gyógyászat-, élelmiszer-, fotoelektromos anyagok és napi vegyiparban való alkalmazását. A cellulóz-éter-származékok néhány új, fejlődési kilátásokkal rendelkező változatát bevezették, és ezek alkalmazási lehetőségeit is megtekintették.

Kulcsszavak:cellulóz-éter; Teljesítmény; Alkalmazás; Cellulózszármazékok

A cellulóz egyfajta természetes polimer vegyület. Kémiai szerkezete egy poliszacharid makromolekula, amelynek alapgyűrűje vízmentes β-glükóz, mindegyik alapgyűrűn egy primer hidroxilcsoport és két szekunder hidroxilcsoport található. Kémiai módosítással cellulózszármazékok sorozata nyerhető, ezek közé tartozik a cellulóz-éter. A cellulóz-étert cellulóz és NaOH reakciójával állítják elő, majd a melléktermék só és a nátrium-cellulóz mosásával különféle funkcionális monomerekkel, például metán-kloriddal, etilén-oxiddal, propilén-oxiddal stb. étereznek. A cellulóz-éter a cellulóz fontos származéka, széles körben használható az orvostudományban és az egészségügyben, a napi vegyiparban, a papír-, az élelmiszer-, az orvostudományban, az építőiparban, az anyagiparban és más iparágakban. Ezért a cellulóz-éter fejlesztése és hasznosítása pozitív jelentőséggel bír a megújuló biomassza erőforrások átfogó hasznosítása, új anyagok és új technológiák fejlesztése szempontjából.

1. A cellulóz-éter osztályozása és előállítása

A cellulóz-éterek osztályozását általában négy kategóriába sorolják ionos tulajdonságaik szerint.

1.1 Nemionos cellulóz-éter

A nemionos cellulóz-éter főként cellulóz-alkil-éter, az előállítási módszer cellulóz és NaOH reakció, majd különféle funkcionális monomerek, például metán-klorid, etilén-oxid, propilén-oxid éterezési reakciója, majd a melléktermék mosása. sót és nátrium-cellulózt kapni. A fő metil-cellulóz-éter, metil-hidroxi-etil-cellulóz-éter, metil-hidroxi-propil-cellulóz-éter, hidroxi-etil-cellulóz-éter, ciano-etil-cellulóz-éter, hidroxi-butil-cellulóz-éter. Alkalmazása nagyon széles.

1.2 Anionos cellulóz-éter

Az anionos cellulóz-éter főként karboxi-metil-cellulóz-nátrium, karboxi-metil-hidroxi-etil-cellulóz-nátrium. Az előállítás módja cellulóz és NaOH reakciója, majd monoklór-ecetsavval vagy etilén-oxiddal, propilén-oxiddal éterezés, majd a melléktermék só és nátrium-cellulóz mosása.

1,3 kationos cellulóz-éter

A kationos cellulóz-éter főként 3 – klór – 2 – hidroxipropil-trimetil-ammónium-klorid cellulóz-éter. Az előállítás módja cellulóz és NaOH, majd a kationos éterezőszer 3 – klór – 2 – hidroxipropil-trimetil-ammónium-klorid vagy etilén-oxid, propilén-oxid reakciója éterező reakcióval együtt, majd a melléktermék só és nátrium mosása. cellulózt kapni.

1.4 Ikerionos cellulóz-éter

Az ikerionos cellulóz-éter molekulaláncában anionos és kationos csoportok is találhatók, az előállítás módja cellulóz és NaOH reakció, majd klór-ecetsav és kationos éterezőszerrel 3 – klór – 2 hidroxipropil-trimetil-ammónium-klorid éterezési reakció, majd mosás melléktermékként sót és nátrium-cellulózt kapunk.

2.a cellulóz-éter tulajdonságai és jellemzői

2.1 Megjelenés jellemzői

A cellulóz-éter általában fehér vagy tejfehér, íztelen, nem mérgező, folyékony rostos por, könnyen felszívja a nedvességet, vízben oldva átlátszó viszkózus, stabil kolloiddá válik.

2.2 Filmképződés és tapadás

A cellulóz-éter éterezése nagyban befolyásolja tulajdonságait, így oldhatóságát, filmképző képességét, kötési szilárdságát és sótoleranciáját. A cellulóz-éter nagy mechanikai szilárdsággal, rugalmassággal, hőállósággal és hidegállósággal rendelkezik, és jól kompatibilis különféle gyantákkal és lágyítókkal, felhasználható műanyagok, fóliák, lakkok, ragasztók, latexek és gyógyszerészeti bevonóanyagok gyártására.

2.3 Oldhatóság

Metil-cellulóz hideg vízben oldódik, forró vízben nem oldódik, de néhány szerves oldószerben is oldódik; Metil-hidroxi-etil-cellulóz hideg vízben oldódik, forró vízben és szerves oldószerekben nem oldódik. Ha azonban a metil-cellulóz és a metil-hidroxi-etil-cellulóz vizes oldatát melegítjük, a metil-cellulóz és a metil-hidroxi-etil-cellulóz kicsapódik. A metil-cellulóz 45-60 °C-on, míg a vegyes éterezett metil-hidroxi-etil-cellulóz 65-80 °C-on vált ki. Amikor a hőmérséklet csökken, a csapadék újra feloldódik.

A nátrium-hidroxi-etil-cellulóz és a karboxi-metil-hidroxi-etil-cellulóz bármilyen hőmérsékleten vízben oldódik, de szerves oldószerekben (néhány kivételtől eltekintve) nem oldódik.

2.4 Sűrítés

A cellulóz-étert kolloid formában oldják fel vízben, és viszkozitása a cellulóz-éter polimerizációs fokától függ. Az oldat hidratáló makromolekulákat tartalmaz. A makromolekulák összefonódása miatt az oldat áramlási viselkedése eltér a newtoni folyadékokétól, de a nyíróerők változásával változó viselkedést mutat. A cellulóz-éter makromolekuláris szerkezete miatt az oldat viszkozitása a koncentráció növekedésével gyorsan növekszik, a hőmérséklet emelkedésével pedig gyorsan csökken.

2.5 Lebonthatóság

A vizes fázisban cellulóz-étert használnak. Amíg víz van jelen, baktériumok szaporodnak. A baktériumok növekedése enzim baktériumok termeléséhez vezet. Az enzimbaktériumok a cellulóz-éter melletti szubsztituálatlan, dehidratált glükóz egységkötést megszakították, és a polimer molekulatömege csökkent. Ezért, ha a cellulóz-éter vizes oldatát hosszabb ideig kell tartósítani, tartósítószert kell hozzáadni, még akkor is, ha antibakteriális cellulóz-étert használnak.

3.a cellulóz-éter alkalmazása az iparban

3.1 Kőolajipar

A nátrium-karboximetil-cellulózt főként a kőolaj kitermelésében használják. Iszap gyártásánál használják a viszkozitás növelésére és a vízveszteség csökkentésére. Ellenáll a különféle oldható sószennyezésnek, és javítja az olaj visszanyerési sebességét.

A nátrium-karboxi-metil-hidroxi-propil-cellulóz és a nátrium-karboxi-metil-hidroxi-etil-cellulóz egyfajta jobb fúróiszap-kezelő szer és folyékony anyagok előkészítése, magas pépesítési sebesség, sóállóság, kalciumállóság, jó viszkozitási képesség, hőmérséklet-állóság (160 ℃). Alkalmas édesvíz, tengervíz és telített sós vizes fúrófolyadék készítésére, a kalcium-klorid súlya alatt különféle sűrűségű (103 ~ 1279 / cm3) fúrófolyadékba keverhető, és bizonyos viszkozitású és alacsony szűrésűvé tehető. kapacitása, viszkozitása és szűrőképessége jobb, mint a hidroxi-etil-cellulóz, jó olajtermelési adalék. A nátrium-karboxi-metil-cellulózt széles körben használják a cellulózszármazékok kőolaj-kitermelésének folyamatában, fúrófolyadékban, cementáló folyadékban, repesztőfolyadékban és javítja az olajtermelést, különösen a fúrófolyadék fogyasztása nagyobb, a fő felszállási és leszállási szűrés és viszkozizálás.

A hidroxi-etil-cellulózt a fúrás, a befejezés és a cementezés során használják iszapsűrítő stabilizátorként. Mivel a hidroxi-etil-cellulóz és nátrium-karboxi-metil-cellulóz, a guargumi a jó sűrítő hatáshoz képest, a szuszpenziós homok, a magas sótartalom, a jó hőállóság és a kis ellenállás, a kisebb folyadékveszteség, a törött gumitömb, az alacsony maradékanyag-jellemzők széles körben használatos.

3.2 Építőipar és bevonatipar

Épületépítési és vakolathabarcs adalékanyag: nátrium-karboximetil-cellulóz használható késleltetőként, vízmegtartó anyagként, sűrítőként és kötőanyagként, használható gipsz aljzat és cement alj vakolatként, habarcs és talajkiegyenlítő anyag diszpergáló, vízvisszatartó szer, sűrítő. Ez egyfajta speciális falazó- és vakolathabarcs-adalékanyag karboximetil-cellulózból készült pórusbeton tömbökhöz, amely javíthatja a habarcs bedolgozhatóságát, víz- és repedésállóságát, valamint elkerülheti a tömbfal repedését, üregesedését.

Épületfelület dekorációs anyagok: Cao Mingqian és más metil-cellulóz, amely egyfajta környezetvédelmi épületfelületi dekorációs anyagokból készült, gyártási folyamata egyszerű, tiszta, kiváló minőségű falra, kőlapok felületére használható, oszlopokhoz is használható , tablet felületi dekoráció. A karboxi-metil-cellulózból készült Huang Jianping egyfajta kerámia csempe tömítőanyag, amely erős kötőerővel, jó deformációs képességgel rendelkezik, nem okoz repedéseket és leesik, jó vízálló hatású, élénk és színes színű, kiváló dekoratív hatással.

Felhasználás bevonatokban: A metil-cellulóz és a hidroxi-etil-cellulóz stabilizátorként, sűrítőként és vízmegtartó anyagként használható latexbevonatokhoz, emellett diszpergálószerként, viszkozitásnövelőként és filmképző anyagként is használható színes cementbevonatokhoz. Megfelelő specifikációjú és viszkozitású cellulóz-éter hozzáadása a latexfestékhez javíthatja a latexfesték szerkezeti teljesítményét, megakadályozhatja a fröcskölést, javíthatja a tárolási stabilitást és a fedőképességet. A fő fogyasztói terület külföldön a latex bevonatok, ezért a cellulóz-éter termékek gyakran válnak a latex festéksűrítő első számú választásává. Például a módosított metil-hidroxi-etil-cellulóz-éter jó átfogó tulajdonságai miatt megőrizheti vezető pozícióját a latexfestékek sűrítőjében. Például, mivel a cellulóz-éter egyedi termikus géljellemzőkkel és oldhatósággal, sóállósággal, hőállósággal és megfelelő felületi aktivitással rendelkezik, használható vízmegtartó szerként, szuszpendálószerként, emulgeálószerként, filmképző anyagként, kenőanyagként, kötőanyagként és reológiai módosítóként. .

3.3 Papíripar

Papírnedves adalékok: A CMC használható rostdiszpergálóként és papírfokozóként, hozzáadható a péphez, mert a nátrium-karboxi-metil-cellulóz és a cellulóz és a csomagoló részecskék azonos töltésűek, növelheti a szál egyenletességét, javíthatja a szál szilárdságát. papír. A papír belsejében hozzáadott erősítőként növeli a szálak közötti kötési együttműködést, és javíthatja a szakítószilárdságot, a törésállóságot, a papír egyenletességét és egyéb fizikai mutatókat. A nátrium-karboxi-metil-cellulóz enyvezőszerként is használható a pépben. Saját méretezési fokozata mellett gyanta, AKD és egyéb enyvezőszerek védőanyagaként is használható. A kationos cellulóz-éter papírvisszatartást segítő szűrőként is használható, javítja a finom rostok és a töltőanyag visszatartási arányát, valamint papírerősítőként is használható.

Bevonat ragasztó: Papírbevonat ragasztó bevonására használják, helyettesítheti a sajtot, a latex egy részét, így a nyomdafesték könnyen áthatol, tiszta él. Használható pigment diszpergálószerként, viszkozitásnövelőként és stabilizátorként is.

Felületi enyvezőszer: A nátrium-karboxi-metil-cellulóz használható papír felületi enyvezőként, javítja a papír felületi szilárdságát a polivinil-alkohol jelenlegi használatához képest, a módosított keményítő a felületi szilárdság körülbelül 10% -kal növelhető, az adagolás csökken körülbelül 30%-kal. Ígéretes felületi enyvező a papírgyártásban, új fajtáinak sorozatát aktívan kell fejleszteni. A kationos cellulóz-éter jobb felületi méretezési teljesítményt nyújt, mint a kationos keményítő, nemcsak a papír felületi szilárdságát javíthatja, hanem javíthatja a papír tintafelszívódását, növelheti a színező hatást, és ígéretes felületi enyvezőszer is.

3.4 Textilipar

A textiliparban a cellulóz-éter enyvező-, kiegyenlítő- és sűrítőanyagként használható textilpéphez.

Enmetezőszer: cellulóz-éter, például nátrium-karboxi-metil-cellulóz, hidroxi-etil-karboxi-metil-cellulóz-éter, hidroxi-propil-karboxi-metil-cellulóz-éter és más fajták használhatók enyvezőszerként, és nem könnyen ronthatók és penészesíthetők, nyomtatás és festés dezírálás nélkül, elősegítő festék egyenletes kolloid vízben.

Kiegyenlítő szer: fokozhatja a festék hidrofil és ozmotikus erejét, mivel a viszkozitásváltozás kicsi, könnyen beállítható a színkülönbség; A kationos cellulóz-éternek színező és színező hatása is van.

Sűrítőszer: nátrium-karboxi-metil-cellulóz, hidroxi-etil-karboxi-metil-cellulóz-éter, hidroxi-propil-karboxi-metil-cellulóz-éter nyomó- és festőszuszpenziós sűrítőszerként használható, kis maradékanyaggal, nagy színarányú jellemzőkkel, a nagyon potenciális textiladalékok osztálya.

3.5 Háztartási vegyipar

Stabil viszkozizáló: A nátrium-metil-cellulóz szilárd por alapanyagú paszta termékekben diszperziós szuszpenziós stabilitást, folyékony vagy emulziós kozmetikumokban sűrítő, diszpergáló, homogenizáló és egyéb szerepet játszik. Stabilizátorként és viszkozitásnövelőként is használható.

Emulgeáló stabilizátor: do kenőcs, sampon emulgeálószer, sűrítőszer és stabilizátor. A nátrium-karboxi-metil-hidroxi-propil-cellulóz fogkrém-ragasztó-stabilizátorként használható, jó tixotróp tulajdonságokkal, így a fogkrém jó formázhatósággal, hosszú távú deformációval, egyenletes és finom ízzel rendelkezik. Nátrium-karboxi-metil-hidroxi-propil-cellulóz-sóval szembeni ellenállás, savállóság jobb, a hatás sokkal jobb, mint a karboxi-metil-cellulóz, használható mosószerként a viszkozizálószerben, szennyeződés-tapadást gátló szer.

Diszperziós sűrítő: A mosószergyártásban a nátrium-karboxi-metil-cellulóz általános alkalmazása detergens mosószer szennyeződés-diszpergálóként, folyékony mosószer sűrítőként és diszpergálószerként.

3.6 Gyógyszer- és élelmiszeripar

A gyógyszeriparban a hidroxi-propil-karboxi-metil-cellulóz gyógyszer-segédanyagként, széles körben alkalmazható orális gyógyszerváz szabályozott felszabadulású és késleltetett hatóanyag-leadású készítményekben, hatóanyag-felszabadulást gátló anyagként a gyógyszerek felszabadulásának szabályozására, bevonóanyagként késleltetett hatóanyag-leadású anyagként, késleltetett hatóanyag-leadású pelletként. , nyújtott hatóanyag-leadású kapszulák. A legszélesebb körben használt metil-karboxi-metil-cellulóz, etil-karboxi-metil-cellulóz, például az MC-t gyakran használják tabletták és kapszulák, vagy bevont cukorbevonatú tabletták gyártásához.

A minőségi cellulóz-éter élelmiszeriparban használható, számos élelmiszerben hatékony sűrítő, emulgeáló, stabilizáló, segédanyag, vízmegtartó és mechanikai habképző. A metil-cellulózt és a hidroxi-propil-metil-cellulózt nem káros anyagcsere-inert anyagokként ismerték el. Nagy tisztaságú (99,5%-os vagy nagyobb tisztaságú) karboxi-metil-cellulóz hozzáadható élelmiszerekhez, például tej- és tejszíntermékekhez, fűszerekhez, lekvárokhoz, zselékhez, dobozokhoz, asztali szirupokhoz és italokhoz. A több mint 90% -os karboximetil-cellulóz tisztasága élelmiszerrel kapcsolatos szempontok szerint használható, például friss gyümölcs szállítására és tárolására, a műanyag fólia jó tartósító hatással rendelkezik, kevesebb a szennyezés, nincs sérülés, könnyen gépesíthető termelési előnyök.

3.7 Optikai és elektromos funkcionális anyagok

Elektrolit sűrítő stabilizátor: a cellulóz éter nagy tisztasága miatt jó savállóság, sóállóság, főleg vas és nehézfém tartalom alacsony, így a kolloid nagyon stabil, alkalmas alkáli elemhez, cink-mangán akkumulátor elektrolit sűrítő stabilizátorhoz.

Folyadékkristályos anyagok: 1976 óta a hidroxi-propil-cellulóz első felfedezése – vízrendszerű folyadékkristályos fázis, megfelelő szerves oldatban, számos cellulózszármazék nagy koncentrációban anizotróp oldatot képezhet, például a hidroxi-propil-cellulóz és acetátja, propionátja. benzoát, ftalát, acetil-oxi-etil-cellulóz, hidroxi-etil-cellulóz stb. Amellett, hogy kolloid ionos folyadékkristály-oldatot képeznek, a hidroxi-propil-cellulóz egyes észterei is ezt a tulajdonságot mutatják.

Sok cellulóz-éter termotróp folyadékkristályos tulajdonságokkal rendelkezik. Az acetil-hidroxi-propil-cellulóz termogén koleszterikus folyadékkristályt képez 164 ℃ alatt. Acetoacetát hidroxi-propil-cellulóz, trifluor-acetát-hidroxi-propil-cellulóz, hidroxi-propil-cellulóz és származékai, etil-hidroxi-propil-cellulóz, trimetil-szilícium-cellulóz és butil-dimetil-szilícium-cellulóz, heptil-cellulóz és butoxi-etil-cellulóz, hidroxi-etil-cellulóz, stb. folyékony kristály-acetát. Egyes cellulóz-észterek, például cellulóz-benzoát, p-metoxi-benzoát és p-metil-benzoát, cellulóz-heptanát termogenikus koleszterikus folyadékkristályokat képezhetnek.

Elektromos szigetelőanyag: ciano-etil-cellulóz akrilnitril éterező szer, nagy dielektromos állandója, alacsony veszteségi együtthatója, használható foszfor- és elektrolumineszcens lámpák gyantamátrixaként és transzformátor szigeteléseként.

4. Záró megjegyzések

A speciális funkciójú cellulózszármazékok kémiai módosítása hatékony módja annak, hogy új felhasználási módokat találjunk a cellulóznak, a világ legnagyobb természetes szerves anyagának. A cellulóz-származékok egyikeként a cellulóz-étert, például a fiziológiásan ártalmatlan, szennyeződésmentes vízoldható polimer anyagokat kiváló tulajdonságai miatt számos iparágban alkalmazták, és szélesebb fejlődési perspektívák lesznek.