Ցելյուլոզային Եթեր թղթի արդյունաբերության մեջ

Այս հոդվածը ներկայացնում է թղթի արտադրության արդյունաբերության մեջ ցելյուլոզային եթերների տեսակները, պատրաստման մեթոդները, կատարողականի բնութագրերը և կիրառման կարգավիճակը, ներկայացնում է ցելյուլոզային եթերների որոշ նոր տեսակներ՝ զարգացման հեռանկարներով և քննարկում դրանց կիրառման և զարգացման միտումը թղթի արտադրության մեջ:

Բանալի բառեր:ցելյուլոզային եթեր; կատարում; թղթի արդյունաբերություն

Ցելյուլոզը բնական պոլիմերային միացություն է, նրա քիմիական կառուցվածքը անջուրով պոլիսախարիդային մակրոմոլեկուլ էβ- գլյուկոզան որպես բազային օղակ, և յուրաքանչյուր բազային օղակ ունի առաջնային հիդրօքսիլ խումբ և երկրորդային հիդրօքսիլ խումբ: Նրա քիմիական փոփոխության միջոցով կարելի է ձեռք բերել ցելյուլոզայի մի շարք ածանցյալներ։ Ցելյուլոզային եթերի պատրաստման մեթոդն է ցելյուլոզը NaOH-ի հետ փոխազդեցությունը, այնուհետև եթերիֆիկացման ռեակցիան իրականացվում է տարբեր ֆունկցիոնալ ռեակտիվներով, ինչպիսիք են մեթիլքլորիդը, էթիլենի օքսիդը, պրոպիլեն օքսիդը և այլն, այնուհետև լվանալ ենթամթերքի աղը և բջջանյութի որոշ նատրիումը՝ ստանալու համար: ապրանքը։ Ցելյուլոզային եթերը ցելյուլոզայի կարևոր ածանցյալներից է, որը կարող է լայնորեն օգտագործվել բժշկության և հիգիենայի, ամենօրյա քիմիական արդյունաբերության, թղթի արտադրության, սննդի, բժշկության, շինարարության, նյութերի և այլ ոլորտներում: Վերջին տարիներին արտասահմանյան երկրները մեծ նշանակություն են տվել դրա հետազոտություններին, և բազմաթիվ ձեռքբերումներ են գրանցվել կիրառական հիմնարար հետազոտությունների, կիրառական գործնական էֆեկտների և պատրաստման ոլորտներում։ Վերջին տարիներին Չինաստանում որոշ մարդիկ աստիճանաբար սկսել են ներգրավվել այս ասպեկտի հետազոտության մեջ և ի սկզբանե որոշակի արդյունքների են հասել արտադրական պրակտիկայում: Հետևաբար, ցելյուլոզային եթերի զարգացումն ու օգտագործումը շատ կարևոր դեր է խաղում վերականգնվող կենսաբանական ռեսուրսների համապարփակ օգտագործման և թղթի որակի և կատարողականի բարելավման գործում: Սա թղթի արտադրության հավելումների նոր տեսակ է, որն արժե մշակել։

1. Ցելյուլոզային եթերների դասակարգում և պատրաստման մեթոդներ

Ցելյուլոզային եթերների դասակարգումը ըստ իոնականության ընդհանուր առմամբ բաժանվում է 4 կատեգորիայի.

1.1 Ոչ նիոնային ցելյուլոզային եթեր

Ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերը հիմնականում ցելյուլոզային ալկիլ էթերն է, և դրա պատրաստման եղանակն է ցելյուլոզայի արձագանքումը NaOH-ի հետ, այնուհետև եթերիֆիկացման ռեակցիան իրականացվում է տարբեր ֆունկցիոնալ մոնոմերների հետ, ինչպիսիք են մոնոքլորմեթանը, էթիլենի օքսիդը, պրոպիլեն օքսիդը և այլն, և այնուհետև ստացվում է լվանալով: Ենթամթերքի աղը և բջջանյութի նատրիումը, հիմնականում ներառյալ մեթիլցելյուլոզային եթերը, մեթիլ հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթերը, մեթիլ հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզային եթերը, հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթերը, ցիանոէթիլ ցելյուլոզային եթերը և հիդրօքսիբութիլ ցելյուլոզային եթերը, լայնորեն օգտագործվում են:

1.2 Անիոնային ցելյուլոզային եթեր

Անիոնային ցելյուլոզային եթերներն են հիմնականում նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը և նատրիումի կարբոքսիմեթիլ հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզը։ Պատրաստման մեթոդը բջջանյութի արձագանքումն է NaOH-ի հետ, այնուհետև եթերը քլորաքացախաթթվի, էթիլենի օքսիդի և պրոպիլեն օքսիդի հետ: Քիմիական ռեակցիա, այնուհետև ստացվում է ենթամթերքի աղով և նատրիումի ցելյուլոզով լվանալով:

1.3 Կատիոնային ցելյուլոզային եթեր

Կատիոնային Ցելյուլոզային եթերները հիմնականում ներառում են 3-քլոր-2-հիդրօքսիպրոպիլտրիմեթիլամոնիումի քլորիդ ցելյուլոզային եթերը, որը պատրաստվում է ցելյուլոզը NaOH-ի հետ փոխազդելով, այնուհետև փոխազդելով կատիոնային եթերիֆիկացնող նյութի հետ՝ 3-քլոր-2-հիդրօքսիպրոպիլ Տրիմեթիլ ամոնիումի քլորիդով և պրոպրոպիլենային ռեակցիայով։ և այնուհետև ստացվում է կողմնակի արտադրանքի աղի և նատրիումի ցելյուլոզայի լվացման միջոցով:

1.4 Ցվիտերիոնային Ցելյուլոզային Եթեր

Ցվիտերիոնային ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլային շղթան ունի և՛ անիոնային խմբեր, և՛ կատիոնային խմբեր: Դրա պատրաստման մեթոդն է՝ ցելյուլոզը NaOH-ի հետ հակազդելն է, այնուհետև արձագանքել մոնոքլորքացախաթթվի և կատիոնային եթերիֆիկացման գործակալի հետ։

2. Ցելյուլոզային եթերի կատարումը և բնութագրերը

2.1 Ֆիլմի ձևավորում և կպչում

Ցելյուլոզային եթերի եթերիֆիկացումը մեծ ազդեցություն ունի դրա բնութագրերի և հատկությունների վրա, ինչպիսիք են լուծելիությունը, թաղանթ ձևավորելու ունակությունը, կապի ամրությունը և աղի դիմադրությունը: Ցելյուլոզային եթերն ունի բարձր մեխանիկական ուժ, ճկունություն, ջերմակայունություն և սառը դիմադրություն և լավ համատեղելիություն ունի տարբեր խեժերի և պլաստիկացնող նյութերի հետ և կարող է օգտագործվել պլաստմասսա, ֆիլմեր, լաքեր, սոսինձներ, լատեքս և թմրանյութերի ծածկման նյութեր և այլն պատրաստելու համար:

2.2 Լուծելիություն

Ցելյուլոզային եթերը լավ լուծելիություն ունի ջրի մեջ՝ շնորհիվ պոլիհիդրոքսիլ խմբերի առկայության, և ունի տարբեր լուծիչների ընտրողականություն օրգանական լուծիչների համար՝ ըստ տարբեր փոխարինողների։ Մեթիլցելյուլոզը լուծելի է սառը ջրում, անլուծելի է տաք ջրում, ինչպես նաև լուծելի է որոշ լուծիչների մեջ. մեթիլ հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզը լուծելի է սառը ջրում, չի լուծվում տաք ջրում և օրգանական լուծիչներում: Այնուամենայնիվ, երբ մեթիլցելյուլոզայի և մեթիլհիդրօքսիէթիլցելյուլոզայի ջրային լուծույթը տաքացվում է, մեթիլցելյուլոզը և մեթիլհիդրօքսիէթիլցելյուլոզը նստվածք կառաջանան: Մեթիլ ցելյուլոզը նստեցվում է 45-60°C, մինչդեռ խառը եթերացված մեթիլ հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզայի տեղումների ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 65-80°C. Ջերմաստիճանի իջեցման դեպքում նստվածքը նորից լուծվում է: Հիդրօքսիէթիլցելյուլոզը և նատրիումի կարբոքսիմեթիլցելյուլոզը լուծելի են ջրի մեջ ցանկացած ջերմաստիճանում և անլուծելի են օրգանական լուծիչներում (մի քանի բացառություններով): Օգտագործելով այս հատկությունը՝ կարելի է պատրաստել տարբեր յուղեր վանող նյութեր և լուծվող թաղանթային նյութեր:

2.3 Թանձրացում

Ցելյուլոզային եթերը ջրում լուծվում է կոլոիդի տեսքով, նրա մածուցիկությունը կախված է ցելյուլոզային եթերի պոլիմերացման աստիճանից, իսկ լուծույթը պարունակում է հիդրացված մակրոմոլեկուլներ։ Մակրոմոլեկուլների խճճվածության պատճառով լուծույթների հոսքային վարքագիծը տարբերվում է նյուտոնյան հեղուկներից, սակայն դրսևորում է վարքագիծ, որը փոխվում է կտրվածքի ուժով։ Ցելյուլոզային եթերի մակրոմոլեկուլային կառուցվածքի շնորհիվ լուծույթի մածուցիկությունը արագորեն մեծանում է կոնցենտրացիայի ավելացման հետ և արագորեն նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ։ Ըստ իր բնութագրերի՝ ցելյուլոզային եթերները, ինչպիսիք են կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը և հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզը, կարող են օգտագործվել որպես խտացուցիչներ ամենօրյա քիմիական նյութերի համար, ջուրը պահպանող միջոցներ՝ թղթե ծածկույթների համար և խտացուցիչներ՝ ճարտարապետական ​​ծածկույթների համար:

2.4 Քայքայելիություն

Երբ ցելյուլոզային եթերը լուծվում է ջրային փուլում, բակտերիաները կաճեն, իսկ բակտերիաների աճը կհանգեցնի ֆերմենտային բակտերիաների արտադրությանը: Ֆերմենտը կոտրում է ցելյուլոզային եթերին կից չփոխարինված անհիդրոգլյուկոզայի միավորային կապերը՝ նվազեցնելով պոլիմերի հարաբերական մոլեկուլային քաշը։ Հետևաբար, եթե ցելյուլոզային եթերի ջրային լուծույթը պետք է երկար պահվի, ապա դրան պետք է ավելացվեն կոնսերվանտներ և որոշակի հակասեպտիկ միջոցներ ձեռնարկվեն նույնիսկ հակաբակտերիալ հատկություն ունեցող ցելյուլոզային եթերների համար։

3. Ցելյուլոզային եթերի կիրառումը թղթի արդյունաբերության մեջ

3.1 Թուղթ ամրացնող միջոց

Օրինակ, CMC-ն կարող է օգտագործվել որպես մանրաթել ցրող և թղթի ամրացման միջոց, որը կարելի է ավելացնել միջուկին: Քանի որ նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզն ունի նույն լիցքը, ինչ միջուկի և լցանյութի մասնիկները, այն կարող է բարձրացնել մանրաթելի հավասարությունը: Մանրաթելերի միջև կապող ազդեցությունը կարող է բարելավվել, և ֆիզիկական ցուցանիշները, ինչպիսիք են առաձգական ուժը, պայթելու ուժը և թղթի հավասարությունը, կարող են բարելավվել: Օրինակ, Longzhu-ն և մյուսները օգտագործում են 100% սպիտակեցված սուլֆիտի փայտի միջուկ, 20% թալկի փոշի, 1% ցրված կոճղաձիգ սոսինձ, ալյումինի սուլֆատով կարգավորում են pH-ի արժեքը մինչև 4,5 և օգտագործում են ավելի բարձր մածուցիկության CMC (մածուցիկություն 800~1200MPA.S աստիճան): փոխարինման արժեքը 0,6 է: Կարելի է տեսնել, որ CMC-ն կարող է բարելավել թղթի չոր ուժը և նաև բարելավել դրա չափման աստիճանը:

3.2 Մակերեւույթի չափման միջոց

Նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը կարող է օգտագործվել որպես թղթի մակերեսի չափման միջոց՝ թղթի մակերեսային ամրությունը բարելավելու համար: Դրա կիրառման ազդեցությունը կարող է մեծացնել մակերեսի ուժը մոտ 10%-ով` համեմատած պոլիվինիլային սպիրտի և փոփոխված օսլայի չափորոշիչի ներկայիս օգտագործման հետ, իսկ դեղաչափը կարող է կրճատվել մոտ 30%-ով: Այն շատ խոստումնալից միջոց է թղթի արտադրության համար, և նոր սորտերի այս շարքը պետք է ակտիվորեն մշակվի: Կատիոնային ցելյուլոզային եթերն ունի մակերեսի չափսերի ավելի լավ կատարում, քան կատիոնային օսլան: Այն կարող է ոչ միայն բարելավել թղթի մակերեսային ուժը, այլև բարելավել թղթի թանաքի կլանման արդյունավետությունը և մեծացնել ներկման ազդեցությունը: Այն նաև խոստումնալից մակերևույթի չափման միջոց է: Մո Լիհուանը և մյուսները օգտագործեցին նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզա և օքսիդացված օսլա՝ թղթի և ստվարաթղթի վրա մակերեսի չափերի թեստեր անցկացնելու համար։ Արդյունքները ցույց են տալիս, որ CMC-ն ունի մակերեսի չափսերի իդեալական էֆեկտ:

Մեթիլ կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզային նատրիումը ունի որոշակի չափորոշիչ, և կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզային նատրիումը կարող է օգտագործվել որպես միջուկի չափման միջոց: Կատիոնային ցելյուլոզային եթերը, բացի իր չափագրման աստիճանից, կարող է օգտագործվել նաև որպես թղթի պատրաստման պահպանման օժանդակ զտիչ, բարելավել նուրբ մանրաթելերի և լցոնիչների պահպանման արագությունը, ինչպես նաև կարող է օգտագործվել որպես թղթի ամրացման միջոց:

3.3 Էմուլսիայի կայունացուցիչ

Ցելյուլոզային եթերը լայնորեն օգտագործվում է էմուլսիայի պատրաստման մեջ՝ ջրային լուծույթում իր լավ խտացնող ազդեցության պատճառով, որը կարող է մեծացնել էմուլսիայի ցրման միջավայրի մածուցիկությունը և կանխել էմուլսիայի տեղումներն ու շերտավորումը: Օրինակ՝ նատրիումի կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը, հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթերը, հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզային եթերը և այլն, կարող են օգտագործվել որպես կայունացուցիչներ և պաշտպանիչ նյութեր անիոնային ցրված ռոզինային մաստակի, կատիոնային ցելյուլոզային եթերի, հիդրօքսիէթիլցելյուլոզային եթերի, հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզային բջիջների և այլնի համար: Եթերը և այլն կարող են օգտագործվել նաև որպես պաշտպանիչ նյութեր կատիոնային ցրված ռոզինային մաստակի, AKD-ի, ASA-ի և այլ չափագրող նյութերի համար: Longzhu et al. օգտագործեց 100% սպիտակեցված սուլֆիտի փայտի միջուկ, 20% տալկ փոշի, 1% ցրված ռոսինի սոսինձ, ալյումինի սուլֆատով կարգավորեց pH արժեքը մինչև 4,5 և օգտագործեց ավելի բարձր մածուցիկության CMC (մածուցիկություն 800~12000MPA.S): Փոխարինման աստիճանը 0,6 է, և օգտագործվում է ներքին չափագրման համար։ Արդյունքներից երևում է, որ CMC պարունակող ռոզինային կաուչուկի չափման աստիճանը ակնհայտորեն բարելավվել է, և ռոզինի էմուլսիայի կայունությունը լավ է, և ռետինե նյութի պահպանման արագությունը նույնպես բարձր է:

3.4 Ծածկույթի ջրի պահպանման միջոց

Այն օգտագործվում է թղթի ծածկույթի ամրացնող նյութի ծածկման և մշակման համար, ցիանոէթիլ ցելյուլոզը, հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզը և այլն կարող են փոխարինել կազեինին և լատեքսի մի մասը, որպեսզի տպագրական թանաքը հեշտությամբ թափանցի, իսկ եզրերը պարզ լինեն: Կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզը և հիդրօքսիէթիլ կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզային եթերը կարող են օգտագործվել որպես գունանյութերի ցրող, խտացուցիչ, ջրի պահպանման միջոց և կայունացուցիչ: Օրինակ, կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզայի քանակությունը, որն օգտագործվում է որպես ջուրը պահող նյութ, ծածկված թղթե ծածկույթների պատրաստման ժամանակ կազմում է 1-2%:

4. Թղթի արդյունաբերության մեջ օգտագործվող ցելյուլոզային եթերի զարգացման միտումը

Հատուկ գործառույթներով ցելյուլոզայի ածանցյալներ ստանալու համար քիմիական մոդիֆիկացիաների օգտագործումը արդյունավետ միջոց է բնական օրգանական նյութերի` ցելյուլոզայի աշխարհի ամենամեծ եկամտաբերության նոր կիրառումներ փնտրելու համար: Կան բազմաթիվ տեսակի ցելյուլոզային ածանցյալներ և լայն գործառույթներ, և ցելյուլոզային եթերները կիրառվել են բազմաթիվ արդյունաբերություններում՝ իրենց գերազանց կատարողականության շնորհիվ: Թղթի արդյունաբերության կարիքները բավարարելու համար ցելյուլոզային եթերի մշակումը պետք է ուշադրություն դարձնի հետևյալ միտումներին.

(1) Մշակել ցելյուլոզային եթերների զանազան բնութագրերի արտադրանք, որոնք հարմար են թղթի արդյունաբերության կիրառման համար, ինչպիսիք են փոխարինման տարբեր աստիճաններով, տարբեր մածուցիկությամբ և տարբեր հարաբերական մոլեկուլային զանգվածներով սերիական արտադրանքներ՝ թղթի տարբեր տեսակների արտադրության մեջ ընտրության համար:

(2) Ցելյուլոզային եթերների նոր տեսակների զարգացումը պետք է ավելացվի, ինչպիսիք են կատիոնային ցելյուլոզային եթերները, որոնք հարմար են թղթի արտադրության պահպանման և դրենաժային օժանդակ նյութերի համար, մակերեսի չափման միջոցները և ցվիտերիոնային ցելյուլոզային եթերները, որոնք կարող են օգտագործվել որպես ամրապնդող նյութեր՝ ծածկույթի լատեքսային ցիանոէթիլ ցելյուլոզը փոխարինելու համար: և նմանները որպես կապող:

(3) Ուժեղացնել ցելյուլոզային եթերի պատրաստման գործընթացի և դրա պատրաստման նոր մեթոդի վերաբերյալ հետազոտությունները, հատկապես ծախսերի նվազեցման և գործընթացի պարզեցման վերաբերյալ հետազոտությունները:

(4) Ամրապնդել ցելյուլոզային եթերների հատկությունների, հատկապես թաղանթ ձևավորող հատկությունների, կապող հատկությունների և տարբեր ցելյուլոզային եթերների խտացնող հատկությունների վերաբերյալ հետազոտությունը և ամրապնդել թղթի արտադրության մեջ ցելյուլոզային եթերների կիրառման տեսական հետազոտությունը: