Ջրի լուծվող ցելյուլոզային եթերի ածանցյալներ

Ներկայացվել են խաչաձև կապի մեխանիզմը, ուղին և տարբեր տեսակի խաչաձև կապող նյութերի և ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերի հատկությունները: Խաչաձև կապի ձևափոխմամբ՝ ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը, ռեոլոգիական հատկությունները, լուծելիությունը և մեխանիկական հատկությունները կարող են զգալիորեն բարելավվել՝ դրա կիրառման արդյունավետությունը բարձրացնելու համար: Ըստ տարբեր խաչմերուկների քիմիական կառուցվածքի և հատկությունների, ամփոփվել են ցելյուլոզային եթերի խաչաձև կապի փոփոխման ռեակցիաների տեսակները, և ամփոփվել են տարբեր խաչմերուկների զարգացման ուղղությունները ցելյուլոզային եթերի կիրառման տարբեր ոլորտներում: Հաշվի առնելով ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերի գերազանց կատարումը, որը ձևափոխվել է խաչաձև կապով և մի քանի ուսումնասիրություններ տանը և արտերկրում, ցելյուլոզային եթերի ապագա խաչմերուկային փոփոխությունը զարգացման լայն հեռանկարներ ունի: Սա համապատասխան հետազոտողների և արտադրական ձեռնարկությունների տեղեկանքի համար։
Բանալի բառեր. խաչաձև կապի ձևափոխում; Ցելյուլոզային եթեր; Քիմիական կառուցվածք; Լուծելիություն; Դիմումի կատարումը

Ցելյուլոզային եթեր՝ շնորհիվ իր գերազանց կատարողականության, որպես խտացուցիչ, ջրի պահպանման միջոց, սոսինձ, կապող և ցրող, պաշտպանիչ կոլոիդ, կայունացուցիչ, կասեցման միջոց, էմուլգատոր և թաղանթ ձևավորող նյութ, լայնորեն օգտագործվում է ծածկույթի, շինարարության, նավթի, ամենօրյա քիմիական, սննդի մեջ: և բժշկության և այլ արդյունաբերության ոլորտներ: Ցելյուլոզային եթերը հիմնականում ներառում է մեթիլ ցելյուլոզա,հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզա,կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզա, էթիլ ցելյուլոզա, հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզա, հիդրօքսիէթիլ մեթիլ ցելյուլոզա և խառը եթերների այլ տեսակներ: Ցելյուլոզային եթերը պատրաստված է բամբակյա մանրաթելից կամ փայտի մանրաթելից՝ ալկալիզացիայի, եթերիֆիկացման, լվացման ցենտրիֆուգման, չորացման, մանրացման գործընթացի միջոցով, եթերիֆիկացման գործակալների օգտագործումը սովորաբար օգտագործում է հալոգենացված ալկան կամ էպոքսիդային ալկան:
Այնուամենայնիվ, ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերի կիրառման գործընթացում հավանականությունը կհանդիպի հատուկ միջավայրի, ինչպիսիք են բարձր և ցածր ջերմաստիճանը, թթու-բազային միջավայրը, բարդ իոնային միջավայրը, այդ միջավայրերը կառաջացնեն խտացում, լուծելիություն, ջրի պահպանում, կպչունություն, Ջրի լուծվող ցելյուլոզային եթերի սոսինձը, կայուն կախոցը և էմուլսացումը մեծապես ազդում են և նույնիսկ հանգեցնում են դրա ֆունկցիոնալության ամբողջական կորստի:
Ցելյուլոզային եթերի կիրառման արդյունավետությունը բարելավելու համար անհրաժեշտ է իրականացնել խաչմերուկային բուժում՝ օգտագործելով տարբեր խաչաձև կապող նյութեր, արտադրանքի կատարողականը տարբեր է: Հիմնվելով խաչաձև կապող նյութերի տարբեր տեսակների և դրանց խաչմերուկման մեթոդների ուսումնասիրության վրա՝ զուգակցված արդյունաբերական արտադրության գործընթացում խաչաձև կապակցման տեխնոլոգիայի հետ, այս հոդվածը քննարկում է ցելյուլոզային եթերի խաչաձև կապը տարբեր տեսակի խաչմերուկող նյութերի հետ՝ հղում տալով ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկային փոփոխությանը: .

1. Ցելյուլոզային եթերի կառուցվածքը և խաչաձեւ կապի սկզբունքը

Ցելյուլոզային եթերբջջանյութի ածանցյալների տեսակ է, որը սինթեզվում է երեք ալկոհոլային հիդրօքսիլ խմբերի եթերային փոխարինման ռեակցիայի միջոցով բնական ցելյուլոզայի մոլեկուլների և հալոգենացված ալկանի կամ էպօքսիդ ալկանի վրա։ Փոխարինիչների տարբերության պատճառով ցելյուլոզային եթերի կառուցվածքը և հատկությունները տարբեր են։ Ցելյուլոզային եթերի խաչաձև կապակցման ռեակցիան հիմնականում ներառում է -OH (OH գլյուկոզայի միավորի օղակի վրա կամ -OH փոխարինողի վրա կամ կարբոքսիլը փոխարինողի վրա) և երկուական կամ բազմակի ֆունկցիոնալ խմբերով խաչաձև կապող նյութի եթերիֆիկացում կամ էսթերիացում, այնպես որ երկու կամ ավելի շատ ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլներ միացված են միմյանց՝ ձևավորելով տարածական ցանցի բազմաչափ կառուցվածք: Դա խաչաձեւ ցելյուլոզային եթեր է:
Ընդհանուր առմամբ, ցելյուլոզային եթերը և ավելի շատ -OH պարունակող ջրային լուծույթի խաչաձև կապող նյութը, ինչպիսիք են HEC, HPMC, HEMC, MC և CMC, կարող են եթերիֆիկացվել կամ էսթերֆիկացվել՝ խաչաձև կապակցված: Քանի որ CMC-ն պարունակում է կարբոքսիլաթթվի իոններ, խաչաձև կապող նյութի ֆունկցիոնալ խմբերը կարող են էսթերֆիկացվել՝ խաչաձև կապակցված կարբոքսիլաթթվի իոնների հետ:
Ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլում -OH կամ -COO-ի ռեակցիայից հետո խաչաձև կապող նյութի հետ կապված ջրում լուծվող խմբերի պարունակության նվազման և լուծույթում բազմաչափ ցանցային կառուցվածքի ձևավորման, դրա լուծելիության, ռեոլոգիայի և մեխանիկական հատկությունների հետ: կփոխվի։ Ցելյուլոզային եթերի հետ հակազդելու համար տարբեր խաչաձև կապող նյութեր օգտագործելով՝ կբարելավվի ցելյուլոզային եթերի կիրառման արդյունավետությունը: Պատրաստվել է արդյունաբերական կիրառման համար հարմար ցելյուլոզային եթեր։

2. Խաչաձև կապող նյութերի տեսակները

2.1 Ալդեհիդների խաչաձև կապող նյութեր
Ալդեհիդային խաչաձև կապող նյութերը վերաբերում են ալդեհիդային խումբ (-CHO) պարունակող օրգանական միացություններին, որոնք քիմիապես ակտիվ են և կարող են փոխազդել հիդրօքսիլի, ամոնիակի, ամիդի և այլ միացությունների հետ: Բջջանյութի և դրա ածանցյալների համար օգտագործվող ալդեհիդային խաչաձև կապող նյութերը ներառում են ֆորմալդեհիդ, գլյոքսալ, գլյուտարալդեհիդ, գլիցերալդեհիդ և այլն: Ալդեհիդային խումբը կարող է հեշտությամբ արձագանքել երկու -OH-ի հետ՝ թույլ թթվային պայմաններում ձևավորելով ացետալներ, և ռեակցիան շրջելի է: Ընդհանուր ցելյուլոզային եթերները, որոնք ձևափոխված են ալդեհիդների խաչաձև կապող նյութերով, են՝ HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC և այլ ջրային ցելյուլոզային եթերներ:
Մեկ ալդեհիդային խումբը խաչաձեւ կապակցված է երկու հիդրոքսիլ խմբերի հետ ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլային շղթայի վրա, իսկ բջջանյութի եթերի մոլեկուլները միացված են ացետալների ձևավորման միջոցով՝ ձևավորելով ցանցային տարածության կառուցվածք, որպեսզի փոխվի դրա լուծելիությունը։ Ալդեհիդային խաչաձև կապող նյութի և ցելյուլոզային եթերի միջև ազատ -OH ռեակցիայի պատճառով մոլեկուլային հիդրոֆիլ խմբերի քանակը նվազում է, ինչը հանգեցնում է արտադրանքի վատ լուծելիության: Հետևաբար, վերահսկելով խաչաձև կապող նյութի քանակը, ցելյուլոզային եթերի չափավոր խաչաձև կապը կարող է հետաձգել խոնավացման ժամանակը և թույլ չտալ, որ արտադրանքը շատ արագ լուծարվի ջրային լուծույթում, ինչը կհանգեցնի տեղային ագլոմերացիայի:
Ալդեհիդային խաչաձև կապող ցելյուլոզային եթերի ազդեցությունը հիմնականում կախված է ալդեհիդի քանակից, pH-ից, խաչաձև կապի ռեակցիայի միատեսակությունից, խաչաձև կապի ժամանակից և ջերմաստիճանից: Շատ բարձր կամ շատ ցածր խաչաձև կապակցման ջերմաստիճանը և pH-ը կհանգեցնեն անդառնալի խաչաձև կապակցման՝ կապված կիսացետալի ացետալի մեջ, ինչը կհանգեցնի ցելյուլոզային եթերի՝ ամբողջովին չլուծվող ջրի մեջ: Ալդեհիդի քանակությունը և խաչաձև կապի ռեակցիայի միատեսակությունը ուղղակիորեն ազդում են ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկի աստիճանի վրա:
Ֆորմալդեհիդն ավելի քիչ է օգտագործվում ցելյուլոզային եթերների խաչմերուկ կապելու համար՝ իր բարձր թունավորության և բարձր անկայունության պատճառով: Նախկինում ֆորմալդեհիդն ավելի շատ օգտագործվում էր ծածկույթների, սոսինձների, տեքստիլի ոլորտում, իսկ այժմ այն ​​աստիճանաբար փոխարինվում է ցածր թունավորությամբ ոչ ֆորմալդեհիդային խաչաձև կապող նյութերով։ Գլյուտարալդեհիդի խաչաձև կապի ազդեցությունն ավելի լավ է, քան գլիոքսալինը, բայց այն ունի ուժեղ սուր հոտ, իսկ գլյուտարալդեհիդի գինը համեմատաբար բարձր է: Ընդհանուր առմամբ, արդյունաբերության մեջ գլիոքսալը սովորաբար օգտագործվում է ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերների խաչաձև կապի համար՝ արտադրանքի լուծելիությունը բարելավելու համար: Ընդհանուր առմամբ, սենյակային ջերմաստիճանում, pH 5 ~ 7 թույլ թթվային պայմաններում կարող է իրականացվել խաչաձև կապող ռեակցիա: Խաչաձև կապակցումից հետո ցելյուլոզային եթերի հիդրացման ժամանակը և ամբողջական խոնավացման ժամանակը կդառնան ավելի երկար, իսկ ագլոմերացիայի երևույթը կթուլանա: Համեմատած չխաչ կապող արտադրանքների հետ՝ ցելյուլոզային եթերի լուծելիությունն ավելի լավ է, և լուծույթում չլուծված արտադրանքներ չեն լինի, ինչը նպաստում է արդյունաբերական կիրառմանը: Երբ Չժան Շուանջյանը պատրաստեց հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզա, խաչաձև կապող նյութը՝ գլյոքսալը ցողվեց մինչև չորանալը, որպեսզի ստացվի ակնթարթային հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզա 100% ցրվածությամբ, որը լուծարվելիս չէր կպչում և ուներ արագ ցրում և լուծարում, ինչը գործնականում լուծում էր կապը: հավելվածը և ընդլայնել հավելվածի դաշտը։
Ալկալային վիճակում կխախտվի ացետալի առաջացման շրջելի գործընթացը, կկրճատվի արտադրանքի խոնավացման ժամանակը և կվերականգնվեն ցելյուլոզային եթերի տարրալուծման բնութագրերը՝ առանց խաչաձև կապի։ Ցելյուլոզային եթերի պատրաստման և արտադրության ժամանակ ալդեհիդների խաչմերուկային ռեակցիան սովորաբար իրականացվում է եթերացման ռեակցիայի գործընթացից հետո՝ լվացման գործընթացի հեղուկ փուլում կամ ցենտրիֆուգումից հետո պինդ փուլում։ Ընդհանուր առմամբ, լվացման գործընթացում խաչաձեւ կապի ռեակցիայի միատեսակությունը լավ է, բայց խաչաձեւ կապի ազդեցությունը վատ է: Այնուամենայնիվ, ինժեներական սարքավորումների սահմանափակումների պատճառով պինդ փուլում խաչաձև կապի միատեսակությունը թույլ է, բայց խաչաձև կապի ազդեցությունը համեմատաբար ավելի լավ է, և օգտագործվող խաչմերուկային նյութի քանակը համեմատաբար փոքր է:
Ալդեհիդների խաչաձև կապող նյութերը փոփոխել են ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերը, բացի դրա լուծելիությունը բարելավելուց, կան նաև զեկույցներ, որոնք կարող են օգտագործվել նրա մեխանիկական հատկությունները, մածուցիկության կայունությունը և այլ հատկությունները բարելավելու համար: Օրինակ, Պեն Չժանն օգտագործեց գլյոքսալը՝ HEC-ի հետ խաչաձև կապելու համար և ուսումնասիրեց խաչաձև կապող նյութի կոնցենտրացիայի, խաչաձև կապի pH-ի և խաչաձև կապի ջերմաստիճանի ազդեցությունը HEC-ի խոնավ ուժի վրա: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ խաչաձև կապի օպտիմալ պայմաններում HEC մանրաթելի խոնավ ուժը խաչաձև կապումից հետո ավելանում է 41,5%-ով, և դրա կատարումը զգալիորեն բարելավվում է: Չժան Ջինն օգտագործել է ջրում լուծվող ֆենոլային խեժ, գլյուտարալդեհիդ և տրիքլորացետալդեհիդ՝ CMC-ի խաչմերուկ կապելու համար: Հատկությունների համեմատությամբ՝ ջրում լուծվող ֆենոլային խեժի խաչաձև կապակցված CMC-ի լուծույթը բարձր ջերմաստիճանի մշակումից հետո ունեցել է մածուցիկության նվազագույն նվազում, այսինքն՝ ջերմաստիճանի լավագույն դիմադրություն:
2.2 Կարբոքսիլաթթվի խաչաձև կապող նյութեր
Կարբոքսիլաթթվի խաչաձև կապող նյութերը վերաբերում են պոլիկարբոքսիլաթթվի միացություններին, որոնք հիմնականում ներառում են սուկինինաթթու, խնձորաթթու, գինեթթու, կիտրոնաթթու և այլ երկուական կամ պոլիկարբոքսիլաթթուներ: Կարբոքսիլաթթուների խաչմերուկները առաջին անգամ օգտագործվել են գործվածքների մանրաթելերի խաչմերուկ կապակցման մեջ՝ դրանց հարթությունը բարելավելու համար: Խաչաձև կապի մեխանիզմը հետևյալն է. կարբոքսիլ խումբը փոխազդում է բջջանյութի մոլեկուլի հիդրօքսիլ խմբի հետ՝ արտադրելով էսթերֆիկացված խաչաձև ցելյուլոզային եթեր: Welch and Yang et al. առաջինն էին, ովքեր ուսումնասիրեցին կարբոքսիլաթթուների խաչմերուկային կապի մեխանիզմը: Խաչաձև կապակցման գործընթացը հետևյալն էր. որոշակի պայմաններում, կարբոքսիլաթթվի խաչմերուկներում երկու հարակից կարբոքսիլաթթու խմբերը սկզբում ջրազրկվեցին՝ ձևավորելով ցիկլային անհիդրիդ, իսկ անհիդրիդը բջջանյութի մոլեկուլներում փոխազդեց OH-ի հետ՝ ձևավորելով ցանցային տարածական կառուցվածք ունեցող ցելյուլոզային էթեր:
Կարբոքսիլաթթվի խաչաձև կապող նյութերը սովորաբար փոխազդում են ցելյուլոզային եթերի հետ, որը պարունակում է հիդրօքսիլ փոխարինիչներ: Քանի որ կարբոքսիլաթթվի խաչաձև կապող նյութերը ջրում լուծվող և ոչ թունավոր են, վերջին տարիներին դրանք լայնորեն օգտագործվում են փայտի, օսլայի, խիտոզանի և ցելյուլոզայի ուսումնասիրության մեջ:
Ածանցյալներ և այլ բնական պոլիմերային էսթերիֆիկացման խաչաձև կապի ձևափոխում, որպեսզի բարելավվի դրա կիրառման դաշտի կատարումը:
Hu Hanchang et al. օգտագործվել է նատրիումի հիպոֆոսֆիտի կատալիզատոր՝ ընդունելու չորս պոլիկարբոքսիլաթթուներ տարբեր մոլեկուլային կառուցվածքներով. Օգտագործվել են պրոպան եռաքարբոքսիլաթթու (PCA), 1,2,3, 4-բուտան տետրակարբոքսիլաթթու (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA): բամբակյա գործվածքները ավարտելու համար: Արդյունքները ցույց են տվել, որ պոլիկարբոքսիլաթթվով ավարտվող բամբակյա գործվածքի շրջանաձև կառուցվածքն ավելի լավ է կնճիռների վերականգնում: Ցիկլային պոլիկարբոքսիլաթթվի մոլեկուլները պոտենցիալ արդյունավետ խաչաձեւ կապող միջոցներ են՝ իրենց ավելի մեծ կոշտության և ավելի լավ խաչաձև կապող ազդեցության պատճառով, քան շղթայական կարբոքսիլաթթվի մոլեկուլները:
Wang Jiwei et al. օգտագործել է կիտրոնաթթվի և քացախաթթվի անհիդրիդի խառը թթուն՝ օսլայի էսթերիֆիկացման և խաչաձեւ կապի ձևափոխման համար: Փորձարկելով ջրի լուծույթի և մածուկի թափանցիկության հատկությունները՝ նրանք եզրակացրեցին, որ էսթերֆիկացված խաչաձև կապակցված օսլան ավելի լավ է սառչել-հալման կայունություն, մածուկի ավելի ցածր թափանցիկություն և ավելի լավ մածուցիկության ջերմային կայունություն, քան օսլան:
Կարբոքսիլաթթվի խմբերը կարող են բարելավել իրենց լուծելիությունը, կենսաքայքայվողությունը և մեխանիկական հատկությունները տարբեր պոլիմերներում ակտիվ -OH-ի հետ էսթերֆիկացման խաչաձև կապակցման ռեակցիայից հետո, իսկ կարբոքսիլաթթվի միացություններն ունեն ոչ թունավոր կամ ցածր թունավոր հատկություններ, ինչը լայն հեռանկարներ ունի ջրի խաչաձև փոփոխման համար: լուծվող ցելյուլոզային եթեր սննդամթերքի, դեղագործության և ծածկույթի ոլորտներում:
2.3 Էպոքսիդային միացությունների խաչաձեւ կապող միջոց
Էպոքսիդային խաչաձև կապող միջոցը պարունակում է երկու կամ ավելի էպոքսիդային խմբեր կամ ակտիվ ֆունկցիոնալ խմբեր պարունակող էպոքսիդային միացություններ: Կատալիզատորների ազդեցության տակ էպոքսիդային խմբերը և ֆունկցիոնալ խմբերը արձագանքում են օրգանական միացությունների -OH-ի հետ՝ առաջացնելով ցանցային կառուցվածք ունեցող մակրոմոլեկուլներ: Հետևաբար, այն կարող է օգտագործվել ցելյուլոզային եթերի խաչաձև կապի համար:
Ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը և մեխանիկական հատկությունները կարող են բարելավվել էպոքսիդային խաչաձև կապի միջոցով: Էպօքսիդները առաջին անգամ օգտագործվել են գործվածքների մանրաթելերի բուժման համար և լավ հարդարման ազդեցություն են ունեցել: Այնուամենայնիվ, քիչ տեղեկություններ կան էպօքսիդներով ցելյուլոզային եթերի խաչաձեւ կապակցման փոփոխության մասին: Հու Չենգը և այլք մշակեցին նոր բազմաֆունկցիոնալ էպոքսիդային միացությունների խաչմերուկ՝ EPTA, որը բարելավեց իրական մետաքսե գործվածքների խոնավ առաձգական վերականգնման անկյունը 200º-ից մինչև մշակումը մինչև 280º: Ավելին, խաչմերուկի դրական լիցքը զգալիորեն մեծացրել է իրական մետաքսե գործվածքների ներկման արագությունը և կլանման արագությունը թթվային ներկերի: Էպոքսիդային միացությունների խաչաձև կապող նյութը, որն օգտագործվում է Չեն Սյաոհուի և այլոց կողմից: պոլիէթիլեն գլիկոլ դիգլիցիդիլ եթերը (PGDE) խաչաձեւ կապակցված է ժելատինի հետ: Խաչաձև կապումից հետո ժելատին հիդրոգելն ունի առաձգական վերականգնման գերազանց ցուցանիշներ՝ առաձգական վերականգնման ամենաբարձր մակարդակով մինչև 98,03%: Հիմնվելով գրականության մեջ կենտրոնական օքսիդներով բնական պոլիմերների, ինչպիսիք են գործվածքն ու ժելատինը, խաչաձեւ կապակցման ձևափոխումը, բջջանյութի եթերի էպօքսիդների հետ խաչաձեւ կապակցումը նույնպես խոստումնալից հեռանկար ունի:
Epichlorohydrin (նաև հայտնի է որպես epichlorohydrin) սովորաբար օգտագործվում է խաչաձեւ կապող միջոց բնական պոլիմերային նյութերի բուժման համար, որոնք պարունակում են -OH, -NH2 և այլ ակտիվ խմբեր: Էպիքլորոհիդրինի խաչմերուկից հետո կբարելավվեն նյութի մածուցիկությունը, թթվային և ալկալային դիմադրությունը, ջերմաստիճանի դիմադրությունը, աղի դիմադրությունը, կտրելու դիմադրությունը և նյութի մեխանիկական հատկությունները: Հետևաբար, էպիքլորոհիդրինի կիրառումը ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկում ունի հետազոտական ​​մեծ նշանակություն: Օրինակ, Սու Մաոյոն պատրաստեց բարձր ներծծող նյութ՝ օգտագործելով էպիկլորոհիդրին խաչաձև կապակցված CMC: Նա քննարկեց նյութի կառուցվածքի ազդեցությունը, փոխարինման աստիճանը և խաչաձև կապակցման աստիճանը կլանման հատկությունների վրա և պարզեց, որ մոտ 3% խաչմերուկային նյութով պատրաստված արտադրանքի ջրի պահպանման արժեքը (WRV) և աղի պահպանման արժեքը (SRV) ավելացել է 26-ով: անգամ և 17 անգամ, համապատասխանաբար։ Երբ Ding Changguang et al. պատրաստվել է չափազանց մածուցիկ կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզա, էպիքլորոհիդրինը ավելացվել է եթերիֆիկացումից հետո՝ խաչաձև կապի համար: Համեմատության համար նշենք, որ խաչաձեւ կապակցված արտադրանքի մածուցիկությունը մինչև 51%-ով ավելի բարձր է եղել, քան չխաչկապակցված արտադրանքի մածուցիկությունը:
2.4 Բորային թթու խաչաձև կապող նյութեր
Բորային խաչաձեւ կապող նյութերը հիմնականում ներառում են բորաթթու, բորակ, բորատ, օրգանոբորատ և բորատ պարունակող այլ խաչաձև կապող նյութեր: Համարվում է, որ խաչաձև կապի մեխանիզմն այն է, որ բորաթթուն (H3BO3) կամ բորատը (B4O72-) լուծույթում ձևավորում է քառահիդրօքսի բորատ իոն (B(OH)4-), այնուհետև ջրազրկվում է միացության -Oh-ով: Կազմեք ցանցային կառուցվածքով խաչաձեւ միացություն:
Բորաթթվի խաչմերուկները լայնորեն օգտագործվում են որպես օժանդակ նյութեր բժշկության, ապակու, կերամիկայի, նավթի և այլ ոլորտներում: Կբարելավվի բորային թթու խաչաձև կապող նյութով մշակված նյութի մեխանիկական ամրությունը, և այն կարող է օգտագործվել ցելյուլոզային եթերի խաչաձև կապի համար, որպեսզի բարելավվի դրա կատարումը:
1960-ական թվականներին անօրգանական բորը (բորաքս, բորաթթու և նատրիումի տետրաբորատ և այլն) հանդիսանում էր հիմնական խաչաձև կապող նյութը, որն օգտագործվում էր նավթի և գազի հանքավայրերի ջրային հիմքով ճեղքող հեղուկի մշակման համար: Բորակը ամենավաղ օգտագործված խաչաձեւ կապող միջոցն էր: Անօրգանական բորի թերությունների պատճառով, ինչպիսիք են խաչաձև կապի կարճ ժամանակը և վատ ջերմաստիճանի դիմադրությունը, օրգանոբորային խաչաձև կապող նյութի զարգացումը դարձել է հետազոտության թեժ կետ: Օրգանոբորի հետազոտությունը սկսվել է 1990-ական թվականներին։ Բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության, հեշտ կոտրվող սոսինձի, վերահսկելի հետաձգված խաչմերուկի և այլնի իր բնութագրերի շնորհիվ, օրգանոբորը լավ կիրառական էֆեկտի է հասել նավթի և գազի դաշտերի ճեղքումներում: Liu Ji et al. մշակել է ֆենիլբորաթթվի խումբ պարունակող պոլիմերային խաչաձև կապող նյութ, ակրիլաթթվի և պոլիոլ պոլիմերի հետ խառնված սուկկինիմիդային էսթեր խմբի ռեակցիան, ստացված կենսաբանական սոսինձն ունի գերազանց համապարփակ կատարում, կարող է լավ կպչունություն և մեխանիկական հատկություններ ցույց տալ խոնավ միջավայրում և կարող է լինել ավելի պարզ կպչունություն: Յանգ Յանգը և այլք: արտադրեց բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն ցիրկոնիումի բորի խաչաձև կապող նյութ, որն օգտագործվում էր ճեղքող հեղուկի գուանիդին գելային հիմքի հեղուկը խաչաձև կապելու համար և զգալիորեն բարելավեց ճեղքող հեղուկի ջերմաստիճանը և ճեղքման դիմադրությունը խաչաձև կապակցումից հետո: Հաղորդվել է, որ կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզային եթերի փոփոխությունը բորաթթվի խաչաձև կապող նյութի միջոցով նավթային հորատման հեղուկում: Իր հատուկ կառուցվածքի պատճառով այն կարող է օգտագործվել բժշկության և շինարարության մեջ
Ցելյուլոզային եթերի խաչաձև կապը շինարարության, ծածկույթի և այլ ոլորտներում:
2.5 Ֆոսֆիդային խաչաձեւ կապող միջոց
Ֆոսֆատների խաչաձև կապող նյութերը հիմնականում ներառում են ֆոսֆորի տրիքլորոքսի (ֆոսֆոացիլ քլորիդ), նատրիումի տրիմետաֆոսֆատ, նատրիումի տրիպոլիֆոսֆատ և այլն: Խաչաձև կապի մեխանիզմն այն է, որ PO կապը կամ P-Cl կապը էստերացվում է մոլեկուլային -OH-ով ջրային լուծույթում՝ առաջացնելով երկֆոսֆատ ցանցի կառուցվածք: .
Ոչ թունավոր կամ ցածր թունավորության պատճառով ֆոսֆիդային խաչաձև կապող միջոց, որը լայնորեն օգտագործվում է սննդի, դեղագործական պոլիմերային նյութերի խաչաձև կապի ձևափոխման մեջ, ինչպիսիք են օսլան, խիտոզանը և այլ բնական պոլիմերային խաչմերուկային բուժում: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ օսլայի ժելատինացման և ուռեցնող հատկությունները կարող են զգալիորեն փոխվել՝ ավելացնելով փոքր քանակությամբ ֆոսֆիդային խաչաձեւ կապող նյութ: Օսլայի խաչմերուկից հետո ժելատինացման ջերմաստիճանը բարձրանում է, մածուկի կայունությունը բարելավվում է, թթվային դիմադրությունը ավելի լավ է, քան սկզբնական օսլան, և թաղանթի ուժը մեծանում է:
Կան նաև բազմաթիվ հետազոտություններ ֆոսֆիդային խաչաձև կապող նյութի հետ խիտոզանի խաչաձև կապի վերաբերյալ, ինչը կարող է բարելավել դրա մեխանիկական ուժը, քիմիական կայունությունը և այլ հատկություններ: Ներկայումս ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկի բուժման համար ֆոսֆիդային խաչաձեւ կապող նյութի օգտագործման վերաբերյալ հաղորդումներ չկան: Քանի որ ցելյուլոզային եթերը և օսլան, խիտոզանը և այլ բնական պոլիմերները պարունակում են ավելի ակտիվ -OH, իսկ ֆոսֆիդային խաչաձև կապող նյութը ունի ոչ թունավոր կամ ցածր թունավոր ֆիզիոլոգիական հատկություններ, դրա կիրառումը ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկի հետազոտության մեջ նույնպես պոտենցիալ հեռանկարներ ունի: Ինչպես, օրինակ, սննդի մեջ օգտագործվող CMC-ն, ատամի մածուկի դասի դաշտը ֆոսֆիդային խաչաձև կապող նյութի փոփոխությամբ, կարող է բարելավել դրա խտացնող, ռեոլոգիական հատկությունները: Բժշկության ոլորտում օգտագործվող MC-ը, HPMC-ն և HEC-ը կարող են բարելավվել ֆոսֆիդային խաչաձև կապող նյութի միջոցով:
2.6 Այլ խաչաձեւ կապող միջոցներ
Վերոնշյալ ալդեհիդները, էպօքսիդները և ցելյուլոզային եթերների խաչաձև կապը պատկանում են էթերիֆիկացման խաչմերուկին, կարբոքսիլաթթուն, բորաթթուն և ֆոսֆիդային խաչաձև կապող նյութը պատկանում են էսթերֆիկացման խաչմերուկին: Բացի այդ, ցելյուլոզային եթերների խաչմերուկի համար օգտագործվող խաչմերուկային նյութերը ներառում են նաև իզոցիանատ միացություններ, ազոտի հիդրօքսիմեթիլ միացություններ, սուլֆհիդրիլ միացություններ, մետաղական խաչաձև կապող նյութեր, սիլիցիումի օրգանական խաչաձև կապող նյութեր և այլն: Նրա մոլեկուլային կառուցվածքի ընդհանուր բնութագրերն այն է, որ մոլեկուլը պարունակում է բազմաթիվ ֆունկցիոնալ խմբեր, որոնք. հեշտ է արձագանքել -OH-ի հետ և խաչաձև կապից հետո կարող է ձևավորել բազմաչափ ցանցային կառուցվածք: Crosslinking արտադրանքի հատկությունները կապված են խաչաձև կապող նյութի տեսակի, խաչաձև կապի աստիճանի և խաչաձև կապի պայմանների հետ:
Badit · Pabin · Condu et al. օգտագործվում էր տոլուոլ դիիզոցիանատ (TDI) մեթիլ ցելյուլոզայի խաչմերուկ կապելու համար: Խաչաձև կապակցումից հետո ապակու անցման ջերմաստիճանը (Tg) ավելացել է TDI-ի տոկոսի աճով, և բարելավվել է դրա ջրային լուծույթի կայունությունը: TDI-ն սովորաբար օգտագործվում է նաև սոսինձների, ծածկույթների և այլ ոլորտներում խաչաձև կապի ձևափոխման համար: Փոփոխությունից հետո ֆիլմի սոսինձի հատկությունը, ջերմաստիճանի դիմադրությունը և ջրի դիմադրությունը կբարելավվեն: Հետևաբար, TDI-ն կարող է բարելավել ցելյուլոզային եթերի արդյունավետությունը, որն օգտագործվում է շինարարության, ծածկույթների և սոսինձների մեջ՝ խաչաձեւ կապի փոփոխման միջոցով:
Disulfide crosslinking տեխնոլոգիան լայնորեն օգտագործվում է բժշկական նյութերի ձևափոխման մեջ և ունի որոշակի հետազոտական ​​արժեք բժշկության ոլորտում ցելյուլոզային եթերային արտադրանքների խաչաձև կապի համար: Շու Շուջուն և այլք։ զուգակցեց β-ցիկլոդեքստրինը սիլիցիումի միկրոսֆերաների հետ, խաչաձև կապակցված մերկապտոյլացված խիտոզան և գլյուկան գրադիենտ շերտի միջով և հեռացրեց սիլիցիումի միկրոսֆերաները՝ ստանալով դիսուլֆիդային խաչաձեւ կապակցված նանոկապսներ, որոնք լավ կայունություն էին ցույց տալիս մոդելավորված ֆիզիոլոգիական pH-ում:
Մետաղական խաչաձև կապող նյութերը հիմնականում բարձր մետաղական իոնների անօրգանական և օրգանական միացություններ են, ինչպիսիք են Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) և Fe(III): Բարձր մետաղական իոնները պոլիմերացվում են՝ ձևավորելու բազմամիջուկային հիդրօքսիլ կամրջի իոններ հիդրացիայի, հիդրոլիզի և հիդրօքսիլ կամրջի միջոցով։ Ընդհանրապես ենթադրվում է, որ բարձր վալենտային մետաղների իոնների խաչաձև կապը հիմնականում իրականացվում է բազմամիջուկային հիդրօքսիլ կամրջող իոնների միջոցով, որոնք հեշտ է զուգակցվել կարբոքսիլաթթուների խմբերի հետ՝ ձևավորելով տարածական կառուցվածքի բազմաչափ պոլիմերներ: Սյու Կաի և այլք: ուսումնասիրել է Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) և Fe(III) շարքի բարձրարժեք մետաղական խաչաձև կապակցված կարբոքսիմեթիլ հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզայի (CMHPC) ռեոլոգիական հատկությունները և ջերմային կայունությունը, ֆիլտրման կորուստը: , կասեցված ավազի հզորություն, սոսինձ կոտրող մնացորդ և աղի համատեղելիություն կիրառելուց հետո: Արդյունքները ցույց են տվել, որ մետաղական խաչմերուկն ունի նավթահորերի ճեղքող հեղուկի ցեմենտացնող նյութի համար անհրաժեշտ հատկությունները:

3. Ցելյուլոզային եթերի կատարողականի բարելավում և տեխնիկական զարգացում խաչաձև կապի փոփոխման միջոցով

3.1 Ներկ և շինարարություն
Ցելյուլոզային եթերը հիմնականում HEC-ը, HPMC-ն, HEMC-ը և MC-ն ավելի շատ օգտագործվում են շինարարության, ծածկույթի ոլորտում, այս տեսակի ցելյուլոզային եթերը պետք է ունենա լավ ջրի դիմադրություն, խտացում, աղի և ջերմաստիճանի դիմադրություն, ճեղքման դիմադրություն, հաճախ օգտագործվում է ցեմենտի հավանգում, լատեքսային ներկում: , կերամիկական սալիկների սոսինձ, արտաքին պատերի ներկ, լաք և այլն։ Շենքի պատճառով նյութերի ծածկույթի դաշտի պահանջները պետք է ունենան լավ մեխանիկական ուժ և կայունություն, սովորաբար ընտրում են էթերիֆիկացման տիպի խաչաձև կապող նյութ՝ ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկի փոփոխման համար, օրինակ՝ էպոքսիդային հալոգենացված ալկանի, բորաթթվի խաչաձև կապող նյութի օգտագործումը դրա խաչմերուկման համար, կարող է բարելավել արտադրանքը: մածուցիկություն, աղի և ջերմաստիճանի դիմադրություն, կտրվածքի դիմադրություն և մեխանիկական հատկություններ:
3.2 Բժշկության, սննդի և ամենօրյա քիմիական նյութերի ոլորտները
MC, HPMC և CMC ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերի մեջ հաճախ օգտագործվում են դեղագործական ծածկույթի նյութերում, դեղագործական դանդաղ արձակող հավելումներում և հեղուկ դեղագործական խտացուցիչի և էմուլսիայի կայունացուցիչի մեջ: CMC-ն կարող է օգտագործվել նաև որպես էմուլգատոր և խտացուցիչ մածունի, կաթնամթերքի և ատամի մածուկի մեջ: HEC-ը և MC-ն օգտագործվում են ամենօրյա քիմիական դաշտում՝ խտացնելու, ցրելու և համասեռացման համար: Քանի որ բժշկության, սննդի և ամենօրյա քիմիական դասակարգի համար անհրաժեշտ են անվտանգ և ոչ թունավոր նյութեր, հետևաբար, այս տեսակի ցելյուլոզային եթերի համար կարող են օգտագործվել ֆոսֆորաթթու, կարբոքսիլաթթու խաչաձև կապող միջոց, սուլֆհիդրիլ խաչաձև կապող նյութ և այլն, խաչաձեւ կապի ձևափոխումից հետո կարող է օգտագործվել: բարելավել արտադրանքի մածուցիկությունը, կենսաբանական կայունությունը և այլ հատկություններ:
HEC-ը հազվադեպ է օգտագործվում բժշկության և սննդի ոլորտներում, բայց քանի որ HEC-ը ոչ իոնային ցելյուլոզային եթեր է՝ ուժեղ լուծելիությամբ, այն ունի իր յուրահատուկ առավելությունները MC-ի, HPMC-ի և CMC-ի նկատմամբ: Ապագայում այն ​​կկապվի անվտանգ և ոչ թունավոր խաչաձև կապող նյութերի միջոցով, որոնք զարգացման մեծ ներուժ կունենան բժշկության և սննդի ոլորտներում:
3.3 Նավթի հորատման և արտադրության տարածքներ
CMC-ն և կարբոքսիլացված ցելյուլոզային եթերը սովորաբար օգտագործվում են որպես արդյունաբերական հորատման ցեխի մաքրման միջոց, հեղուկի կորստի միջոց, խտացնող միջոց՝ օգտագործման համար: Որպես ոչ իոնային ցելյուլոզային եթեր, HEC-ը նաև լայնորեն օգտագործվում է նավթի հորատման ոլորտում՝ շնորհիվ իր լավ խտացնող ազդեցության, ուժեղ ավազի կասեցման հզորության և կայունության, ջերմակայունության, աղի բարձր պարունակության, խողովակաշարի ցածր դիմադրության, հեղուկի ավելի քիչ կորստի, արագ ռետինի: կոտրվածք և ցածր մնացորդ: Ներկայումս ավելի շատ հետազոտություններ են բորային թթվի խաչաձև կապող նյութերի և մետաղական խաչաձև կապող նյութերի օգտագործումը նավթի հորատման դաշտում օգտագործվող CMC-ն փոփոխելու համար, ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերների խաչաձև կապի փոփոխման հետազոտությունը ավելի քիչ է հաղորդում, բայց ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի հիդրոֆոբ փոփոխությունը ցույց է տալիս զգալի: մածուցիկություն, ջերմաստիճանի և աղի դիմադրություն և ճեղքման կայունություն, լավ ցրվածություն և կենսաբանական հիդրոլիզի դիմադրություն: Բորաթթվի, մետաղի, էպօքսիդի, էպոքսիդային հալոգենացված ալկանների և այլ խաչաձև կապող նյութերի միջոցով խաչաձև կապվելուց հետո ցելյուլոզային եթերը, որն օգտագործվում է նավթի հորատման և արտադրության մեջ, բարելավել է դրա խտացումը, աղի և ջերմաստիճանի դիմադրությունը, կայունությունը և այլն, ինչը մեծ կիրառման հեռանկար ունի աշխարհում: ապագան։
3.4 Այլ ոլորտներ
Ցելյուլոզային եթերը խտացման, էմուլսացման, թաղանթի ձևավորման, կոլոիդային պաշտպանության, խոնավության պահպանման, կպչունության, հակազգայունության և այլ հիանալի հատկությունների պատճառով, ավելի լայնորեն օգտագործվում է, բացի վերը նշված ոլորտներից, օգտագործվում է նաև թղթի, կերամիկայի, տեքստիլ տպագրության և ներկման մեջ, պոլիմերացման ռեակցիա և այլ ոլորտներ: Տարբեր ոլորտներում նյութի հատկությունների պահանջների համաձայն, տարբեր խաչմերուկային նյութեր կարող են օգտագործվել խաչմերուկի փոփոխման համար՝ կիրառման պահանջները բավարարելու համար: Ընդհանուր առմամբ, խաչաձև կապակցված ցելյուլոզային եթերը կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ եթերացված խաչաձև ցելյուլոզային եթեր և էթերիֆիկացված խաչակցված բջջանյութի եթեր: Ալդեհիդները, էպօքսիդները և այլ խաչմերուկներ փոխազդում են ցելյուլոզային եթերի վրա գտնվող -Oh-ի հետ՝ ձևավորելով եթեր-թթվածին կապ (-O-), որը պատկանում է եթերիֆիկացման խաչմերուկներին: Կարբոքսիլաթթուն, ֆոսֆիդը, բորաթթուն և այլ խաչաձև կապող նյութեր փոխազդում են ցելյուլոզային եթերի վրա գտնվող -OH-ի հետ՝ ձևավորելով էսթերային կապեր, որոնք պատկանում են էսթերֆիկացման խաչաձև կապող նյութերին: CMC-ում կարբոքսիլային խումբը փոխազդում է -OH-ի հետ՝ խաչաձև կապող նյութում՝ առաջացնելով էսթերֆիկացված խաչաձև ցելյուլոզային եթեր: Ներկայումս այս տեսակի խաչմերուկային մոդիֆիկացիայի վերաբերյալ հետազոտությունները քիչ են, և ապագայում դեռևս զարգացման տեղ կա: Քանի որ եթերային կապի կայունությունն ավելի լավն է, քան եթերային կապը, եթերային տիպի խաչաձև ցելյուլոզային եթերն ունի ավելի ուժեղ կայունություն և մեխանիկական հատկություններ: Ըստ կիրառման տարբեր ոլորտների՝ ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկի փոփոխման համար կարելի է ընտրել համապատասխան խաչաձև կապող նյութ՝ կիրառման կարիքները բավարարող արտադրանք ստանալու համար:

4. Եզրակացություն

Ներկայումս արդյունաբերությունը օգտագործում է գլիոքսալ՝ ցելյուլոզային եթերների խաչմերուկ կապելու համար, որպեսզի հետաձգի տարրալուծման ժամանակը, լուծելու լուծարման ընթացքում արտադրանքի թխման խնդիրը: Glyoxal crosslinked ցելյուլոզային եթերը կարող է փոխել միայն իր լուծելիությունը, բայց չունի ակնհայտ բարելավում այլ հատկությունների վրա: Ներկայումս ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկի համար այլ խաչաձև կապող նյութերի օգտագործումը, բացի գլիոքսալից, հազվադեպ է ուսումնասիրվում: Քանի որ ցելյուլոզային եթերը լայնորեն օգտագործվում է նավթի հորատման, շինարարության, ծածկույթի, սննդի, բժշկության և այլ ոլորտներում, դրա լուծելիությունը, ռեոլոգիան, մեխանիկական հատկությունները վճռորոշ դեր են խաղում դրա կիրառման մեջ: Crosslinking փոփոխման միջոցով այն կարող է բարելավել իր կիրառական կատարումը տարբեր ոլորտներում, որպեսզի բավարարի հավելվածի կարիքները: Օրինակ, կարբոքսիլաթթուն, ֆոսֆորական թթուն, բորային թթու խաչաձև կապող նյութը ցելյուլոզային եթերի էսթերֆիկացման համար կարող է բարելավել դրա կիրառման արդյունավետությունը սննդի և բժշկության ոլորտում: Այնուամենայնիվ, ալդեհիդները չեն կարող օգտագործվել սննդի և դեղագործական արդյունաբերության մեջ՝ իրենց ֆիզիոլոգիական թունավորության պատճառով: Բորային թթու և մետաղական խաչաձև կապող նյութերը օգտակար են նավթի և գազի ճեղքման հեղուկի արդյունավետությունը բարելավելու համար նավթի հորատման մեջ օգտագործվող ցելյուլոզային եթերի խաչմերուկից հետո: Այլ ալկիլային խաչաձև կապող նյութեր, ինչպիսիք են էպիքլորոհիդրինը, կարող են բարելավել ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը, ռեոլոգիական հատկությունները և մեխանիկական հատկությունները: Գիտության և տեխնիկայի շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ արդյունաբերության տարբեր ճյուղերի պահանջները նյութական հատկությունների նկատմամբ անընդհատ բարելավվում են: Տարբեր կիրառական ոլորտներում ցելյուլոզային եթերի կատարողականի պահանջները բավարարելու համար ցելյուլոզային եթերների խաչաձև կապի վերաբերյալ ապագա հետազոտությունը զարգացման լայն հեռանկարներ ունի: