Որոնք են ցելյուլոզայի ածանցյալները:

Ցելյուլոզայի ածանցյալները արտադրվում են ցելյուլոզային պոլիմերներում հիդրօքսիլ խմբերի էսթերֆիկացման կամ եթերիֆիկացման արդյունքում քիմիական ռեակտիվներով: Ըստ ռեակցիայի արտադրանքի կառուցվածքային բնութագրերի՝ ցելյուլոզային ածանցյալները կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ ցելյուլոզային եթերներ, բջջանյութի եթերներ և բջջանյութի եթերների եթերներ։ Ցելյուլոզայի եթերները, որոնք իրականում օգտագործվում են առևտրային ոլորտում, հետևյալն են՝ ցելյուլոզայի նիտրատ, բջջանյութի ացետատ, բջջանյութ ացետատ բուտիրատ և ցելյուլոզային քսանթատ: Ցելյուլոզային եթերները ներառում են՝ մեթիլ ցելյուլոզա, կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզա, էթիլ ցելյուլոզա, հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզա, ցիանոէթիլ ցելյուլոզա, հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզա և հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզա։ Բացի այդ, կան եթերային եթերային խառը ածանցյալներ:

Հատկություններ և կիրառություն Փոխարինող ռեակտիվների ընտրության և գործընթացի ձևավորման միջոցով արտադրանքը կարող է լուծվել ջրի, նոսր ալկալի լուծույթի կամ օրգանական լուծիչի մեջ կամ ունենալ ջերմապլաստիկ հատկություններ և կարող է օգտագործվել քիմիական մանրաթելերի, թաղանթների, թաղանթային հիմքերի, պլաստմասսաների, մեկուսիչ արտադրելու համար։ նյութեր, ծածկույթներ, քսուք, պոլիմերային դիսպերսանտ, սննդային հավելումներ և ամենօրյա քիմիական արտադրանք: Ցելյուլոզայի ածանցյալների հատկությունները կապված են փոխարինողների բնույթի, փոխարինվող գլյուկոզայի խմբի վրա երեք հիդրօքսիլ խմբերի DS աստիճանի և մակրոմոլեկուլային շղթայի երկայնքով փոխարինողների բաշխման հետ։ Ռեակցիայի պատահականության պատճառով, բացառությամբ միատեսակ փոխարինված արտադրանքի, երբ բոլոր երեք հիդրօքսիլ խմբերը փոխարինված են (DS-ը 3 է), այլ դեպքերում (միատարր ռեակցիա կամ տարասեռ ռեակցիա), ստացվում են հետևյալ երեք տարբեր փոխարինման դիրքերը. չփոխարինված գլյուկոզիլային խմբեր. ① մոնոփոխարինված (DS-ը 1 է, C, C կամ C դիրքը փոխարինված է, կառուցվածքային բանաձևը տես ցելյուլոզա); ② փոխարինված (DS է 2, C, C, C, C կամ C, C դիրքերը փոխարինված են); ③ լրիվ փոխարինում (DS-ը 3 է): Հետևաբար, նույն ցելյուլոզային ածանցյալի հատկությունները, որոնք ունեն նույն փոխարինման արժեքը, նույնպես կարող են բավականին տարբեր լինել: Օրինակ, բջջանյութի դիացետատը, որն ուղղակիորեն էսթերֆիկացված է 2-ի DS-ով, անլուծելի է ացետոնի մեջ, սակայն ցելյուլոզայի դիացետատը, որը ստացվում է ամբողջությամբ էսթերֆիկացված ցելյուլոզայի տրիացետատի սապոնացման արդյունքում, կարող է ամբողջությամբ լուծվել ացետոնի մեջ: Փոխարինման այս տարասեռությունը կապված է ցելյուլոզային էսթերի և եթերիֆիկացման ռեակցիաների հիմնական օրենքների հետ։

Բջջանյութի մոլեկուլում ցելյուլոզայի էսթերֆիկացման և եթերացման ռեակցիայի հիմնական օրենքը, գլյուկոզայի խմբում երեք հիդրօքսիլ խմբերի դիրքերը տարբեր են, ինչպես նաև հարակից փոխարինողների ազդեցությունը և ստերիկ խանգարումը: Երեք հիդրօքսիլ խմբերի հարաբերական թթվայնությունը և դիսոցման աստիճանն են՝ C>C>C: Երբ եթերիֆիկացման ռեակցիան իրականացվում է ալկալային միջավայրում, նախ արձագանքում է C հիդրօքսիլ խումբը, այնուհետև C հիդրօքսիլ խումբը և վերջում C առաջնային հիդրօքսիլ խումբը։ Երբ էսթերֆիկացման ռեակցիան իրականացվում է թթվային միջավայրում, յուրաքանչյուր հիդրօքսիլ խմբի ռեակցիայի դժվարությունը հակառակ է եթերիֆիկացման ռեակցիայի կարգին։ Մեծածավալ փոխարինող ռեագենտի հետ արձագանքելիս ստերիկ խանգարման էֆեկտը կարևոր ազդեցություն է ունենում, իսկ C հիդրոքսիլ խումբը ավելի փոքր ստերիկ խոչընդոտող ազդեցությամբ ավելի հեշտ է արձագանքել, քան C և C հիդրոքսիլ խմբերը:

Ցելյուլոզը բյուրեղային բնական պոլիմեր է: Էսթերիֆիկացման և եթերիֆիկացման ռեակցիաների մեծ մասը տարասեռ ռեակցիաներ են, երբ ցելյուլոզը մնում է պինդ: Ռեակցիայի ռեակտիվների դիֆուզիոն վիճակը ցելյուլոզային մանրաթելում կոչվում է հասանելիություն: Բյուրեղային շրջանի միջմոլեկուլային դասավորությունը սերտորեն դասավորված է, և ռեագենտը կարող է ցրվել միայն դեպի բյուրեղային մակերես: Ամորֆ շրջանում միջմոլեկուլային դասավորությունը թուլացած է, և կան ավելի շատ ազատ հիդրօքսիլ խմբեր, որոնք հեշտ է շփվել ռեակտիվների հետ, բարձր հասանելիությամբ և հեշտ ռեակցիայով: Ընդհանուր առմամբ, բարձր բյուրեղականությամբ և բյուրեղների մեծ չափսերով հումքը այնքան էլ հեշտ չէ արձագանքել, որքան ցածր բյուրեղային և փոքր բյուրեղային չափս ունեցող հումքը: Բայց սա ամբողջովին ճիշտ չէ, օրինակ, ավելի ցածր բյուրեղությամբ և ավելի փոքր բյուրեղականությամբ չոր վիսկոզայի մանրաթելերի ացետիլացման արագությունը զգալիորեն ցածր է, քան բամբակյա մանրաթելն ավելի բարձր բյուրեղականությամբ և ավելի մեծ բյուրեղությամբ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ չորացման գործընթացում ջրածնային կապի որոշ կետեր առաջանում են հարակից պոլիմերների միջև, ինչը խանգարում է ռեակտիվների տարածմանը: Եթե ​​թաց ցելյուլոզային հումքի խոնավությունը փոխարինվի ավելի մեծ օրգանական լուծիչով (օրինակ՝ քացախաթթու, բենզոլ, պիրիդին) և հետո չորանա, ապա դրա ռեակտիվությունը զգալիորեն կբարելավվի, քանի որ չորացումը չի կարող ամբողջությամբ դուրս մղել լուծիչը, իսկ որոշները՝ ավելի մեծ մոլեկուլները թակարդում են ցելյուլոզային հումքի «անցքերում»՝ ձևավորելով այսպես կոչված պարունակվող ցելյուլոզա։ Այն հեռավորությունը, որը մեծացել է այտուցով, հեշտ չէ վերականգնել, ինչը նպաստում է ռեակտիվների տարածմանը և նպաստում է ռեակցիայի արագությանը և ռեակցիայի միատեսակությանը: Այդ իսկ պատճառով տարբեր ցելյուլոզային ածանցյալների արտադրության գործընթացում պետք է լինի համապատասխան այտուցային բուժում։ Որպես այտուցիչ սովորաբար օգտագործվում է ջուր, թթու կամ ալկալային լուծույթի որոշակի կոնցենտրացիան: Բացի այդ, լուծվող միջուկի քիմիական ռեակցիայի դժվարությունը միևնույն ֆիզիկական և քիմիական ցուցանիշներով հաճախ շատ տարբեր է, ինչը պայմանավորված է միևնույն բույսում տարբեր տեսակի բույսերի կամ տարբեր կենսաքիմիական և կառուցվածքային գործառույթներ ունեցող բջիջների մորֆոլոգիական գործոններով: -ից Բուսական մանրաթելի արտաքին շերտի առաջնային պատը խոչընդոտում է ռեակտիվների ներթափանցմանը և դանդաղեցնում քիմիական ռեակցիաները, ուստի սովորաբար անհրաժեշտ է օգտագործել համապատասխան պայմաններ պուլպացման գործընթացում՝ ոչնչացնելու առաջնային պատը, որպեսզի ավելի լավ ռեակտիվությամբ լուծվող միջուկը ստացվի: Օրինակ, բագասի միջուկը հումք է, որն ունի վատ ռեակտիվություն վիսկոզայի միջուկի արտադրության մեջ: Վիսկոզա (ցելյուլոզային քսանթատի ալկալի լուծույթ) պատրաստելիս ավելի շատ ածխածնի դիսուլֆիդ է սպառվում, քան բամբակի միջուկը և փայտի միջուկը: Զտման արագությունը ավելի ցածր է, քան այլ միջուկներով պատրաստված վիսկոզայի: Դա պայմանավորված է նրանով, որ շաքարեղեգի մանրաթելային բջիջների առաջնային պատը պատշաճ կերպով չի վնասվել պուլպուլյացիայի և ալկալային ցելյուլոզայի պատրաստման ժամանակ սովորական մեթոդներով, ինչը հանգեցնում է դեղնացման ռեակցիայի դժվարության:

Նախահիդրոլիզացված ալկալային բագասի միջուկի մանրաթելեր] և Նկար 2 [բագասի միջուկի մանրաթելերը ալկալային ներծծումից հետո] բագասի միջուկի մանրաթելերի մակերևույթի էլեկտրոնային մանրադիտակի սկանավորման պատկերներ են նախապես հիդրոլիզացված ալկալային պրոցեսից և սովորական ալկալային ներծծումից հետո: պարզ փոսեր; վերջինիս մեջ, թեև փոսերը անհետանում են ալկալային լուծույթի ուռչելու պատճառով, սակայն առաջնային պատը դեռ ծածկում է ամբողջ մանրաթելը։ Եթե ​​«երկրորդ ներծծումը» (սովորական ներծծում, որին հաջորդում է երկրորդ ներծծումը նոսր ալկալային լուծույթով, մեծ այտուցող ազդեցությամբ) կամ թաթախում (սովորական ներծծում, որը զուգորդվում է մեխանիկական հղկման հետ), ապա դեղնացման ռեակցիան կարող է սահուն ընթանալ, վիկկոզայի ֆիլտրման արագությունը: զգալիորեն բարելավվել է։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ վերոհիշյալ երկու մեթոդներից էլ կարող են պոկվել առաջնային պատը՝ մերկացնելով համեմատաբար հեշտ ռեակցիայի ներքին շերտը, որը նպաստում է ռեագենտների ներթափանցմանը և բարելավում է ռեակցիայի արդյունավետությունը (նկ. 3 [բագասի միջուկի մանրաթելերի երկրորդային ներծծում ], Նկ. Grinding Bagasse Pulp Fibers]):

Վերջին տարիներին ի հայտ են եկել ոչ ջրային լուծիչների համակարգեր, որոնք կարող են ուղղակիորեն լուծել ցելյուլոզը: Օրինակ՝ դիմեթիլֆորմամիդը և NO-ն, դիմեթիլսուլֆօքսիդը և պարաֆորմալդեհիդը և այլ խառը լուծիչներ և այլն, թույլ են տալիս ցելյուլոզին անցնել միատարր ռեակցիայի։ Այնուամենայնիվ, արտափուլային ռեակցիաների վերոհիշյալ որոշ օրենքներ այլևս չեն գործում: Օրինակ, ացետոնում լուծվող ցելյուլոզայի դիացետատ պատրաստելիս անհրաժեշտ չէ ցելյուլոզայի տրիացետատի հիդրոլիզը, այլ այն կարող է ուղղակիորեն էստերացվել մինչև DS-ը 2 լինի: