Selulosa Eter dalam Industri Kertas

Makalah ini memperkenalkan jenis, metode persiapan, karakteristik kinerja dan status penerapan selulosa eter dalam industri pembuatan kertas, mengemukakan beberapa varietas baru selulosa eter dengan prospek pengembangan, dan membahas penerapan dan tren pengembangannya dalam pembuatan kertas.

Kata kunci:selulosa eter; pertunjukan; industri kertas

Selulosa merupakan senyawa polimer alami, struktur kimianya merupakan makromolekul polisakarida dengan anhidratβ-glukosa sebagai cincin basa, dan setiap cincin basa memiliki gugus hidroksil primer dan gugus hidroksil sekunder. Melalui modifikasi kimianya, serangkaian turunan selulosa dapat diperoleh. Cara pembuatan selulosa eter adalah dengan mereaksikan selulosa dengan NaOH, kemudian melakukan reaksi eterifikasi dengan berbagai reaktan fungsional seperti metil klorida, etilen oksida, propilen oksida, dll, kemudian mencuci garam produk samping dan beberapa natrium selulosa untuk memperoleh produk. Selulosa eter merupakan salah satu turunan selulosa yang penting, yang dapat digunakan secara luas dalam bidang kedokteran dan kebersihan, industri kimia sehari-hari, pembuatan kertas, makanan, obat-obatan, konstruksi, material dan industri lainnya. Dalam beberapa tahun terakhir, negara-negara asing sangat mementingkan penelitiannya, dan banyak pencapaian telah dicapai dalam penelitian dasar terapan, efek praktis terapan, dan persiapan. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa orang di Tiongkok secara bertahap mulai terlibat dalam penelitian aspek ini, dan pada awalnya telah mencapai beberapa hasil dalam praktik produksi. Oleh karena itu, pengembangan dan pemanfaatan selulosa eter memainkan peran yang sangat penting dalam pemanfaatan sumber daya hayati terbarukan secara komprehensif serta peningkatan kualitas dan kinerja kertas. Ini adalah jenis bahan tambahan pembuatan kertas baru yang layak dikembangkan.

1. Klasifikasi dan metode pembuatan eter selulosa

Klasifikasi selulosa eter secara umum dibagi menjadi 4 kategori menurut ionisitasnya.

1.1 Selulosa Eter Nonionik

Selulosa eter non-ionik terutama merupakan selulosa alkil eter, dan metode pembuatannya adalah dengan mereaksikan selulosa dengan NaOH, kemudian melakukan reaksi eterifikasi dengan berbagai monomer fungsional seperti monoklorometana, etilen oksida, propilen oksida, dll., dan kemudian diperoleh dengan mencuci garam produk sampingan dan natrium selulosa, terutama termasuk metil selulosa eter, metil hidroksietil selulosa eter, metil hidroksipropil selulosa eter, hidroksietil selulosa eter, sianoetil Selulosa eter dan hidroksibutil selulosa eter banyak digunakan.

1.2 Selulosa eter anionik

Eter selulosa anionik terutama adalah natrium karboksimetil selulosa dan natrium karboksimetil hidroksietil selulosa. Cara pembuatannya adalah dengan mereaksikan selulosa dengan NaOH kemudian melakukan eter dengan asam kloroasetat, etilen oksida dan propilen oksida. Reaksi kimia, kemudian diperoleh dengan mencuci produk sampingan garam dan natrium selulosa.

1.3 Selulosa Kationik Eter

Kationik selulosa eter terutama mencakup 3-kloro-2-hidroksipropiltrimetilamonium klorida selulosa eter, yang dibuat dengan mereaksikan selulosa dengan NaOH dan kemudian bereaksi dengan zat pengeter kationik 3-kloro-2-hidroksipropil Trimetil amonium klorida atau reaksi eterifikasi dengan etilen oksida dan propilen oksida, dan kemudian diperoleh dengan mencuci garam produk sampingan dan natrium selulosa.

1.4 Selulosa Eter Zwitterionik

Rantai molekul selulosa eter zwitterionik memiliki gugus anionik dan gugus kationik. Cara pembuatannya adalah dengan mereaksikan selulosa dengan NaOH kemudian direaksikan dengan asam monokloroasetat dan zat eterifikasi kationik 3-kloro-2-hidroksipropil Trimetilammonium klorida dieterifikasi, kemudian diperoleh dengan mencuci garam produk samping dan natrium selulosa.

2. Kinerja dan karakteristik selulosa eter

2.1 Pembentukan dan adhesi film

Eterifikasi selulosa eter mempunyai pengaruh yang besar terhadap karakteristik dan sifat-sifatnya, seperti kelarutan, kemampuan pembentukan film, kekuatan ikatan dan ketahanan garam. Selulosa eter memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, fleksibilitas, tahan panas dan tahan dingin, serta memiliki kompatibilitas yang baik dengan berbagai resin dan pemlastis, serta dapat digunakan untuk membuat plastik, film, pernis, perekat, lateks dan bahan pelapis obat, dll.

2.2 Kelarutan

Selulosa eter memiliki kelarutan dalam air yang baik karena adanya gugus polihidroksil, dan memiliki selektivitas pelarut yang berbeda untuk pelarut organik menurut substituen yang berbeda. Metilselulosa larut dalam air dingin, tidak larut dalam air panas, dan juga larut dalam beberapa pelarut; metil hidroksietil selulosa larut dalam air dingin, tidak larut dalam air panas dan pelarut organik. Namun, ketika larutan metilselulosa dan metilhidroksietilselulosa dipanaskan, metilselulosa dan metilhidroksietilselulosa akan mengendap. Metil selulosa diendapkan pada suhu 45-60°C, sedangkan suhu pengendapan campuran metil hidroksietil selulosa tereterifikasi ditingkatkan menjadi 65-80°C. Ketika suhu diturunkan, endapan larut kembali. Hidroksietilselulosa dan natrium karboksimetilselulosa larut dalam air pada suhu berapa pun dan tidak larut dalam pelarut organik (dengan beberapa pengecualian). Memanfaatkan sifat ini, berbagai bahan penolak minyak dan bahan film larut dapat dibuat.

2.3 Penebalan

Selulosa eter dilarutkan dalam air dalam bentuk koloid, viskositasnya bergantung pada derajat polimerisasi selulosa eter, dan larutannya mengandung makromolekul terhidrasi. Karena keterjeratan makromolekul, perilaku aliran larutan berbeda dengan fluida Newton, namun menunjukkan perilaku yang berubah seiring dengan gaya geser. Karena struktur makromolekul selulosa eter, viskositas larutan meningkat dengan cepat seiring dengan peningkatan konsentrasi dan menurun dengan cepat dengan meningkatnya suhu. Berdasarkan karakteristiknya, selulosa eter seperti karboksimetil selulosa dan hidroksietil selulosa dapat digunakan sebagai pengental bahan kimia sehari-hari, bahan penahan air untuk pelapis kertas, dan pengental untuk pelapis arsitektur.

2.4 Degradabilitas

Ketika selulosa eter dilarutkan dalam fase air, bakteri akan tumbuh, dan pertumbuhan bakteri akan menyebabkan produksi bakteri enzim. Enzim tersebut memecah ikatan unit anhidroglukosa tak tersubstitusi yang berdekatan dengan selulosa eter, sehingga mengurangi berat molekul relatif polimer. Oleh karena itu, jika larutan selulosa eter ingin disimpan dalam waktu lama, bahan pengawet harus ditambahkan ke dalamnya, dan tindakan antiseptik tertentu harus diambil bahkan untuk selulosa eter dengan sifat antibakteri.

3. Penerapan selulosa eter dalam industri kertas

3.1 Bahan penguat kertas

Misalnya, CMC dapat digunakan sebagai pendispersi serat dan bahan penguat kertas, yang dapat ditambahkan ke dalam pulp. Karena natrium karboksimetil selulosa memiliki muatan yang sama dengan partikel pulp dan pengisi, maka dapat meningkatkan kerataan serat. Efek ikatan antar serat dapat ditingkatkan, dan indikator fisik seperti kekuatan tarik, kekuatan pecah, dan kerataan kertas pada kertas dapat ditingkatkan. Misalnya, Longzhu dan lainnya menggunakan 100% pulp kayu sulfit yang diputihkan, 20% bedak talk, 1% lem rosin terdispersi, menyesuaikan nilai pH menjadi 4,5 dengan aluminium sulfat, dan menggunakan CMC dengan viskositas lebih tinggi (viskositas 800~1200MPA.S) Derajatnya substitusi adalah 0,6. Terlihat bahwa CMC dapat meningkatkan kekuatan kering kertas dan juga meningkatkan derajat ukurannya.

3.2 Bahan pengukur permukaan

Natrium karboksimetil selulosa dapat digunakan sebagai bahan pengukur permukaan kertas untuk meningkatkan kekuatan permukaan kertas. Efek penerapannya dapat meningkatkan kekuatan permukaan sekitar 10% dibandingkan dengan penggunaan polivinil alkohol dan bahan pengikat pati termodifikasi saat ini, dan dosisnya dapat dikurangi sekitar 30%. Ini adalah bahan pengukur permukaan yang sangat menjanjikan untuk pembuatan kertas, dan rangkaian varietas baru ini harus dikembangkan secara aktif. Selulosa eter kationik memiliki kinerja ukuran permukaan yang lebih baik dibandingkan pati kationik. Ini tidak hanya meningkatkan kekuatan permukaan kertas, tetapi juga meningkatkan kinerja penyerapan tinta kertas dan meningkatkan efek pewarnaan. Ini juga merupakan agen pengukur permukaan yang menjanjikan. Mo Lihuan dan lainnya menggunakan natrium karboksimetil selulosa dan pati teroksidasi untuk melakukan uji ukuran permukaan pada kertas dan karton. Hasilnya menunjukkan bahwa CMC memiliki efek ukuran permukaan yang ideal.

Natrium metil karboksimetil selulosa memiliki kinerja ukuran tertentu, dan natrium karboksimetil selulosa dapat digunakan sebagai bahan pengikat pulp. Selain tingkat ukurannya sendiri, selulosa eter kationik juga dapat digunakan sebagai Filter bantuan retensi pembuatan kertas, meningkatkan tingkat retensi serat halus dan pengisi, dan juga dapat digunakan sebagai bahan penguat kertas.

3.3 Penstabil emulsi

Selulosa eter banyak digunakan dalam pembuatan emulsi karena efek pengentalannya yang baik dalam larutan berair, yang dapat meningkatkan viskositas media pendispersi emulsi dan mencegah pengendapan dan stratifikasi emulsi. Seperti natrium karboksimetil selulosa, hidroksietil selulosa eter, hidroksipropil selulosa eter, dll. dapat digunakan sebagai penstabil dan bahan pelindung untuk gom rosin terdispersi anionik, eter selulosa kationik, hidroksietil selulosa eter, hidroksipropil selulosa eter, dll. Basis selulosa eter, metil selulosa eter, dll. juga dapat digunakan sebagai bahan pelindung untuk karet rosin dispersi kationik, AKD, ASA dan bahan perekat lainnya. Longzhu dkk. menggunakan 100% pulp kayu sulfit yang diputihkan, 20% bedak talk, 1% lem rosin terdispersi, menyesuaikan nilai pH menjadi 4,5 dengan aluminium sulfat, dan menggunakan CMC dengan viskositas lebih tinggi (viskositas 800~12000MPA.S). Derajat substitusinya adalah 0,6, dan digunakan untuk ukuran internal. Terlihat dari hasil bahwa derajat ukuran karet rosin yang mengandung CMC jelas meningkat, stabilitas emulsi rosin baik, dan tingkat retensi bahan karet juga tinggi.

3.4 Lapisan bahan penahan air

Digunakan untuk melapisi dan mengolah pengikat pelapis kertas, sianoetil selulosa, hidroksietil selulosa, dll. Dapat menggantikan kasein dan sebagian lateks, sehingga tinta cetak mudah menembus dan tepinya jernih. Karboksimetil selulosa dan hidroksietil karboksimetil selulosa eter dapat digunakan sebagai pendispersi pigmen, pengental, zat penahan air dan penstabil. Misalnya, jumlah karboksimetil selulosa yang digunakan sebagai bahan penahan air dalam pembuatan pelapis kertas berlapis adalah 1-2%.

4. Tren Perkembangan Selulosa Eter yang Digunakan pada Industri Kertas

Penggunaan modifikasi kimia untuk memperoleh turunan selulosa dengan fungsi khusus merupakan cara yang efektif untuk mencari pemanfaatan baru dari hasil bahan organik alami terbesar di dunia, yaitu selulosa. Ada banyak jenis turunan selulosa dan fungsinya yang luas, dan selulosa eter telah diterapkan di banyak industri karena kinerjanya yang sangat baik. Untuk memenuhi kebutuhan industri kertas, pengembangan selulosa eter harus memperhatikan tren berikut:

(1) Mengembangkan berbagai produk spesifikasi selulosa eter yang sesuai untuk aplikasi industri kertas, seperti produk seri dengan tingkat substitusi berbeda, viskositas berbeda, dan massa molekul relatif berbeda, untuk seleksi dalam produksi varietas kertas berbeda.

(2) Pengembangan varietas baru selulosa eter harus ditingkatkan, seperti eter selulosa kationik yang cocok untuk bahan pembantu retensi dan drainase pembuatan kertas, bahan pengukur permukaan, dan eter selulosa zwitterionik yang dapat digunakan sebagai bahan penguat untuk menggantikan pelapis lateks Cyanoethyl selulosa eter dan sejenisnya sebagai pengikat.

(3) Memperkuat penelitian tentang proses preparasi selulosa eter dan metode preparasi barunya, terutama penelitian tentang pengurangan biaya dan penyederhanaan proses.

(4) Memperkuat penelitian tentang sifat-sifat selulosa eter, khususnya sifat pembentuk film, sifat pengikatan dan sifat pengental berbagai selulosa eter, serta memperkuat penelitian teoritis tentang penerapan selulosa eter dalam pembuatan kertas.