Karakteristik, persiapan dan penerapan selulosa eter dalam industri

Jenis, metode pembuatan, sifat dan karakteristik selulosa eter ditinjau, serta penerapan selulosa eter dalam minyak bumi, konstruksi, pembuatan kertas, tekstil, obat-obatan, makanan, bahan fotolistrik, dan industri kimia sehari-hari. Beberapa varietas baru turunan selulosa eter dengan prospek pengembangan diperkenalkan dan prospek penerapannya diperkirakan.

Kata kunci:selulosa eter; Pertunjukan; Aplikasi; Turunan selulosa

Selulosa adalah sejenis senyawa polimer alami. Struktur kimianya adalah makromolekul polisakarida dengan β-glukosa anhidrat sebagai cincin basa, dengan satu gugus hidroksil primer dan dua gugus hidroksil sekunder pada setiap cincin basa. Dengan modifikasi kimia dapat diperoleh serangkaian turunan selulosa, salah satunya selulosa eter. Selulosa eter diperoleh melalui reaksi selulosa dan NaOH, dan kemudian dieterisasi dengan berbagai monomer fungsional seperti metana klorida, etilen oksida, propilen oksida, dll., dengan mencuci garam produk samping dan natrium selulosa. Selulosa eter merupakan turunan penting dari selulosa, dapat digunakan secara luas dalam pengobatan dan kesehatan, bahan kimia sehari-hari, kertas, makanan, obat-obatan, konstruksi, material dan industri lainnya. Oleh karena itu, pengembangan dan pemanfaatan selulosa eter mempunyai arti positif bagi pemanfaatan sumber daya biomassa terbarukan secara komprehensif, pengembangan material baru dan teknologi baru.

1. Klasifikasi dan pembuatan selulosa eter

Klasifikasi selulosa eter secara umum dibagi menjadi empat kategori menurut sifat ioniknya.

1.1 Selulosa eter nonionik

Selulosa eter non-ionik terutama selulosa alkil eter, metode pembuatannya adalah dengan reaksi selulosa dan NaOH, dan kemudian dengan berbagai monomer fungsional seperti metana klorida, etilen oksida, reaksi eterifikasi propilen oksida, dan kemudian dengan mencuci produk sampingannya. garam dan natrium selulosa untuk diperoleh. Yang utama adalah metil selulosa eter, metil hidroksietil selulosa eter, metil hidroksipropil selulosa eter, hidroksietil selulosa eter, sianoetil selulosa eter, hidroksibutil selulosa eter. Penerapannya sangat luas.

1.2 Selulosa eter anionik

Selulosa eter anionik terutama adalah natrium karboksimetil selulosa, natrium karboksimetil hidroksietil selulosa. Cara pembuatannya adalah dengan mereaksikan selulosa dan NaOH, kemudian dieterifikasi dengan asam monokloroasetat atau etilen oksida, propilen oksida, kemudian dicuci produk samping garam dan natrium selulosa untuk mendapatkan.

1.3 selulosa eter kationik

Selulosa eter kationik terutama terdiri dari 3 – klor – 2 – hidroksipropil trimetil amonium klorida selulosa eter. Cara pembuatannya adalah dengan mereaksikan selulosa dan NaOH, kemudian zat eterifikasi kationik 3 – klor – 2 – hidroksipropil trimetil amonium klorida atau etilen oksida, propilena oksida bersama dengan reaksi eterifikasi, dan kemudian dengan mencuci produk samping garam dan natrium. selulosa untuk didapat.

1.4 Selulosa eter Zwitterionik

Selulosa eter Zwitterionik memiliki gugus anionik dan gugus kationik pada rantai molekulnya, metode pembuatannya adalah dengan reaksi selulosa dan NaOH, kemudian dengan asam kloroasetat dan zat pengeter kationik 3 – klor – 2 reaksi eterifikasi hidroksipropil trimetil amonium klorida, lalu dicuci. oleh produk sampingan garam dan natrium selulosa dan diperoleh.

2. sifat dan karakteristik selulosa eter

2.1 Fitur Penampilan

Selulosa eter umumnya berwarna putih atau putih susu, tidak berasa, tidak beracun, dengan fluiditas bubuk berserat, mudah menyerap kelembapan, dilarutkan dalam air menjadi koloid stabil kental transparan.

2.2 Pembentukan dan adhesi film

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

2.3 Kelarutan

Metil selulosa larut dalam air dingin, tidak larut dalam air panas, tetapi juga larut dalam beberapa pelarut organik; Metil hidroksietil selulosa larut dalam air dingin, tidak larut dalam air panas dan pelarut organik. Tetapi ketika larutan metil selulosa dan metil hidroksietil selulosa dipanaskan, metil selulosa dan metil hidroksietil selulosa akan mengendap. Metil selulosa diendapkan pada suhu 45 ~ 60℃, sedangkan campuran metil hidroksietil selulosa tereterisasi diendapkan pada suhu 65 ~ 80℃. Ketika suhu turun, endapan larut kembali.

Natrium hidroksietil selulosa dan karboksimetil hidroksietil selulosa larut dalam air pada suhu berapa pun, namun tidak larut dalam pelarut organik (dengan beberapa pengecualian).

2.4 Penebalan

Selulosa eter dilarutkan dalam air dalam bentuk koloid, dan viskositasnya bergantung pada derajat polimerisasi selulosa eter. Solusinya mengandung makromolekul hidrasi. Karena keterjeratan makromolekul, perilaku aliran larutan berbeda dengan fluida Newton, namun menunjukkan perilaku yang bervariasi seiring dengan perubahan gaya geser. Karena struktur makromolekul selulosa eter, viskositas larutan meningkat dengan cepat seiring dengan meningkatnya konsentrasi dan menurun dengan cepat dengan meningkatnya suhu.

2.5 Degradabilitas

Selulosa eter digunakan dalam fase air. Selama ada air, bakteri akan tumbuh. Pertumbuhan bakteri menyebabkan produksi bakteri enzim. Bakteri enzim membuat ikatan unit glukosa dehidrasi tak tersubstitusi yang berdekatan dengan selulosa eter putus dan berat molekul polimer menurun. Oleh karena itu, jika larutan selulosa eter dalam air ingin diawetkan untuk jangka waktu yang lebih lama, bahan pengawet harus ditambahkan ke dalamnya, bahkan jika selulosa eter antibakteri digunakan.

3. penerapan selulosa eter dalam industri

3.1 Industri Perminyakan

Natrium karboksimetil selulosa terutama digunakan dalam eksploitasi minyak bumi. Ini digunakan dalam pembuatan lumpur untuk meningkatkan viskositas dan mengurangi kehilangan air. Ini dapat menahan berbagai polusi garam terlarut dan meningkatkan tingkat pemulihan minyak.

Natrium karboksimetil hidroksipropil selulosa dan natrium karboksimetil hidroksietil selulosa adalah sejenis bahan pengolahan lumpur pengeboran yang lebih baik dan penyiapan bahan fluida penyelesaian, laju pulping tinggi, tahan garam, tahan kalsium, kemampuan viskosifikasi yang baik, tahan suhu (160℃). Cocok untuk persiapan cairan pengeboran air tawar, air laut dan air garam jenuh, di bawah berat kalsium klorida dapat dicampur ke dalam berbagai kepadatan (103 ~ 1279 / cm3) cairan pengeboran, dan membuatnya memiliki viskositas tertentu dan filtrasi rendah kapasitas, viskositas dan kapasitas filtrasinya lebih baik daripada hidroksietil selulosa, merupakan aditif produksi minyak yang baik. Natrium karboksimetil selulosa banyak digunakan dalam proses eksploitasi minyak bumi turunan selulosa, dalam cairan pengeboran, cairan penyemenan, cairan rekahan dan peningkatan produksi minyak digunakan, terutama pada konsumsi cairan pengeboran yang lebih besar, filtrasi lepas landas dan pendaratan utama dan viskosifikasi.

Hidroksietil selulosa digunakan dalam proses pengeboran, penyelesaian dan penyemenan sebagai penstabil pengental lumpur. Karena hidroksietil selulosa dan natrium karboksimetil selulosa, guar gum dibandingkan dengan efek pengentalan yang baik, pasir suspensi, kandungan garam tinggi, ketahanan panas yang baik, dan ketahanan kecil, kehilangan cairan lebih sedikit, blok karet rusak, karakteristik residu rendah, telah banyak digunakan.

3.2 Industri konstruksi dan pelapisan

Campuran mortar bangunan dan plesteran: natrium karboksimetil selulosa dapat digunakan sebagai bahan perlambat, bahan penahan air, pengental dan pengikat, dapat digunakan sebagai bahan dasar gipsum dan plester dasar semen, bahan pendispersi mortar dan bahan perata tanah, bahan penahan air, pengental. Ini adalah sejenis campuran mortar pasangan bata dan plesteran khusus untuk balok beton aerasi yang terbuat dari karboksimetil selulosa, yang dapat meningkatkan kemampuan kerja, retensi air dan ketahanan retak mortar serta menghindari retak dan lubang pada dinding balok.

Bahan dekorasi permukaan bangunan: Cao Mingqian dan metil selulosa lainnya terbuat dari sejenis bahan dekorasi permukaan bangunan yang ramah lingkungan, proses produksinya sederhana, bersih, dapat digunakan untuk dinding bermutu tinggi, permukaan ubin batu, juga dapat digunakan untuk kolom , hiasan permukaan tablet. Huang Jianping yang terbuat dari karboksimetil selulosa merupakan salah satu jenis sealant ubin keramik, yang memiliki daya rekat kuat, kemampuan deformasi yang baik, tidak menimbulkan retak dan rontok, efek kedap air yang baik, warna cerah dan berwarna-warni, dengan efek dekoratif yang sangat baik.

Aplikasi dalam pelapis: Metil selulosa dan hidroksietil selulosa dapat digunakan sebagai penstabil, pengental dan bahan penahan air untuk pelapis lateks, selain itu juga dapat digunakan sebagai pendispersi, pengental dan bahan pembentuk film untuk pelapis semen berwarna. Menambahkan selulosa eter dengan spesifikasi dan viskositas yang sesuai pada cat lateks dapat meningkatkan kinerja konstruksi cat lateks, mencegah percikan, meningkatkan stabilitas penyimpanan, dan daya tutup. Bidang konsumen utama di luar negeri adalah pelapis lateks, oleh karena itu produk selulosa eter seringkali menjadi pilihan utama pengental cat lateks. Misalnya, metil hidroksietil selulosa eter yang dimodifikasi dapat mempertahankan posisi terdepan dalam pengental cat lateks karena sifat komprehensifnya yang baik. Misalnya, karena selulosa eter memiliki karakteristik dan kelarutan gel termal yang unik, tahan garam, tahan panas, dan memiliki aktivitas permukaan yang sesuai, selulosa eter dapat digunakan sebagai zat penahan air, zat suspensi, pengemulsi, zat pembentuk film, pelumas, pengikat dan amandemen reologi. .

3.3 Industri Kertas

Aditif basah kertas: CMC dapat digunakan sebagai pendispersi serat dan penambah kertas, dapat ditambahkan ke pulp, karena natrium karboksimetil selulosa dan partikel pulp serta pengepakan memiliki muatan yang sama, dapat meningkatkan kerataan serat, meningkatkan kekuatan serat. kertas. Sebagai penguat yang ditambahkan ke dalam kertas, ini meningkatkan kerja sama ikatan antar serat, dan dapat meningkatkan kekuatan tarik, ketahanan patah, kerataan kertas, dan indeks fisik lainnya. Natrium karboksimetil selulosa juga dapat digunakan sebagai bahan perekat pada pulp. Selain derajat sizingnya sendiri, juga dapat digunakan sebagai bahan pelindung rosin, AKD dan bahan sizing lainnya. Selulosa eter kationik juga dapat digunakan sebagai filter bantuan retensi kertas, meningkatkan tingkat retensi serat halus dan pengisi, juga dapat digunakan sebagai penguat kertas.

Perekat pelapis: Digunakan untuk pemrosesan pelapisan perekat pelapis kertas, dapat menggantikan keju, bagian dari lateks, sehingga tinta cetak mudah menembus, tepi bening. Ini juga dapat digunakan sebagai pendispersi pigmen, viscosifier dan stabilizer.

Bahan pengatur permukaan: Natrium karboksimetil selulosa dapat digunakan sebagai bahan pengatur permukaan kertas, meningkatkan kekuatan permukaan kertas, dibandingkan dengan penggunaan polivinil alkohol saat ini, pati yang dimodifikasi setelah kekuatan permukaan dapat ditingkatkan sekitar 10%, dosisnya dikurangi sekitar 30%. Ini adalah bahan pengukur permukaan yang menjanjikan untuk pembuatan kertas, dan rangkaian varietas barunya harus dikembangkan secara aktif. Selulosa eter kationik memiliki kinerja ukuran permukaan yang lebih baik daripada pati kationik, tidak hanya dapat meningkatkan kekuatan permukaan kertas, tetapi juga dapat meningkatkan penyerapan tinta pada kertas, meningkatkan efek pewarnaan, dan juga merupakan bahan perekat permukaan yang menjanjikan.

3.4 Industri tekstil

Dalam industri tekstil, selulosa eter dapat digunakan sebagai bahan pengatur ukuran, bahan perata dan bahan pengental pada pulp tekstil.

Bahan pengatur ukuran: selulosa eter seperti natrium karboksimetil selulosa, hidroksietil karboksimetil selulosa eter, hidroksipropil karboksimetil selulosa eter dan varietas lainnya dapat digunakan sebagai bahan pengatur ukuran, dan tidak mudah rusak dan berjamur, dicetak dan diwarnai, tanpa menghilangkan ukuran, meningkatkan pewarna dapat diperoleh seragam koloid dalam air.

Agen perata: dapat meningkatkan kekuatan hidrofilik dan osmotik pewarna, karena perubahan viskositasnya kecil, mudah untuk menyesuaikan perbedaan warna; Selulosa eter kationik juga memiliki efek pewarnaan dan pewarnaan.

Bahan pengental: natrium karboksimetil selulosa, hidroksietil karboksimetil selulosa eter, hidroksipropil karboksimetil selulosa eter dapat digunakan sebagai bahan pengental bubur pencetakan dan pencelupan, dengan residu kecil, karakteristik laju warna tinggi, merupakan kelas bahan tambahan tekstil yang sangat potensial.

3.5 Industri bahan kimia rumah tangga

Viskosifier stabil: Natrium metilselulosa dalam produk pasta bahan baku bubuk padat memainkan stabilitas suspensi dispersi, dalam kosmetik cair atau emulsi mengentalkan, mendispersi, menghomogenisasi dan peran lainnya. Dapat digunakan sebagai stabilizer dan viscosifier.

Penstabil pengemulsi: membuat salep, pengemulsi sampo, bahan pengental dan penstabil. Natrium karboksimetil hidroksipropil selulosa dapat digunakan sebagai penstabil perekat pasta gigi, dengan sifat tiksotropik yang baik, sehingga pasta gigi memiliki sifat mampu bentuk yang baik, deformasi jangka panjang, rasa yang seragam dan lembut. Ketahanan garam natrium karboksimetil hidroksipropil selulosa, ketahanan asam lebih unggul, efeknya jauh lebih baik daripada karboksimetil selulosa, dapat digunakan sebagai deterjen dalam viscosifier, zat pencegah keterikatan kotoran.

Pengental dispersi: Dalam produksi deterjen, penggunaan umum natrium karboksimetil selulosa sebagai deterjen pendispersi kotoran, pengental dan pendispersi deterjen cair.

3.6 Industri farmasi dan makanan

Dalam industri farmasi, hidroksipropil karboksimetil selulosa dapat digunakan sebagai eksipien obat, banyak digunakan dalam obat oral pelepasan terkontrol kerangka dan sediaan pelepasan berkelanjutan, sebagai bahan penghambat pelepasan untuk mengatur pelepasan obat, sebagai bahan pelapis bahan pelepasan berkelanjutan, pelet pelepasan berkelanjutan. , kapsul pelepasan berkelanjutan. Yang paling banyak digunakan adalah metil karboksimetil selulosa, etil karboksimetil selulosa, seperti MC yang sering digunakan dalam pembuatan tablet dan kapsul, atau tablet salut gula.

Selulosa eter tingkat kualitas dapat digunakan dalam industri makanan, dalam berbagai makanan merupakan zat pengental yang efektif, pengemulsi, penstabil, eksipien, zat penahan air dan zat pembusa mekanis. Metil selulosa dan hidroksipropil metil selulosa telah dikenal sebagai zat inert metabolik yang tidak berbahaya. Karboksimetil selulosa dengan kemurnian tinggi (kemurnian 99,5% atau lebih) dapat ditambahkan ke makanan, seperti produk susu dan krim, bumbu, selai, jeli, kaleng, sirup meja, dan minuman. Kemurnian lebih dari 90% karboksimetil selulosa dapat digunakan dalam aspek yang berhubungan dengan makanan, seperti diterapkan pada pengangkutan dan penyimpanan buah segar, bungkus plastik memiliki efek pengawetan yang baik, polusi lebih sedikit, tidak ada kerusakan, keuntungan produksi mekanis yang mudah.

3.7 Bahan fungsional optik dan listrik

Penstabil pengental elektrolit: karena kemurnian selulosa eter yang tinggi, ketahanan asam yang baik, ketahanan garam, terutama kandungan besi dan logam berat yang rendah, sehingga koloid sangat stabil, cocok untuk baterai alkaline, penstabil pengental elektrolit baterai seng mangan.

Bahan kristal cair: Sejak tahun 1976, penemuan pertama hidroksipropil selulosa – fase kristal cair sistem air, telah ditemukan dalam larutan organik yang sesuai, banyak turunan selulosa dalam konsentrasi tinggi dapat membentuk larutan anisotropik, misalnya hidroksipropil selulosa dan asetatnya, propionat , benzoat, ftalat, asetilksietil selulosa, hidroksietil selulosa, dll. Selain membentuk larutan kristal cair ionik koloidal, beberapa ester hidroksipropil selulosa juga menunjukkan sifat ini.

Banyak selulosa eter menunjukkan sifat kristal cair termotropik. Asetil hidroksipropil selulosa membentuk kristal cair kolesterik termogenik di bawah 164℃. Hidroksipropil selulosa asetoasetat, hidroksipropil selulosa trifluoroasetat, hidroksipropil selulosa dan turunannya, etil hidroksipropil selulosa, trimetilsilikselulosa dan butildimetilsilikselulosa, heptil selulosa dan butoksiletil selulosa, hidroksietil selulosa asetat, dll., semuanya menunjukkan kristal cair kolesterik termogenik. Beberapa ester selulosa seperti selulosa benzoat, p-metoksibenzoat dan p-metilbenzoat, selulosa heptanat dapat membentuk kristal cair kolesterik termogenik.

Bahan insulasi listrik: zat eterifikasi sianoetil selulosa untuk akrilonitril, konstanta dielektriknya yang tinggi, koefisien kehilangan yang rendah, dapat digunakan sebagai matriks resin lampu fosfor dan electroluminescent serta insulasi transformator.

4. Kata Penutup

Penggunaan modifikasi kimia untuk memperoleh turunan selulosa dengan fungsi khusus merupakan cara efektif untuk menemukan kegunaan baru selulosa, bahan organik alami terbesar di dunia. Sebagai salah satu turunan selulosa, selulosa eter seperti bahan polimer yang larut dalam air yang tidak berbahaya secara fisiologis dan bebas polusi karena sifatnya yang sangat baik, telah digunakan di banyak industri, dan akan memiliki prospek pengembangan yang lebih luas.