Bagaimana cara membuat Selulosa eter?

Selulosa eter adalah sejenis turunan selulosa yang diperoleh dengan modifikasi eterifikasi selulosa. Ini banyak digunakan karena sifat pengental, emulsifikasi, suspensi, pembentukan film, koloid pelindung, retensi kelembaban, dan adhesi yang sangat baik. Hal ini memainkan peran penting dalam pengembangan perekonomian nasional dalam penelitian ilmiah dan sektor industri seperti makanan, obat-obatan, pembuatan kertas, pelapis, bahan bangunan, pemulihan minyak, tekstil dan komponen elektronik. Dalam tulisan ini, kemajuan penelitian modifikasi eterifikasi selulosa diulas.

Selulosaetermerupakan polimer organik yang paling melimpah di alam. Ini terbarukan, hijau dan biokompatibel. Ini adalah bahan baku dasar yang penting untuk teknik kimia. Menurut perbedaan substituen pada molekul yang diperoleh dari reaksi eterifikasi, ia dapat dibagi menjadi eter tunggal dan eter campuran. selulosa eter.Di sini kita mengulas kemajuan penelitian pada sintesis eter tunggal, termasuk alkil eter, hidroksialkil eter, eter karboksilkil, dan eter campuran.

Kata kunci: selulosa eter, eterifikasi, eter tunggal, eter campuran, kemajuan penelitian

1.Reaksi eterifikasi selulosa

Reaksi eterifikasi selulosa eter adalah reaksi derivatisasi selulosa yang paling penting. Eterifikasi selulosa adalah serangkaian turunan yang dihasilkan oleh reaksi gugus hidroksil pada rantai molekul selulosa dengan zat alkilasi dalam kondisi basa. Ada banyak jenis produk selulosa eter, yang dapat dibagi menjadi eter tunggal dan eter campuran sesuai dengan perbedaan substituen pada molekul yang diperoleh dari reaksi eterifikasi. Eter tunggal dapat dibagi menjadi alkil eter, eter hidroksialkil, dan eter karboksilkil, dan eter campuran mengacu pada eter dengan dua atau lebih gugus yang terhubung dalam struktur molekul. Di antara produk selulosa eter, terdapat karboksimetil selulosa (CMC), hidroksietil selulosa (HEC), hidroksipropil selulosa (HPC), hidroksipropil metil selulosa (HPMC), di antaranya Beberapa produk telah dikomersialkan.

2.Sintesis selulosa eter

2.1 Sintesis satu eter

Eter tunggal termasuk alkil eter (seperti etil selulosa, propil selulosa, fenil selulosa, sianoetil selulosa, dll.), hidroksialkil eter (seperti hidroksimetil selulosa, hidroksietil selulosa, dll.), karboksilkil eter (seperti karboksimetil selulosa, karboksetil selulosa, dll.).

2.1.1 Sintesis alkil eter

Berglund dkk terlebih dahulu mengolah selulosa dengan larutan NaOH ditambah etil klorida, kemudian ditambahkan metil klorida pada suhu 65°C sampai 90°C dan tekanan 3bar sampai 15bar, dan bereaksi menghasilkan metil selulosa eter. Metode ini bisa sangat efisien untuk memperoleh metil selulosa eter yang larut dalam air dengan derajat substitusi berbeda.

Etilselulosa adalah butiran atau bubuk termoplastik berwarna putih. Komoditas umum mengandung 44%~49% etoksi. Larut dalam sebagian besar pelarut organik, tidak larut dalam air. serat pulp atau kapas dengan larutan berair natrium hidroksida 40%~50%, dan selulosa yang dialkalisasi dietoksilasi dengan etil klorida untuk menghasilkan etil selulosa. berhasil mensintesis etil selulosa (EC) dengan kandungan etoksi 43,98% dengan metode satu langkah dengan mereaksikan selulosa dengan etil klorida berlebih dan natrium hidroksida, menggunakan toluena sebagai pengencer. Toluena digunakan sebagai pengencer dalam percobaan. Selama reaksi eterifikasi, ia tidak hanya mendorong difusi etil klorida ke selulosa alkali, tetapi juga melarutkan etil selulosa yang sangat tersubstitusi. Selama reaksi, bagian yang tidak bereaksi dapat terus menerus terekspos, sehingga zat eterifikasi mudah diinvasi, sehingga reaksi etilasi berubah dari heterogen menjadi homogen, dan distribusi substituen dalam produk lebih seragam.

menggunakan etil bromida sebagai zat eterifikasi dan tetrahidrofuran sebagai pengencer untuk mensintesis etil selulosa (EC), dan mengkarakterisasi struktur produk dengan spektroskopi inframerah, resonansi magnetik nuklir, dan kromatografi permeasi gel. Diperkirakan derajat substitusi etil selulosa yang disintesis adalah sekitar 2,5, distribusi massa molekulnya sempit, dan memiliki kelarutan yang baik dalam pelarut organik.

sianoetil selulosa (CEC) melalui metode homogen dan heterogen menggunakan selulosa dengan tingkat polimerisasi berbeda sebagai bahan baku, dan menyiapkan bahan membran CEC padat dengan pengecoran larutan dan pengepresan panas. Membran CEC berpori dibuat dengan teknologi pemisahan fase terinduksi pelarut (NIPS), dan bahan membran nanokomposit barium titanat/sianoetil selulosa (BT/CEC) dibuat dengan teknologi NIPS, dan struktur serta sifat-sifatnya dipelajari.

menggunakan pelarut selulosa yang dikembangkan sendiri (larutan alkali/urea) sebagai media reaksi untuk mensintesis sianoetil selulosa (CEC) secara homogen dengan akrilonitril sebagai zat eterifikasi, dan melakukan penelitian tentang struktur, sifat, dan aplikasi produk. mempelajari secara mendalam. Dan dengan mengendalikan kondisi reaksi yang berbeda, serangkaian KTK dengan nilai DS berkisar antara 0,26 hingga 1,81 dapat diperoleh.

2.1.2 Sintesis hidroksialkil eter

Fan Junlin dkk menyiapkan hidroksietil selulosa (HEC) dalam reaktor 500 L menggunakan kapas halus sebagai bahan baku dan 87,7% isopropanol-air sebagai pelarut melalui alkalisasi satu langkah, netralisasi langkah demi langkah, dan eterifikasi langkah demi langkah. . Hasil penelitian menunjukkan bahwa hidroksietil selulosa (HEC) yang diolah memiliki substitusi molar MS sebesar 2,2-2,9, mencapai baku mutu yang sama dengan produk HEC Dows 250 grade komersial dengan substitusi molar 2,2-2,4. Penggunaan HEC dalam produksi cat lateks dapat meningkatkan sifat pembentukan lapisan dan perataan cat lateks.

Liu Dan dan yang lainnya membahas pembuatan garam amonium kuaterner hidroksietil selulosa kationik dengan metode semi-kering hidroksietil selulosa (HEC) dan 2,3-epoksipropiltrimetilamonium klorida (GTA) di bawah aksi katalisis alkali. kondisi eter. Pengaruh penambahan kationik hidroksietil selulosa eter pada kertas diselidiki. Hasil percobaan menunjukkan bahwa: dalam pulp kayu keras yang diputihkan, ketika derajat substitusi kationik hidroksietil selulosa eter adalah 0,26, laju retensi total meningkat sebesar 9%, dan laju penyaringan air meningkat sebesar 14%; dalam pulp kayu keras yang diputihkan, bila jumlah kationik hidroksietil selulosa eter adalah 0,08% dari serat pulp, hal ini mempunyai efek penguatan yang signifikan pada kertas; semakin besar derajat substitusi selulosa kationik eter, semakin besar kerapatan muatan kationik, dan semakin baik efek penguatannya.

Zhanhong menggunakan metode sintesis fase cair untuk membuat hidroksietil selulosa dengan nilai viskositas 5×104mPa·s atau lebih dan nilai abu kurang dari 0,3% melalui proses dua langkah yaitu alkalisasi dan eterifikasi. Dua metode alkalisasi digunakan. Cara pertama adalah dengan menggunakan aseton sebagai pengencer. Bahan baku selulosa langsung dibasakan dalam larutan berair natrium hidroksida dengan konsentrasi tertentu. Setelah reaksi basifikasi dilakukan, ditambahkan zat eterifikasi untuk langsung melakukan reaksi eterifikasi. Metode kedua adalah bahan baku selulosa dialkalisasi dalam larutan natrium hidroksida dan urea, dan selulosa alkali yang dibuat dengan metode ini harus diperas untuk menghilangkan kelebihan alkali sebelum reaksi eterifikasi. Hasil percobaan menunjukkan bahwa faktor-faktor seperti jumlah pengencer yang dipilih, jumlah etilen oksida yang ditambahkan, waktu alkalisasi, suhu dan waktu reaksi pertama, serta suhu dan waktu reaksi kedua semuanya mempunyai pengaruh yang besar terhadap kinerja. produk.

Xu Qin dkk. melakukan reaksi eterifikasi selulosa alkali dan propilen oksida, serta mensintesis hidroksipropil selulosa (HPC) dengan derajat substitusi rendah dengan metode fase gas-padat. Pengaruh fraksi massa propilen oksida, rasio pemerasan dan suhu eterifikasi terhadap derajat eterifikasi HPC dan pemanfaatan efektif propilen oksida dipelajari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi optimum sintesis HPC adalah fraksi massa propilen oksida 20% (rasio massa terhadap selulosa), rasio ekstrusi selulosa alkali 3,0, dan suhu eterifikasi 60°C. Uji struktur HPC dengan resonansi magnetik nuklir menunjukkan bahwa derajat eterifikasi HPC adalah 0,23, tingkat pemanfaatan efektif propilena oksida adalah 41,51%, dan rantai molekul selulosa berhasil dihubungkan dengan gugus hidroksipropil.

Kong Xingjie dkk. menyiapkan hidroksipropil selulosa dengan cairan ionik sebagai pelarut untuk mewujudkan reaksi selulosa yang homogen sehingga mewujudkan pengaturan proses dan produk reaksi. Selama percobaan, cairan ionik imidazol fosfat sintetik 1, 3-dietilimidazol dietil fosfat digunakan untuk melarutkan selulosa mikrokristalin, dan hidroksipropil selulosa diperoleh melalui alkalisasi, eterifikasi, pengasaman, dan pencucian.

2.1.3 Sintesis karboksilkil eter

Karboksimetil selulosa yang paling khas adalah karboksimetil selulosa (CMC). Larutan karboksimetil selulosa dalam air memiliki fungsi pengental, pembentukan film, pengikatan, retensi air, perlindungan koloid, emulsifikasi dan suspensi, dan banyak digunakan dalam pencucian. Farmasi, makanan, pasta gigi, tekstil, percetakan dan pewarnaan, pembuatan kertas, minyak bumi, pertambangan, obat-obatan, keramik, komponen elektronik, karet, cat, pestisida, kosmetik, kulit, plastik dan pengeboran minyak, dll.

Pada tahun 1918, E. Jansen dari Jerman menemukan metode sintesis karboksimetil selulosa. Pada tahun 1940, pabrik Kalle milik Perusahaan IG Farbeninaustrie Jerman merealisasikan produksi industri. Pada tahun 1947, Perusahaan Kimia Wyandotle Amerika berhasil mengembangkan proses produksi berkelanjutan. negara saya pertama kali dimasukkan ke dalam produksi industri CMC di Pabrik Seluloid Shanghai pada tahun 1958. Karboksimetil selulosa adalah selulosa eter yang dihasilkan dari kapas halus di bawah aksi natrium hidroksida dan asam kloroasetat. Metode produksi industrinya dapat dibagi menjadi dua kategori: metode berbasis air dan metode berbasis pelarut menurut media eterifikasi yang berbeda. Proses yang menggunakan air sebagai media reaksi disebut metode media air, dan proses yang mengandung pelarut organik dalam media reaksi disebut metode pelarut.

Dengan pendalaman penelitian dan kemajuan teknologi, kondisi reaksi baru telah diterapkan pada sintesis karboksimetil selulosa, dan sistem pelarut baru memiliki dampak yang signifikan terhadap proses reaksi atau kualitas produk. Olaru dkk. menemukan bahwa reaksi karboksimetilasi selulosa menggunakan sistem campuran etanol-aseton lebih baik dibandingkan dengan etanol atau aseton saja. Nicholson dkk. Dalam sistem tersebut, CMC dengan tingkat substitusi rendah disiapkan. Philipp dkk menyiapkan CMC dengan substitusi tinggi Sistem pelarut N-metilmorfolin-N oksida dan N, N dimetilasetamida/litium klorida. Cai dkk. mengembangkan metode pembuatan CMC dalam sistem pelarut NaOH/urea. Ramos dkk. menggunakan sistem cairan ionik DMSO/tetrabutylammonium fluoride sebagai pelarut untuk karboksimetilasi bahan baku selulosa yang dimurnikan dari kapas dan sisal, dan memperoleh produk CMC dengan derajat substitusi setinggi 2,17. Chen Jinghuan dkk. menggunakan selulosa dengan konsentrasi pulp tinggi (20%) sebagai bahan baku, natrium hidroksida dan akrilamida sebagai reagen modifikasi, melakukan reaksi modifikasi karboksietilasi pada waktu dan suhu yang ditentukan, dan akhirnya diperoleh selulosa basa karboksietil. Kandungan karboksietil produk modifikasi dapat diatur dengan mengubah jumlah natrium hidroksida dan akrilamida.

2.2 Sintesis eter campuran

Hidroksipropil metil selulosa eter adalah sejenis selulosa eter non-polar yang larut dalam air dingin yang diperoleh dari selulosa alami melalui modifikasi alkalisasi dan eterifikasi. Ini dibuat basa dengan larutan natrium hidroksida dan ditambahkan sejumlah pelarut isopropanol dan toluena dalam jumlah tertentu, zat eterifikasi yang digunakan adalah metil klorida dan propilen oksida.

Dai Mingyun dkk. menggunakan hidroksietil selulosa (HEC) sebagai tulang punggung polimer hidrofilik, dan mencangkokkan zat hidrofobik butil glisidil eter (BGE) ke tulang punggung melalui reaksi eterifikasi untuk menyesuaikan gugus hidrofobik gugus butil. Tingkat substitusi gugus, sehingga memiliki nilai keseimbangan hidrofilik-lipofilik yang sesuai, dan 2-hidroksi-3-butoksipropil hidroksietil selulosa (HBPEC) yang responsif terhadap suhu disiapkan; sifat responsif terhadap suhu disiapkan Bahan fungsional berbasis selulosa memberikan cara baru untuk penerapan bahan fungsional di bidang pelepasan obat berkelanjutan dan biologi.

Chen Yangming dan yang lainnya menggunakan hidroksietil selulosa sebagai bahan baku, dan dalam sistem larutan isopropanol, menambahkan sedikit Na2B4O7 ke reaktan untuk reaksi homogen untuk membuat campuran eter hidroksietil karboksimetil selulosa. Produk ini instan dalam air, dan viskositasnya stabil.

Wang Peng menggunakan kapas halus selulosa alami sebagai bahan baku dasarnya, dan menggunakan proses eterifikasi satu langkah untuk menghasilkan karboksimetil hidroksipropil selulosa dengan reaksi seragam, viskositas tinggi, ketahanan asam dan garam yang baik melalui reaksi alkalisasi dan eterifikasi Senyawa eter. Dengan menggunakan proses eterifikasi satu langkah, karboksimetil hidroksipropil selulosa yang dihasilkan memiliki ketahanan garam, ketahanan asam, dan kelarutan yang baik. Dengan mengubah jumlah relatif propilen oksida dan asam kloroasetat, produk dengan kandungan karboksimetil dan hidroksipropil yang berbeda dapat dibuat. Hasil pengujian menunjukkan bahwa karboksimetil hidroksipropil selulosa yang dihasilkan dengan metode satu langkah memiliki siklus produksi yang pendek, konsumsi pelarut yang rendah, dan produk memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap garam monovalen dan divalen serta ketahanan asam yang baik. Dibandingkan dengan produk selulosa eter lainnya, produk ini memiliki daya saing yang lebih kuat di bidang eksplorasi pangan dan minyak.

Hidroksipropilmetilselulosa (HPMC) adalah varietas yang paling serbaguna dan berkinerja terbaik di antara semua jenis selulosa, dan juga merupakan perwakilan khas komersialisasi di antara eter campuran. Pada tahun 1927, hidroksipropilmetilselulosa (HPMC) berhasil disintesis dan diisolasi. Pada tahun 1938, Dow Chemical Co. Amerika Serikat merealisasikan produksi industri metil selulosa dan menciptakan merek dagang terkenal “Methocel”. Produksi industri hidroksipropil metilselulosa skala besar dimulai di Amerika Serikat pada tahun 1948. Proses produksi HPMC dapat dibagi menjadi dua kategori: metode fase gas dan metode fase cair. Saat ini, negara-negara maju seperti Eropa, Amerika dan Jepang lebih banyak mengadopsi proses fasa gas, dan produksi HPMC dalam negeri sebagian besar didasarkan pada proses fasa cair.

Zhang Shuangjian dan lainnya memurnikan bubuk kapas sebagai bahan baku, mengalkalisasikannya dengan natrium hidroksida dalam media pelarut reaksi toluena dan isopropanol, mengeterifikasikannya dengan zat eterifikasi propilen oksida dan metil klorida, mereaksikan dan menyiapkan sejenis hidroksipropil metil alkohol basa selulosa eter.

3. Pandangan

Selulosa merupakan bahan kimia dan bahan baku kimia penting yang kaya akan sumber daya, ramah lingkungan dan ramah lingkungan, serta terbarukan. Turunan dari modifikasi eterifikasi selulosa memiliki kinerja yang sangat baik, kegunaan yang luas dan efek penggunaan yang sangat baik, serta memenuhi sebagian besar kebutuhan perekonomian nasional. Dan kebutuhan pembangunan sosial, dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan realisasi komersialisasi di masa depan, jika bahan baku sintetik dan metode sintetik turunan selulosa dapat lebih terindustrialisasi, pemanfaatannya akan lebih maksimal dan penerapannya lebih luas. Nilai.