Hvernig á að búa til sellulósa eter?

Sellulósi eter er eins konar sellulósaafleiða sem fæst með eterunarbreytingu á sellulósa. Það er mikið notað vegna framúrskarandi þykkingar, fleyti, sviflausnar, filmumyndunar, hlífðarkolloids, rakasöfnunar og viðloðunareiginleika. Það gegnir mikilvægu hlutverki í þróun þjóðarbúsins í vísindarannsóknum og iðnaðargeirum eins og matvælum, lyfjum, pappírsframleiðslu, húðun, byggingarefni, endurheimt olíu, vefnaðarvöru og rafeindaíhlutum. Í þessari grein er farið yfir framfarir rannsókna á eterunarbreytingum á sellulósa.

Sellulósieterer algengasta lífræna fjölliðan í náttúrunni. Það er endurnýjanlegt, grænt og lífsamhæft. Það er mikilvægt undirstöðuhráefni fyrir efnaverkfræði. Samkvæmt mismunandi skiptihópum á sameindinni sem fæst úr eterunarhvarfinu er hægt að skipta henni í staka etera og blanda henni saman sellulósa eter.Hér við farið yfir framfarir rannsókna á myndun stakra etera, þar með talið alkýletera, hýdroxýalkýletra, karboxýalkýletra og blandaðra etera.

Lykilorð: sellulósa eter, eterun, stakur eter, blandaður eter, framfarir í rannsóknum

1.Etherification hvarf sellulósa

Eterunarhvarf sellulósa eter er mikilvægasta sellulósaafleiðuhvarfið.Etrun sellulósa er röð afleiða sem framleidd eru með hvarf hýdroxýlhópa á sameindakeðjur sellulósa við alkýlerandi efni við basísk skilyrði. Það eru margar tegundir af sellulósaeterafurðum, sem hægt er að skipta í staka etera og blandaða etera í samræmi við mismunandi skiptihópa á sameindunum sem fást við eterunarhvarfið. Hægt er að skipta stakum etrum í alkýletera, hýdroxýalkýletera og karboxýalkýletera og blönduðir eter vísa til etera með tvo eða fleiri hópa tengda í sameindabyggingunni. Meðal sellulósaeterafurða eru karboxýmetýlsellulósa (CMC), hýdroxýetýlsellulósa (HEC), hýdroxýprópýlsellulósa (HPC), hýdroxýprópýlmetýlsellulósa (HPMC), þar á meðal sumar vörur hafa verið markaðssettar.

2.Smíði sellulósa eter

2.1 Myndun eins eters

Einstakir etrar innihalda alkýletera (eins og etýlsellulósa, própýlsellulósa, fenýlsellulósa, sýanóetýlsellulósa osfrv.), hýdroxýalkýleter (eins og hýdroxýmetýlsellulósa, hýdroxýetýlsellulósa osfrv.), karboxýalkýleter (eins og karboxýmetýlsellulósa, karboxýetýlsellulósa, o.s.frv.).

2.1.1 Nýmyndun alkýletera

Berglund o.fl. meðhöndluðu fyrst sellulósa með NaOH lausn bætt við etýlklóríði, bættu síðan við metýlklóríði við 65 hitastig°C til 90°C og þrýstingur frá 3bar til 15bar, og hvarfast til að framleiða metýlsellulósaeter. Þessi aðferð getur verið mjög skilvirk Til að fá vatnsleysanlega metýlsellulósa etera með mismunandi stigum útskipta.

Etýlsellulósa er hvítt hitaþolið korn eða duft. Almennar vörur innihalda 44% ~ 49% etoxý. Leysanlegt í flestum lífrænum leysum, óleysanlegt í vatni. kvoða eða bómull linters með 40% ~ 50% natríumhýdroxíð vatnslausn, og basíski sellulósinn var etoxýleraður með etýlklóríði til að framleiða etýlsellulósa. tókst að búa til etýlsellulósa (EC) með etoxýinnihaldi 43,98% með eins þrepa aðferð með því að hvarfa sellulósa við umfram etýlklóríð og natríumhýdroxíð, með því að nota tólúen sem þynningarefni. Tólúen var notað sem þynningarefni í tilrauninni. Meðan á eterunarhvarfinu stendur getur það ekki aðeins stuðlað að dreifingu etýlklóríðs í alkalísellulósa, heldur einnig leyst upp mjög skiptan etýlsellulósa. Meðan á efnahvarfinu stendur getur óhvarfaði hlutinn verið stöðugt útsettur, sem gerir eterunarmiðilinn Auðvelt að ráðast inn, þannig að etýlerunarhvarfið breytist úr ólíku í einsleitt og dreifing skiptihópa í vörunni er jafnari.

notaði etýlbrómíð sem eterunarefni og tetrahýdrófúran sem þynningarefni til að búa til etýlsellulósa (EC), og einkenndi uppbyggingu vörunnar með innrauðri litrófsgreiningu, kjarnasegulómun og gel gegndræpiskiljun. Reiknað er út að skiptingarstig tilbúna etýlsellulósans sé um 2,5, mólmassadreifingin er þröng og hún hefur góða leysni í lífrænum leysum.

sýanóetýlsellulósa (CEC) með einsleitum og ólíkum aðferðum með því að nota sellulósa með mismunandi fjölliðunarstigum sem hráefni og útbúið þétt CEC himnuefni með lausnarsteypu og heitpressun. Porous CEC himnur voru framleiddar með leysi-framkölluðum fasaaðskilnaði (NIPS) tækni og baríumtítanat/sýanóetýl sellulósa (BT/CEC) nanósamsett himnuefni voru framleidd með NIPS tækni og uppbygging þeirra og eiginleikar voru rannsakaðir.

notaði sjálfþróaða sellulósaleysið (alkalí/þvagefnislausn) sem hvarfmiðil til að mynda sýanóetýlsellulósa (CEC) á einsleitan hátt með akrýlonítríl sem eterunarefni, og framkvæmdi rannsóknir á uppbyggingu, eiginleikum og notkun vörunnar. rannsaka ítarlega. Og með því að stjórna mismunandi hvarfskilyrðum er hægt að fá röð CECs með DS gildi á bilinu 0,26 til 1,81.

2.1.2 Nýmyndun hýdroxýalkýletra

Fan Junlin et al útbjuggu hýdroxýetýlsellulósa (HEC) í 500 L reactor með því að nota hreinsaða bómull sem hráefni og 87,7% ísóprópanól-vatn sem leysi með einu þrepi basalization, skref-fyrir-skref hlutleysingu og skref-fyrir-skref eteringu. . Niðurstöðurnar sýndu að tilbúinn hýdroxýetýlsellulósa (HEC) var með mólskipti MS upp á 2,2-2,9, sem náði sama gæðastaðli og Dows 250 HEC vara í verslun með mólskipti 2,2-2,4. Notkun HEC við framleiðslu á latexmálningu getur bætt filmumyndandi og jöfnunareiginleika latexmálningarinnar.

Liu Dan og fleiri ræddu framleiðslu á fjórðungs ammóníumsalt katjónískum hýdroxýetýlsellulósa með hálfþurrri aðferð hýdroxýetýlsellulósa (HEC) og 2,3-epoxýprópýltrímetýlammoníumklóríðs (GTA) undir virkni alkalíhvatunar. eter skilyrði. Könnuð voru áhrif þess að bæta katjónískum hýdroxýetýlsellulósaeter á pappír. Tilraunaniðurstöðurnar sýna að: í bleiktu harðviðardeigi, þegar skiptingarstig katjónísks hýdroxýetýlsellulósaeters er 0,26, eykst heildarsöfnunarhlutfallið um 9% og vatnssíunarhraði eykst um 14%; í bleiktu harðviðardeigi, þegar þegar magn katjónísks hýdroxýetýlsellulósaeter er 0,08% af trefjadeiginu hefur það veruleg styrkjandi áhrif á pappír; því meira sem skipting er á katjónískum sellulósaeter, því meiri er katjónísk hleðsluþéttleiki og því betri styrkjandi áhrif.

Zhanhong notar vökvafasa nýmyndunaraðferðina til að búa til hýdroxýetýlsellulósa með seigjugildi 5×104mPa·s eða meira og öskugildi sem er minna en 0,3% í gegnum tveggja þrepa ferli basa- og eterunar. Notaðar voru tvær basískir aðferðir. Fyrsta aðferðin er að nota asetón sem þynningarefni. Sellulósahráefnið er beint basískt í ákveðnum styrk natríumhýdroxíðs vatnslausnar. Eftir að basification hvarfið hefur verið framkvæmt er eterunarefni bætt við til að framkvæma eterunarhvarfið beint. Önnur aðferðin er sú að sellulósahráefnið er basískt í vatnslausn af natríumhýdroxíði og þvagefni, og kreista þarf alkalísellulósann sem er útbúinn með þessari aðferð til að fjarlægja umfram lút fyrir eterunarhvarfið. Tilraunaniðurstöðurnar sýna að þættir eins og valið magn þynningarefnis, magn etýlenoxíðs sem bætt er við, basamyndunartími, hitastig og tími fyrri hvarfsins og hitastig og tími síðari hvarfsins hafa allir mikil áhrif á árangur af vörunni.

Xu Qin o.fl. framkvæmt eterunarhvarf á alkalísellulósa og própýlenoxíði og tilbúinn hýdroxýprópýlsellulósa (HPC) með lítilli skiptingargráðu með gas-fastfasa aðferð. Könnuð voru áhrif massahlutfalls própýlenoxíðs, kreistuhlutfalls og eterunarhitastigs á eterunarstig HPC og skilvirka nýtingu própýlenoxíðs. Niðurstöðurnar sýndu að ákjósanlegustu efnamyndunarskilyrði HPC voru própýlenoxíð massahlutfall 20% (massahlutfall af sellulósa), alkalí sellulósa útpressunarhlutfall 3,0 og eterunarhitastig 60°C. Uppbyggingarprófun HPC með kjarnasegulómun sýnir að gráðu eterunar HPC er 0,23, skilvirkt nýtingarhlutfall própýlenoxíðs er 41,51% og sellulósa sameindakeðjan er með góðum árangri tengd hýdroxýprópýlhópum.

Kong Xingjie o.fl. tilbúinn hýdroxýprópýlsellulósa með jónískum vökva sem leysi til að gera sér grein fyrir einsleitri viðbrögðum sellulósa til að gera sér grein fyrir stjórnun á hvarfferlinu og afurðum. Í tilrauninni var tilbúið imidazol fosfat jónískt vökvi 1, 3-diethylimidasól díetýl fosfat notað til að leysa upp örkristallaðan sellulósa og hýdroxýprópýl sellulósa fékkst með basa, eteringu, súrnun og þvotti.

2.1.3 Nýmyndun karboxýalkýletra

Dæmigerðasti karboxýmetýl sellulósa er karboxýmetýl sellulósa (CMC). Vatnslausnin af karboxýmetýlsellulósa hefur það hlutverk að þykkna, mynda filmu, binda, vatnssöfnun, kolloidvörn, fleyti og sviflausn og er mikið notað í þvotti. Lyf, matvæli, tannkrem, vefnaðarvöru, prentun og litun, pappírsgerð, jarðolía, námuvinnsla, lyf, keramik, rafeindaíhlutir, gúmmí, málning, skordýraeitur, snyrtivörur, leður, plast og olíuboranir o.fl.

Árið 1918 fann Þjóðverjinn E. Jansen upp nýmyndunaraðferð karboxýmetýlsellulósa. Árið 1940 gerði Kalle verksmiðjan þýska IG Farbeninaustrie Company iðnaðarframleiðslu. Árið 1947 þróaði Wyandotle Chemical Company í Bandaríkjunum með góðum árangri stöðugt framleiðsluferli. Land mitt setti fyrst í CMC iðnaðarframleiðslu í Shanghai Celluloid Factory árið 1958. Karboxýmetýl sellulósa er sellulósa eter framleitt úr hreinsuðu bómull undir verkun natríumhýdroxíðs og klóediksýru. Iðnaðarframleiðsluaðferðum þess má skipta í tvo flokka: vatnsmiðaða aðferð og leysiefnafræðilega aðferð í samræmi við mismunandi eterunarmiðla. Ferlið sem notar vatn sem hvarfmiðil er kallað vatnsmiðilsaðferðin og ferlið sem inniheldur lífrænan leysi í hvarfmiðlinum er kallað leysisaðferðin.

Með dýpkun rannsókna og framfara tækni hefur nýjum hvarfskilyrðum verið beitt við myndun karboxýmetýlsellulósa og nýja leysikerfið hefur veruleg áhrif á hvarfferlið eða gæði vörunnar. Olaru o.fl. komist að því að karboxýmetýlerunarviðbrögð sellulósa með etanól-asetónblönduðu kerfi eru betri en etanóls eða asetóns eingöngu. Nicholson o.fl. Í kerfinu var CMC með lítilli útskiptingu útbúinn. Philipp et al útbjó mjög útskipt CMC með N-metýlmorfólín-N oxíð og N,N dímetýlasetamíð/litíumklóríð leysikerfi í sömu röð. Cai o.fl. þróað aðferð til að útbúa CMC í NaOH/urea leysikerfi. Ramos o.fl. notaði DMSO/tetrabútýlammoníum flúoríð jónískt vökvakerfi sem leysi til að karboxýmetýlera sellulósahráefnið sem var hreinsað úr bómull og sísal, og fékk CMC vöru með útskiptigráðu allt að 2,17. Chen Jinghuan o.fl. notaði sellulósa með háum kvoðastyrk (20%) sem hráefni, natríumhýdroxíð og akrýlamíð sem breytingahvarfefni, framkvæmt karboxýetýlerunarbreytingarviðbrögð á ákveðnum tíma og hitastigi, og loks fékkst karboxýetýl grunn sellulósa. Hægt er að stjórna karboxýetýlinnihaldi breyttrar vöru með því að breyta magni natríumhýdroxíðs og akrýlamíðs.

2.2 Nýmyndun blandaðra etera

Hýdroxýprópýl metýlsellulósaeter er eins konar óskautaður sellulósaeter sem er leysanlegur í köldu vatni sem fæst úr náttúrulegum sellulósa með basa- og eterunarbreytingum. Það er basískt með natríumhýdroxíðlausn og bætt við ákveðnu magni af ísóprópanóli og tólúenleysi, eterunarmiðillinn sem notar er metýlklóríð og própýlenoxíð.

Dai Mingyun o.fl. notaði hýdroxýetýlsellulósa (HEC) sem burðarás vatnssæknu fjölliðunnar og græddi vatnsfælniefnið bútýlglýsidýleter (BGE) á burðarásina með eterunarhvarfi til að stilla vatnsfælin bútýlhópinn. Skiptingarstig hópsins, þannig að hann hafi hæfilegt vatnssækið-fitusækið jafnvægisgildi, og hitasvarandi 2-hýdroxý-3-bútoxýprópýl hýdroxýetýlsellulósa (HBPEC) er útbúinn; hitastigsmótandi eiginleiki er útbúinn. Virku efnin sem byggjast á sellulósa veita nýja leið til notkunar virkra efna á sviði viðvarandi losunar lyfja og líffræði.

Chen Yangming og aðrir notuðu hýdroxýetýlsellulósa sem hráefni og í ísóprópanóllausnarkerfinu bættu litlu magni af Na2B4O7 við hvarfefnið fyrir einsleitt hvarf til að útbúa blandað eter hýdroxýetýl karboxýmetýl sellulósa. Varan er samstundis í vatni og seigja er stöðug.

Wang Peng notar náttúrulega sellulósahreinsaða bómull sem grunnhráefni og notar eins þrepa eterunarferli til að framleiða karboxýmetýl hýdroxýprópýlsellulósa með samræmdu viðbragði, mikilli seigju, góða sýruþol og saltþol í gegnum basa- og eterunarviðbrögð. Með því að nota eins þrepa eterunarferli, hefur framleitt karboxýmetýl hýdroxýprópýl sellulósa góða saltþol, sýruþol og leysni. Með því að breyta hlutfallslegu magni própýlenoxíðs og klórediksýru er hægt að framleiða vörur með mismunandi karboxýmetýl og hýdroxýprópýl innihald. Prófunarniðurstöðurnar sýna að karboxýmetýl hýdroxýprópýlsellulósa sem framleidd er með eins þrepa aðferð hefur stutta framleiðslulotu, litla leysiefnanotkun og varan hefur framúrskarandi viðnám gegn eingildum og tvígildum söltum og góða sýruþol. Í samanburði við aðrar vörur úr sellulósaeter hefur það sterkari samkeppnishæfni á sviði matvæla- og olíuleitar.

Hýdroxýprópýlmetýlsellulósa (HPMC) er fjölhæfasta og afkastamesta afbrigðið meðal alls kyns sellulósa, og það er líka dæmigerður fulltrúi markaðssetningar meðal blandaðra etera. Árið 1927 var hýdroxýprópýlmetýlsellulósa (HPMC) búið til og einangrað með góðum árangri. Árið 1938 gerði Dow Chemical Co. í Bandaríkjunum sér grein fyrir iðnaðarframleiðslu á metýlsellulósa og bjó til hið þekkta vörumerki "Methocel". Stór iðnaðarframleiðsla á hýdroxýprópýl metýlsellulósa hófst í Bandaríkjunum árið 1948. Hægt er að skipta framleiðsluferli HPMC í tvo flokka: gasfasaaðferð og fljótandi fasaaðferð. Sem stendur eru þróuð lönd eins og Evrópu, Ameríka og Japan meira að taka upp gasfasaferlið og innlend framleiðsla HPMC er aðallega byggð á fljótandi fasaferlinu.

Zhang Shuangjian og aðrir hreinsuðu bómullarduft sem hráefni, basuðu það með natríumhýdroxíði í hvarfleysismiðli tólúeni og ísóprópanóli, eteruðu það með eterunarefni própýlenoxíðs og metýlklóríðs, hvarfaði og útbjó eins konar skyndihýdroxýprópýlmetýlalkóhólbasa sellulósaeter.

3. Horfur

Sellulósi er mikilvægt efna- og efnahráefni sem er ríkt af auðlindum, grænt og umhverfisvænt og endurnýjanlegt. Afleiður breytinga á sellulósa eteringu hafa framúrskarandi frammistöðu, breitt notkunarsvið og framúrskarandi notkunaráhrif og uppfylla þarfir þjóðarbúsins að miklu leyti. Og þarfir félagslegrar þróunar, með stöðugum tækniframförum og framkvæmd markaðsvæðingar í framtíðinni, ef tilbúið hráefni og tilbúnar aðferðir sellulósaafleiða geta verið iðnvæddari, verða þau nýtt að fullu og gera sér grein fyrir fjölbreyttari notkun. Gildi.