מאפיינים, הכנה ויישום של אתר תאית בתעשייה

הסוגים, שיטות ההכנה, המאפיינים והמאפיינים של אתר תאית נסקרו, כמו גם היישומים של אתר תאית בנפט, בנייה, ייצור נייר, טקסטיל, רפואה, מזון, חומרים פוטו-אלקטריים ותעשייה כימית יומיומית. כמה זנים חדשים של נגזרות אתר תאית עם סיכויי פיתוח הוצגו ונבדקו סיכויי היישום שלהם.

מילות מפתח:אתר תאית; ביצועים; בַּקָשָׁה; נגזרות תאית

תאית היא מעין תרכובת פולימר טבעית. המבנה הכימי שלו הוא מקרומולקולת פוליסכריד עם β-גלוקוז נטול מים כטבעת הבסיס, עם קבוצת הידרוקסיל ראשונית אחת ושתי קבוצות הידרוקסיל משניות בכל טבעת בסיס. על ידי שינוי כימי ניתן להשיג סדרה של נגזרות תאית, אתר תאית הוא אחד מהם. אתר תאית מתקבל על ידי ריאקציה של תאית ו-NaOH, ולאחר מכן אתתר עם מונומרים פונקציונליים שונים כגון מתאן כלוריד, אתילן אוקסיד, פרופילן אוקסיד וכו', על ידי שטיפת מלח תוצר הלוואי ותאית נתרן. אתר תאית הוא נגזרת חשובה של תאית, ניתן לשימוש נרחב ברפואה ובריאות, כימיקלים יומיומיים, נייר, מזון, רפואה, בנייה, חומרים ותעשיות אחרות. לפיכך, לפיתוח וניצול אתר תאית יש משמעות חיובית לניצול מקיף של משאבי ביומסה מתחדשים, פיתוח חומרים חדשים וטכנולוגיות חדשות.

1. סיווג והכנה של אתר תאית

הסיווג של אתרי תאית מחולק בדרך כלל לארבע קטגוריות על פי תכונותיהם היוניות.

1.1 אתר תאית לא-ניוני

אתר תאית לא-יוני הוא בעיקר תאית אלקיל אתר, שיטת ההכנה היא על ידי תגובת תאית ו-NaOH, ולאחר מכן עם מגוון מונומרים פונקציונליים כגון מתאן כלוריד, תחמוצת אתילן, תגובת אתריפיקציה פרופילן אוקסיד, ולאחר מכן על ידי שטיפת תוצר הלוואי מלח ותאית נתרן להשיג. אתר מתיל תאית העיקרי, אתר תאית מתיל הידרוקסיאתיל, אתר תאית מתיל הידרוקסיפרופיל, אתר תאית הידרוקסיאתיל, אתר תאית ציאנואתיל, אתר תאית הידרוקסיבוטיל. היישום שלו רחב מאוד.

1.2 אתר תאית אניוני

אתר תאית אניוני הוא בעיקר נתרן תאית carboxymethyl, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose sodium. שיטת ההכנה היא על ידי ריאקציה של תאית ו-NaOH, ולאחר מכן etherify עם חומצה מונוכלורואצטית או תחמוצת אתילן, תחמוצת פרופילן, ולאחר מכן לשטוף את מלח תוצר הלוואי ותאית נתרן כדי לקבל.

אתר תאית קטיוני 1.3

אתר תאית קטיוני הוא בעיקר אתר תאית 3 – כלור – 2 – הידרוקסיפרופיל טרימתיל אמוניום כלוריד. שיטת ההכנה היא על ידי ריאקציה של תאית ו-NaOH, ולאחר מכן חומר האטריפין הקטיוני 3 – כלור – 2 – הידרוקסיפרופיל טרימתיל אמוניום כלוריד או תחמוצת אתילן, תחמוצת פרופילן יחד עם תגובה מאפרת, ולאחר מכן על ידי שטיפת מלח תוצר הלוואי והנתרן תאית להשיג.

1.4 אתר תאית זוויטריוני

לאתר תאית צוויטריוני יש גם קבוצות אניוניות וגם קבוצות קטיוניות בשרשרת המולקולרית, שיטת ההכנה היא על ידי תגובת תאית ו-NaOH, ולאחר מכן עם חומצה כלורואצטית וחומר מאתר קטיוני 3 – כלור – 2 תגובת האתתר הידרוקסיפרופיל טרימתיל אמוניום כלוריד, ולאחר מכן נשטף על ידי תוצר לוואי מלח ותאית נתרן ומתקבל.

2. המאפיינים והמאפיינים של אתר תאית

2.1 תכונות מראה

אתר תאית הוא בדרך כלל לבן או לבן חלבי, חסר טעם, לא רעיל, עם נזילות של אבקה סיבית, קל לספוג לחות, מומס במים לקולואיד יציב צמיג שקוף.

2.2 יצירת סרט והידבקות

להאתרה של אתר תאית יש השפעה רבה על תכונותיו, כגון מסיסות, יכולת יצירת סרט, חוזק קשר וסבילות למלח. לאתר תאית יש חוזק מכני גבוה, גמישות, עמידות בחום ועמידות בפני קור, ובעל תאימות טובה למגוון שרפים וחומרים פלסטיים, יכול לשמש לייצור פלסטיק, סרטים, לכות, דבקים, לטקס וחומרי ציפוי פרמצבטיים.

2.3 מסיסות

מתיל תאית מסיס במים קרים, בלתי מסיס במים חמים, אך גם מסיס בממסים אורגניים מסוימים; מתיל הידרוקסיאתיל תאית מסיס במים קרים, בלתי מסיס במים חמים וממיסים אורגניים. אבל כאשר התמיסה המימית של מתיל תאית ומתיל הידרוקסיאתיל תאית מחוממת, מתיל תאית ומתיל הידרוקסיאתיל תאית יצנח החוצה. מתיל תאית שקעה בטמפרטורה של 45 ~ 60 ℃, ואילו תאית מתיל הידרוקסיאתיל מעורבת ב-65 ~ 80 ℃. כשהטמפרטורה יורדת, המשקעים מתמוססים מחדש.

נתרן הידרוקסיאתיל תאית וקרבוקסימתיל הידרוקסיאתיל תאית מסיסים במים בכל טמפרטורה, אך אינם מסיסים בממסים אורגניים (עם כמה יוצאי דופן).

2.4 עיבוי

אתר התאית מומס במים בצורה קולואידית, וצמיגותו תלויה במידת הפילמור של אתר תאית. התמיסה מכילה מקרומולקולות של הידרציה. עקב הסתבכות של מקרומולקולות, התנהגות הזרימה של התמיסה שונה מזו של נוזלים ניוטונים, אך היא מציגה התנהגות המשתנה עם שינוי כוחות הגזירה. בשל המבנה המקרומולקולרי של אתר תאית, צמיגות התמיסה עולה במהירות עם הגדלת הריכוז ויורדת במהירות עם עליית הטמפרטורה.

2.5 התכלות

אתר תאית משמש בשלב המימי. כל עוד יש מים, חיידקים יגדלו. גידול חיידקים מוביל לייצור חיידקי אנזים. חיידקי האנזים גרמו לקשר יחידת גלוקוז מיובש ללא החלפה בסמוך לאתר תאית להישבר והמשקל המולקולרי של הפולימר ירד. לכן, אם יש לשמר תמיסה מימית של אתר תאית לתקופה ארוכה יותר, יש להוסיף לה חומר משמר, גם אם נעשה שימוש באתר תאית אנטיבקטריאלי.

3. היישום של אתר תאית בתעשייה

3.1 תעשיית הנפט

נתרן קרבוקסימיל תאית משמשת בעיקר בניצול נפט. הוא משמש לייצור בוץ כדי להגביר את הצמיגות ולהפחית את איבוד המים. זה יכול להתנגד לזיהומי מלח מסיסים שונים ולשפר את קצב התאוששות השמן.

נתרן קרבוקסימתיל הידרוקסיפרופיל תאית ונתרן קרבוקסימתיל הידרוקסיאתיל תאית הם סוג של חומר טוב יותר לטיפול בבוץ קידוח והכנת חומרי נוזלי השלמה, קצב עיסת גבוה, עמידות למלח, עמידות לסידן, יכולת צמיגות טובה, עמידות בטמפרטורה (160 ℃). מתאים להכנת מים מתוקים, מי ים ונוזל קידוח רווי מי מלח, תחת משקל סידן כלורי ניתן לערבב למגוון של צפיפות (103 ~ 1279 / cm3) נוזל קידוח, ולהפוך אותו בעל צמיגות מסוימת וסינון נמוך קיבולת, צמיגות ויכולת סינון שלו טובים יותר מאשר תאית הידרוקסיאתיל, הוא תוסף ייצור שמן טוב. נתרן קרבוקסימתיל תאית נמצא בשימוש נרחב בתהליך של ניצול נפט של נגזרות תאית, בנוזל קידוח, נוזל מלט, נוזל שבירה ושיפור ייצור הנפט משמשים, במיוחד בצריכת נוזל הקידוח גדולה יותר, עיקר ההמראה והנחיתה סינון וצמיגות.

תאית הידרוקסיאתיל משמשת בתהליך של קידוח, השלמה ומלט כמייצב לעיבוי בוץ. בגלל תאית הידרוקסיאתיל ונתרן קרבוקסימתיל תאית, גואר מסטיק בהשוואה לאפקט עיבוי טוב, חול תרחיף, תכולת מלח גבוהה, עמידות טובה בחום ועמידות קטנה, פחות אובדן נוזלים, גוש גומי שבור, מאפייני שאריות נמוכים, נעשה שימוש נרחב.

3.2 תעשיית הבנייה והציפוי

תערובת מרגמה לבניין וטיח: ניתן להשתמש בתאית נתרן קרבוקסימתיל כחומר מעכב, חומר עצירת מים, מעבה וחומר מקשר, יכול לשמש כטיח תחתית גבס ותחתית מלט, חומר מפזר טיט וחומרי פילוס קרקע, חומר שימור מים, מעבה. זהו מעין תערובת טיט בנייה וטיח מיוחד עבור גושי בטון סודה העשויים תאית קרבוקסימטיל, אשר יכול לשפר את יכולת העבודה, החזקת המים ועמידות הסדקים של טיט ולמנוע את הסדקים והחלולות של קיר הבלוקים.

חומרי קישוט משטח בנייה: Cao Mingqian ומתיל תאית אחרים עשויים מעין חומרי קישוט משטחי בניין להגנת הסביבה, תהליך הייצור שלו פשוט, נקי, יכול לשמש לקיר בדרגה גבוהה, משטח אריחי אבן, יכול לשמש גם לעמוד , עיטור משטח טאבלט. Huang Jianping עשוי תאית קרבוקסימטיל הוא סוג של איטום אריחי קרמיקה, בעל כוח מליטה חזק, יכולת דפורמציה טובה, אינו מייצר סדקים ונופל, אפקט עמיד למים טוב, צבע בהיר וצבעוני, בעל אפקט דקורטיבי מעולה.

יישום בציפויים: מתיל תאית ותאית הידרוקסיאתיל יכולים לשמש כמייצב, מעבה וחומר שומר מים עבור ציפויי לטקס, בנוסף, יכולים לשמש גם כחומר פיזור, חומר צמיג ויוצר סרטים עבור ציפויים צמנטיים צבעוניים. הוספת אתר תאית עם מפרט מתאים וצמיגות לצבע לטקס יכולה לשפר את ביצועי הבנייה של צבע לטקס, למנוע התזות, לשפר את יציבות האחסון וכוח הכיסוי. תחום הצרכנות העיקרי בחו"ל הוא ציפויי לטקס, לכן, מוצרי אתר תאית הופכים לעתים קרובות לבחירה הראשונה של מעבה צבע לטקס. לדוגמה, אתר מתיל הידרוקסיאתיל תאית שונה יכול לשמור על המיקום המוביל במעבה של צבע לטקס בגלל תכונותיו המקיפות הטובות. לדוגמה, מכיוון שלאתר תאית יש מאפיינים ומסיסות ג'ל תרמי ייחודיים, עמידות למלח, עמידות בחום ובעל פעילות פני השטח מתאימה, יכול לשמש כחומר שמירה על מים, חומר תרחיף, מתחלב, חומר ליצירת סרטים, חומר סיכה, מקשר ותיקון ריאולוגי. .

3.3 תעשיית הנייר

תוספים רטובים לנייר: ניתן להשתמש ב-CMC כחומר מפיץ סיבים ומשפר נייר, ניתן להוסיף לעיסה, מכיוון שלנתרן קרבוקסימטיל תאית ועיסה וחלקיקי אריזה יש את אותו מטען, יכולים להגדיל את אחידות הסיבים, לשפר את חוזק נְיָר. כמחזק המוסף בתוך הנייר, הוא מגביר את שיתוף הפעולה בין הסיבים, ויכול לשפר את חוזק המתיחה, עמידות השבירה, אחידות הנייר ואינדקסים פיזיים אחרים. ניתן להשתמש גם בתאית נתרן קרבוקסי-מתיל כחומר גודל בעיסה. בנוסף לדרגת גודל משלו, הוא יכול לשמש גם כחומר הגנה של רוזין, AKD וחומרי התאמה אחרים. אתר תאית קטיוני יכול לשמש גם כמסנן עזר לשמירה על נייר, לשפר את קצב השמירה של סיבים עדינים וחומרי מילוי, יכול לשמש גם כחיזוק נייר.

דבק ציפוי: משמש לציפוי עיבוד נייר דבק ציפוי, יכול להחליף גבינה, חלק הלטקס, כך דיו הדפסה קל לחדור, קצה ברור. זה יכול לשמש גם כחומר מפיץ פיגמנטים, חומר צמיג ומייצב.

חומר גודל משטח: ניתן להשתמש בתאית נתרן קרבוקסימתיל כחומר גודל משטח נייר, לשפר את חוזק פני השטח של נייר, בהשוואה לשימוש הנוכחי באלכוהול פוליוויניל, עמילן שונה לאחר שניתן להגדיל את חוזק פני השטח בכ-10%, המינון מופחת בכ-30%. זהו סוכן מבטיח לחיפוי משטח לייצור נייר, ויש לפתח באופן פעיל את סדרת הזנים החדשים שלו. לאתר תאית קטיוני יש ביצועים טובים יותר לגודל פני השטח מאשר עמילן קטיוני, לא רק שיכול לשפר את חוזק פני השטח של הנייר, אלא גם יכול לשפר את ספיגת הדיו של הנייר, להגביר את אפקט הצביעה, הוא גם חומר מבטיח לגודל משטח.

3.4 תעשיית הטקסטיל

בתעשיית הטקסטיל, אתר תאית יכול לשמש כחומר גודל, חומר פילוס וחומר עיבוי לעיסת טקסטיל.

חומר גודל: אתר תאית כגון נתרן קרבוקסימתיל תאית, hydroxyethyl carboxymethyl cellulose ether, hydroxypropyl carboxymethyl cellulose ether וזנים אחרים יכולים לשמש כחומר גודל, ולא קל להידרדר ולעצב, הדפסה וצביעה, ללא ניקוי מידות, לקדם צבע יכול להשיג אחיד. קולואיד במים.

סוכן פילוס: יכול לשפר את הכוח ההידרופילי והאוסמוטי של הצבע, מכיוון ששינוי הצמיגות קטן, קל להתאים את ההבדל בצבע; לאתר תאית קטיוני יש גם אפקט צביעה וצביעה.

חומר עיבוי: נתרן קרבוקסימתיל תאית, hydroxyethyl carboxymethyl cellulose ether, hydroxypropyl carboxymethyl cellulose ether יכול לשמש כחומר עיבוי דפוס וצביעה, עם שאריות קטנות, מאפיינים של קצב צבע גבוה, הוא סוג של תוספי טקסטיל פוטנציאליים מאוד.

3.5 תעשיית כימיקלים ביתיים

מצמיג יציב: נתרן מתיל צלולוז במוצרי משחת חומר גלם אבקה מוצק ממלאים יציבות תרחיף של פיזור, בתפקידי קוסמטיקה נוזליים או אמולסיתיים של עיבוי, פיזור, הומוגניזציה ואחרים. זה יכול לשמש כמייצב וצמיג.

מייצב מתחלב: לעשות משחה, מתחלב שמפו, חומר מעבה ומייצב. ניתן להשתמש בתאית של נתרן קרבוקסי-מתיל הידרוקסיפרופיל כמייצב דבק של משחת שיניים, בעל תכונות טיקסוטרופיות טובות, כך שלמשחת השיניים יכולת צורה טובה, דפורמציה לטווח ארוך, טעם אחיד ועדין. עמידות בפני מלח נתרן קרבוקסימטיל הידרוקסיפרופיל תאית, עמידות לחומצה עדיפה, ההשפעה טובה בהרבה מתאית קרבוקסימטיל, יכולה לשמש כחומר ניקוי בחומר הצמיג, חומר למניעת הדבקת לכלוך.

מעבה פיזור: בייצור חומרי ניקוי, השימוש הכללי בתאית נתרן קרבוקסימתיל כחומר ניקוי חומר ניקוי לפיזור לכלוך, מעבה חומר ניקוי נוזלי ומפזר.

3.6 תעשיות תרופות ומזון

בתעשיית התרופות, הידרוקסיפרופיל קרבוקסימיל תאית יכול לשמש כחומר עזר לתרופות, בשימוש נרחב בתכשירי שחרור מבוקר ושחרור מושהה של תרופות דרך הפה, כחומר חוסם שחרור לוויסות שחרור תרופות, כחומר ציפוי חומר שחרור מושהה, כדורי שחרור מושהה , כמוסות בשחרור מושהה. השימוש הנפוץ ביותר הוא תאית מתיל קרבוקסימתיל, תאית אתיל קרבוקסימטיל, כגון MC משמש לעתים קרובות בייצור טבליות וכמוסות, או טבליות מצופות סוכר.

ניתן להשתמש בדרגת איכות של אתר תאית בתעשיית המזון, במגוון מזון הוא חומר עיבוי יעיל, מתחלב, מייצב, חומר עזר, חומר שומר מים וחומר הקצף מכני. מתיל תאית ותאית הידרוקסיפרופיל מתיל הוכרו כחומרים אינרטיים מטבוליים שאינם מזיקים. ניתן להוסיף תאית קרבוקסימטיל בטוהר גבוה (99.5% או יותר) למזונות, כגון מוצרי חלב ושמנת, תבלינים, ריבות, ג'לי, פחיות, סירופים לשולחן ומשקאות. ניתן להשתמש בטוהר של יותר מ-90% תאית קרבוקסימטיל בהיבטים הקשורים למזון, כגון יישום על הובלה ואחסון של פירות טריים, לעיטוף הפלסטיק יש אפקט שימור טוב, פחות זיהום, ללא נזק, יתרונות ייצור קלים עד ממוכנים.

3.7 חומרים פונקציונליים אופטיים וחשמליים

מייצב עיבוי אלקטרוליטים: בשל הטוהר הגבוה של אתר תאית, עמידות טובה לחומצה, עמידות למלח, במיוחד תכולת ברזל ומתכות כבדות נמוכה, ולכן הקולואיד יציב מאוד, מתאים לסוללה אלקליין, מייצב עיבוי אלקטרוליטים של סוללת מנגן אבץ.

חומרי גביש נוזלי: מאז 1976, הגילוי הראשון של תאית הידרוקסיפרופיל – מערכת מים גביש נוזלי שאק שלב, נמצא בתמיסה אורגנית מתאימה, נגזרות תאית רבות בריכוז גבוה יכולות ליצור תמיסה אנזוטרופית, למשל תאית הידרוקסיפרופיל והאצטט שלה, פרופיונאט. , בנזואט, phthalate, acetyxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, וכו'. בנוסף ליצירת תמיסת גביש נוזלי יונית קולואידית, כמה אסטרים של hydroxypropyl cellulose גם מראים תכונה זו.

אתרי תאית רבים מראים תכונות גבישים נוזליים תרמוטרופיים. אצטיל הידרוקסיפרופיל תאית שנוצרה גביש נוזלי כולסטרי תרמוגני מתחת ל-164℃. אצטואצטט הידרוקסיפרופיל תאית, טריפלואורואצטט הידרוקסיפרופיל תאית, הידרוקסיפרופיל תאית ונגזרותיה, אתיל הידרוקסיפרופיל תאית, טרימתיל סיליקצלולוזה ובוטילדימתיל סיליקצלולוזה, תאית הפטיל ובוטוקסילאתיל, אצטט הידרוקסיאתיל תאית וכו', כולם הראו גביש נוזלי כולסטרי תרמוגני. כמה אסטרים של תאית כמו בנזואט תאית, p-methoxybenzoate ו-p-methylbenzoate, תאית הפטנאט יכולים ליצור גבישים נוזליים כולסטרויים תרמוגניים.

חומר בידוד חשמלי: חומר מאתר תאית ציאנואתיל לאקרילוניטריל, הקבוע הדיאלקטרי הגבוה שלו, מקדם ההפסד הנמוך, יכול לשמש כמנורות זרחן ואלקטרולומינסצנטיות שרף מטריצה ​​ובידוד שנאים.

4. דברי סיום

שימוש בשינוי כימי להשגת נגזרות תאית עם פונקציות מיוחדות הוא דרך יעילה למצוא שימושים חדשים לתאית, החומר האורגני הטבעי הגדול בעולם. כאחת מנגזרות תאית, אתר תאית כגון חומרים פולימריים מסיסים במים שאינם מזיקים פיזיולוגיים, נטולי זיהום בגלל תכונותיו המצוינות, שימש בתעשיות רבות, ויהיה לו סיכוי רחב יותר לפיתוח.