제지 산업의 셀룰로오스 에테르

본 논문에서는 제지 산업에서 셀룰로오스 에테르의 유형, 제조 방법, 성능 특성 및 응용 상태를 소개하고, 개발 전망이 있는 몇 가지 새로운 종류의 셀룰로오스 에테르를 제시하고, 제지 산업에서의 응용 및 개발 동향에 대해 논의합니다.

핵심 단어:셀룰로오스 에테르; 성능; 제지 산업

셀룰로오스는 천연 고분자 화합물이며, 그 화학 구조는 무수물과 다당류 거대 분자입니다β- 기본 고리는 포도당이며, 각 기본 고리는 1차 수산기와 2차 수산기를 가지고 있습니다. 화학적 변형을 통해 일련의 셀룰로오스 유도체를 얻을 수 있습니다. 셀룰로오스에테르의 제조방법은 셀룰로오스를 NaOH와 반응시킨 후 염화메틸, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 등과 같은 다양한 기능성 반응물과 에테르화 반응을 수행한 후 부산물인 염과 일부 셀룰로오스나트륨을 세척하여 얻는 것이다. 제품. 셀룰로오스 에테르는 셀룰로오스의 중요한 유도체 중 하나로 의학 및 위생, 일일 화학 산업, 제지, 식품, 의약, 건설, 재료 및 기타 산업에서 널리 사용될 수 있습니다. 최근 들어 외국에서는 연구를 중시하고 응용기초연구, 응용실용효과, 준비 등에서 많은 성과를 거두었습니다. 최근 몇 년 동안 중국의 일부 사람들은 점차적으로 이 측면에 대한 연구에 참여하기 시작했으며 초기에 생산 실무에서 일부 성과를 거두었습니다. 따라서 셀룰로오스 에테르의 개발 및 활용은 재생 가능한 생물자원의 종합적 활용과 종이 품질 및 성능 향상에 매우 중요한 역할을 합니다. 이는 개발할 가치가 있는 새로운 유형의 제지 첨가제입니다.

1. 셀룰로오스에테르의 분류 및 제조방법

셀룰로오스 에테르의 분류는 일반적으로 이온성에 따라 4가지 범주로 나뉩니다.

1.1 비이온성 셀룰로오스 에테르

비이온성 셀룰로오스 에테르는 주로 셀룰로오스 알킬 에테르이며, 그 제조방법은 셀룰로오스를 NaOH와 반응시킨 후, 모노클로로메탄, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 등 다양한 관능성 단량체와 에테르화 반응을 시킨 후 세척하여 얻는 것이다. 주로 메틸 셀룰로오스 에테르, 메틸 히드록시에틸 셀룰로오스 에테르, 메틸 히드록시프로필 셀룰로오스 에테르, 히드록시에틸 셀룰로오스 에테르, 시아노에틸 셀룰로오스 에테르 및 히드록시부틸 셀룰로오스 에테르를 포함하는 부산물 염 및 셀룰로오스 나트륨이 널리 사용됩니다.

1.2 음이온성 셀룰로오스 에테르

음이온성 셀룰로오스 에테르는 주로 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스와 나트륨 카르복시메틸 히드록시에틸 셀룰로오스입니다. 제조방법은 셀룰로오스를 NaOH와 반응시킨 후 클로로아세트산, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드와 에테르를 반응시키는 것이다. 화학반응을 거친 후 부산물인 염과 셀룰로오스나트륨을 세척하여 얻는다.

1.3 양이온성 셀룰로오스 에테르

양이온성 셀룰로오스 에테르는 주로 3-클로로-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄 클로라이드 셀룰로오스 에테르를 포함하며, 이는 셀룰로오스를 NaOH와 반응시킨 후 양이온성 에테르화제인 3-클로로-2-하이드록시프로필 트리메틸 암모늄 클로라이드 또는 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드와의 에테르화 반응을 통해 제조되며, 부산물인 염과 나트륨셀룰로오스를 세척하여 얻는다.

1.4 양성이온성 셀룰로오스 에테르

양성이온성 셀룰로오스 에테르의 분자 사슬은 음이온성 그룹과 양이온성 그룹을 모두 가지고 있습니다. 그 제조방법은 셀룰로오스를 NaOH와 반응시킨 후 모노클로로아세트산과 양이온 에테르화제를 반응시켜 3-클로로-2-히드록시프로필 염화트리메틸암모늄을 에테르화한 후 부산물인 염과 셀룰로오스나트륨을 세척하여 얻는다.

2. 셀룰로오스에테르의 성능 및 특성

2.1 필름 형성 및 접착

셀룰로오스 에테르의 에테르화는 용해도, 필름 형성 능력, 결합 강도 및 내염성과 같은 특성과 특성에 큰 영향을 미칩니다. 셀룰로오스 에테르는 기계적 강도, 유연성, 내열성, 내한성이 높고 각종 수지 및 가소제와의 상용성이 좋아 플라스틱, 필름, 바니시, 접착제, 라텍스 및 약물코팅재 등의 제조에 사용할 수 있습니다.

2.2 용해도

셀룰로오스 에테르는 폴리히드록실기의 존재로 인해 수용성이 좋으며, 치환기에 따라 유기용매에 대한 용매 선택성이 다릅니다. 메틸셀룰로오스는 찬물에 용해되고 뜨거운 물에는 용해되지 않으며 일부 용매에도 용해됩니다. 메틸 하이드록시에틸 셀룰로오스는 냉수에 용해되고 뜨거운 물과 유기 용매에는 용해되지 않습니다. 그러나 메틸셀룰로오스와 메틸히드록시에틸셀룰로오스의 수용액을 가열하면 메틸셀룰로오스와 메틸히드록시에틸셀룰로오스가 침전됩니다. 메틸 셀룰로오스는 45-60에서 침전됩니다.°C, 혼합 에테르화 메틸 하이드록시에틸 셀룰로오스의 침전 온도는 65-80으로 증가합니다.°C. 온도가 낮아지면 침전물이 다시 용해됩니다. 하이드록시에틸셀룰로오스와 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨은 모든 온도에서 물에 용해되며 유기 용매에는 용해되지 않습니다(몇 가지 예외 있음). 이러한 특성을 활용하여 다양한 발유제 및 용해성 필름 소재를 제조할 수 있습니다.

2.3 농축

셀룰로오스 에테르는 콜로이드 형태로 물에 용해되며, 점도는 셀룰로오스 에테르의 중합 정도에 따라 달라지며 용액에는 수화된 거대 분자가 포함되어 있습니다. 고분자의 얽힘으로 인해 용액의 흐름 거동은 뉴턴 유체의 흐름 거동과 다르지만 전단력에 따라 변화하는 거동을 나타냅니다. 셀룰로오스 에테르의 고분자 구조로 인해 용액의 점도는 농도가 증가함에 따라 급격히 증가하고 온도가 증가함에 따라 급격히 감소합니다. 카복시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스에테르류는 그 특성에 따라 생활약품의 증점제, 종이코팅의 보수제, 건축도료의 증점제로 사용할 수 있습니다.

2.4 분해성

셀룰로오스 에테르를 수상에 용해시키면 박테리아가 성장하게 되고, 박테리아의 성장은 효소균의 생산으로 이어지게 됩니다. 효소는 셀룰로오스 에테르에 인접한 비치환 무수글루코스 단위 결합을 끊어 중합체의 상대적 분자량을 감소시킵니다. 따라서 셀룰로오스에테르 수용액을 장기간 보관할 경우에는 보존제를 첨가해야 하며, 항균성을 갖는 셀룰로오스에테르의 경우에도 일정한 방부조치를 취해야 한다.

3. 제지산업에서의 셀룰로오스 에테르의 응용

3.1 종이 강화제

예를 들어, CMC는 섬유분산제, 종이강화제로 사용될 수 있으며, 이는 펄프에 첨가될 수 있습니다. 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스는 펄프 및 충전제 입자와 동일한 전하를 갖기 때문에 섬유의 균일성을 높일 수 있습니다. 섬유간의 결합효과를 향상시킬 수 있으며, 인장강도, 파열강도, 종이의 균일성 등의 물리적 지표를 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어 Longzhu 등은 100% 표백 아황산염 목재 펄프, 20% 활석분, 1% 분산 로진 접착제를 사용하고, 황산알루미늄으로 pH 값을 4.5로 조정하고, 더 높은 점도의 CMC(점도 800~1200MPA.S)를 사용합니다. 치환율은 0.6이다. CMC는 종이의 건조 강도를 향상시키고 사이징 정도도 향상시킬 수 있음을 알 수 있습니다.

3.2 표면 사이징제

나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스는 종이의 표면 강도를 향상시키기 위해 종이 표면 사이즈제로 사용할 수 있습니다. 그 적용효과는 현재 폴리비닐알코올과 변성전분호제를 사용하는 것에 비해 표면강도를 약 10% 증가시킬 수 있고, 사용량은 약 30% 감소시킬 수 있다. 이는 제지용 표면 사이징제로 매우 유망하며, 이러한 일련의 신품종을 적극적으로 개발해야 합니다. 양이온성 셀룰로오스 에테르는 양이온성 전분보다 표면 사이징 성능이 더 좋습니다. 종이의 표면 강도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 종이의 잉크 흡수 성능을 향상시키고 염색 효과를 높일 수 있습니다. 이는 또한 유망한 표면 사이징제이기도 합니다. Mo Lihuan 등은 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨과 산화 전분을 사용하여 종이와 판지의 표면 크기 테스트를 수행했습니다. 결과는 CMC가 이상적인 표면 크기 조정 효과를 가지고 있음을 보여줍니다.

메틸 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨은 특정 크기 조정 성능을 가지며 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨은 펄프 크기 조정제로 사용할 수 있습니다. 자체 사이징 정도 외에도 양이온성 셀룰로오스 에테르는 제지 유지 보조제 필터로 사용할 수 있으며 미세 섬유 및 충전재의 유지율을 향상시키고 종이 강화제로도 사용할 수 있습니다.

3.3 유제안정제

셀룰로오스 에테르는 수용액에서의 우수한 증점 효과로 인해 에멀젼 제조에 널리 사용되며, 이는 에멀젼 분산 매질의 점도를 높이고 에멀젼 침전 및 층화를 방지할 수 있습니다. 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스에테르, 히드록시프로필셀룰로오스에테르 등은 음이온성 분산로진검, 양이온성 셀룰로오스에테르, 히드록시에틸셀룰로오스에테르, 히드록시프로필셀룰로오스에테르 등의 안정제 및 보호제로 사용할 수 있다. 베이스셀룰로오스에테르, 메틸셀룰로오스 에테르 등은 양이온 분산 로진검, AKD, ASA 및 기타 사이징제의 보호제로도 사용할 수 있습니다. Longzhuet al. 표백된 아황산염 목재펄프 100%, 활석분말 20%, 분산로진글루 1%를 사용하였고, 황산알루미늄으로 pH를 4.5로 조정하였으며, 점도가 더 높은 CMC(점도 800~12000MPA.S)를 사용하였다. 치환도는 0.6으로 내부 사이징용으로 사용된다. 결과로부터 알 수 있듯이, CMC를 함유한 로진 고무의 사이징 정도가 명백히 향상되었으며, 로진 에멀젼의 안정성이 좋고, 고무 소재의 유지율도 높다는 것을 알 수 있습니다.

3.4 도막 보수제

종이 코팅 바인더의 코팅 및 가공에 사용되며 시아노에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스 등은 카세인 및 라텍스 일부를 대체할 수 있어 인쇄 잉크가 쉽게 침투하고 가장자리가 선명합니다. 카르복시메틸 셀룰로오스 및 하이드록시에틸 카르복시메틸 셀룰로오스 에테르는 안료 분산제, 증점제, 보수제 및 안정제로 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 코팅지 코팅제 제조 시 보수제로 사용되는 카르복시메틸 셀룰로오스의 양은 1~2%입니다.

4. 제지산업에 사용되는 셀룰로오스에테르의 개발 동향

특별한 기능을 가진 셀룰로오스 유도체를 얻기 위한 화학적 변형을 사용하는 것은 세계 최대 생산량의 천연 유기물인 셀룰로오스의 새로운 용도를 모색하는 효과적인 방법입니다. 셀룰로오스 유도체의 종류는 다양하고 기능성도 넓으며, 셀룰로오스 에테르는 우수한 성능으로 인해 많은 산업분야에 적용되어 왔습니다. 제지 산업의 요구를 충족시키기 위해 셀룰로오스 에테르의 개발은 다음 추세에 주의를 기울여야 합니다.

(1) 다양한 종이 품종 생산 시 선택을 위해 치환도, 점도, 상대 분자 질량이 다른 시리즈 제품과 같이 제지 산업 응용에 적합한 셀룰로오스 에테르의 다양한 사양 제품을 개발합니다.

(2) 제지 유지 및 배수 보조제로 적합한 양이온성 셀룰로오스에테르, 표면 사이징제, 코팅 라텍스를 대체할 강화제로 사용할 수 있는 양성이온성 셀룰로오스에테르 등 셀룰로오스에테르의 신품종 개발을 늘려야 한다. 바인더 등.

(3) 셀룰로오스 에테르의 제조 공정 및 새로운 제조 방법에 대한 연구, 특히 비용 절감 및 공정 단순화에 대한 연구를 강화합니다.

(4) 셀룰로오스 에테르의 특성, 특히 다양한 셀룰로오스 에테르의 필름 형성 특성, 결합 특성 및 증점 특성에 대한 연구를 강화하고 제지에서 셀룰로오스 에테르의 응용에 대한 이론적 연구를 강화합니다.