Целлюлоза эфирин кантип жасоо керек?

Целлюлоза эфири целлюлозанын эфирдик модификациясынан алынган целлюлозанын бир түрү. Мыкты коюу, эмульсия, суспензия, пленка түзүү, коллоидди коргоочу, нымдуулукту сактоо жана адгезия касиеттеринен улам кеңири колдонулат. Ал тамак-аш, дары-дармек, кагаз жасоо, каптоо, курулуш материалдары, мунай өндүрүү, текстиль жана электрондук компоненттер сыяктуу илимий изилдөө жана өнөр жай тармактарында улуттук экономиканы өнүктүрүүдө маанилүү ролду ойнойт. Бул макалада целлюлозанын этерификациялык модификациясын изилдөөнүн жүрүшү каралат.

Целлюлозаэфиржаратылыштагы эң көп органикалык полимер. Бул кайра жаралуучу, жашыл жана био шайкеш келет. Бул химиялык инженерия үчүн маанилүү негизги сырье болуп саналат. Этерификация реакциясынан алынган молекуладагы ар кандай алмаштыруучуларга ылайык, ал жалгыз эфирлерге жана аралашууга бөлүнөт. целлюлоза эфирлер.Мына биз жалгыз эфирлерди, анын ичинде алкил эфирлерди, гидроксиалкил эфирлерди, карбоксиалкил эфирлерди жана аралаш эфирлерди синтездөө боюнча изилдөөлөрдүн жүрүшүн карап чыгат.

Негизги сөздөр: целлюлоза эфир, этерификация, жалгыз эфир, аралаш эфир, изилдөө прогресси

1. Целлюлозанын эфирификация реакциясы

Целлюлозанын эфирлешүү реакциясы эфир целлюлозанын эң маанилүү дериватизация реакциясы. Целлюлозанын этерификациясы - щелочтук шарттарда целлюлозанын молекулярдык чынжырындагы гидроксил топторунун алкилдештирүүчү заттар менен реакциясынын натыйжасында пайда болгон туундулардын сериясы. Целлюлоза эфиринин продуктуларынын көптөгөн түрлөрү бар, алар этерификация реакциясынан алынган молекулалардагы ар кандай алмаштыруучуларга жараша жалгыз жана аралаш эфирлерге бөлүнөт. Жалгыз эфирлерди алкил эфирлери, гидроксиалкил эфирлери жана карбоксиалкил эфирлери деп бөлүүгө болот, ал эми аралаш эфирлер молекулалык түзүлүштө байланышкан эки же андан көп топтору бар эфирлерди билдирет. Целлюлоза эфиринин продуктыларынын арасында карбоксиметил целлюлоза (ЦМС), гидроксиэтил целлюлоза (ГЭК), гидроксипропил целлюлоза (HPC), гидроксипропил метил целлюлоза (HPMC) бар, алардын арасында кээ бир продуктылар коммерциялаштырылган.

2. Целлюлоза эфиринин синтези

2.1 Жалгыз эфирдин синтези

Жалгыз эфирлерге алкил эфирлери (мисалы, этил целлюлоза, пропил целлюлоза, фенил целлюлоза, цианетил целлюлоза ж. б.), гидроксиалкил эфирлери (мисалы, гидроксиметил целлюлоза, гидроксиэтил целлюлоза ж. жана башкалар.).

2.1.1 Алкил эфирлеринин синтези

Берглунд жана башкалар адегенде целлюлозаны этилхлорид кошулган NaOH эритмеси менен иштетип, андан кийин 65° температурада метилхлоридди кошушкан.°C дан 90го чейин°C жана басымы 3бардан 15барга чейин жана метил целлюлоза эфирин алуу үчүн реакцияга кирди. Бул ыкма өтө эффективдүү болушу мүмкүн. Сууда эрүүчү метил целлюлоза эфирлерин алмаштыруунун ар кандай даражасы бар.

Этилцеллюлоза ак термопластикалык гранул же порошок. Жалпы товарлардын курамында 44% ~ 49% этокси бар. Көпчүлүк органикалык эриткичтерде эрийт, сууда эрибейт. целлюлозаны же пахтаны 40% ~ 50% натрий гидроксидинин суу эритмеси менен толтуруңуз, ал эми щелочтуу целлюлоза этил целлюлозасын алуу үчүн этилхлорид менен этоксилдешти. целлюлозаны эритүүчү катары толуолду ашыкча этилхлорид жана натрий гидроксиди менен реакцияга киргизүү аркылуу бир кадамдык ыкма менен этокси мазмуну 43,98% болгон этил целлюлозасын (EC) ийгиликтүү синтездеди. Экспериментте эритүүчү катары толуол колдонулган. Этерификация реакциясынын жүрүшүндө ал этилхлориддин щелочтук целлюлозага диффузиясын гана эмес, ошондой эле өтө алмаштырылган этил целлюлозасын да эритет. Реакция учурунда реакцияга кирбеген бөлүк үзгүлтүксүз ачылып, эфирлештирүү агенти түзүлөт. Этилденүү реакциясы гетерогендиктен гомогендикке өзгөрүп, продуктудагы орунбасарлардын бөлүштүрүлүшү бир калыпта болот.

этил-целлюлозаны (EC) синтездөө үчүн этил бромду этерификациялоочу агент катары жана тетрагидрофуранды эритүүчү катары колдонгон жана продукттун структурасын инфракызыл спектроскопия, ядролук магниттик резонанс жана гелдин өтүү хроматографиясы менен мүнөздөгөн. Синтезделген этил целлюлозанын алмаштыруу даражасы болжол менен 2,5, молекулалык масса таралышы тар, органикалык эриткичтерде жакшы эригичтиги эсептелген.

чийки зат катары полимерлешүүнүн ар кандай даражасы бар целлюлозаны колдонуу менен гомогендүү жана гетерогендүү ыкмалар менен цианэтил целлюлоза (ЦЦК) жана эритме куюу жана ысык пресстөө аркылуу тыгыз CEC мембраналык материалдары даярдалды. Тешиктүү CEC мембраналары эриткич менен индукцияланган фазалык бөлүү (NIPS) технологиясы, ал эми барий титанаты/цианэтил целлюлоза (BT/CEC) нанокомпозиттик мембранасынын материалдары NIPS технологиясы менен даярдалып, алардын структуралары жана касиеттери изилденген.

өзү иштеп чыккан целлюлоза эриткичти (щелоч/карбамид эритмеси) реакция чөйрөсү катары цианоэтил целлюлозаны (ЦЦК) этерификациялоочу агент катары акрилонитрил менен бир тектүү синтездешти, ошондой эле продуктунун структурасы, касиеттери жана колдонулушу боюнча изилдөө жүргүздү. тереңдетип изилдөө. Жана ар кандай реакция шарттарын көзөмөлдөө менен, 0,26дан 1,81ге чейинки DS маанилери бар бир катар БШКларды алууга болот.

2.1.2 Гидроксиалкил эфирлеринин синтези

Фан Джунлин жана башкалар 500 л реактордо тазаланган пахтаны чийки зат катары жана эриткич катары 87,7% изопропанол-сууну колдонуу менен гидроксиэтил целлюлозасын (HEC) даярдашкан. . Натыйжалар даярдалган гидроксиэтил целлюлозанын (HEC) молярдык алмаштыруу MS 2,2-2,9 болуп, 2,2-2,4 молярдык алмаштыруусу менен Dows 250 HEC коммерциялык класстагы продуктусу сыяктуу сапат стандартына жеткенин көрсөттү. Латекстик боёкту өндүрүүдө HECти колдонуу латекс боёктун пленка түзүүчү жана тегиздөөчү касиеттерин жакшыртат.

Лю Дан жана башкалар щелоч катализинин таасири астында гидроксиэтил целлюлозанын (ГЦК) жана 2,3-эпоксипропилтриметиламмоний хлоридинин (ГТА) жарым кургак ыкмасы менен төртүнчү аммоний тузунун катиондук гидроксиэтил целлюлозасын даярдоону талкуулашты. эфир шарттары. Кагазга катиондук гидроксиэтил целлюлоза эфирин кошуунун таасири изилденген. Эксперименттик натыйжалар көрсөткөндөй: агартылган катуу жыгач массасында катиондук гидроксиэтил целлюлоза эфиринин алмаштыруу даражасы 0,26 болгондо, жалпы кармалуу коэффициенти 9%ке, сууну чыпкалоо ылдамдыгы 14%ке жогорулайт; агартылган катуу жыгачтын целлюлозасында, качан катиондук гидроксиэтил целлюлоза эфиринин көлөмү целлюлоза буласынын 0,08% түзсө, ал кагазга олуттуу бекемдөөчү таасирин тийгизет; катиондук целлюлоза эфирин алмаштыруунун даражасы канчалык чоң болсо, катиондук заряддын тыгыздыгы ошончолук чоң болот жана күчтөндүрүүчү эффект ошончолук жакшы болот.

Zhanhong илешкектүүлүгү 5 болгон гидроксиэтил целлюлозаны даярдоо үчүн суюк фазалык синтез ыкмасын колдонот.×104мПа·с же андан көп жана күлдүн мааниси 0,3% дан кем эмес эки этаптуу алкализация жана эфирлештирүү процесси аркылуу. Алкализациялоонун эки ыкмасы колдонулган. Биринчи ыкма - эритүүчү катары ацетонду колдонуу. Целлюлоза чийки зат натрий гидроксидинин суу эритмесинин белгилүү бир концентрациясында түздөн-түз негизделет. Базисификациялоо реакциясы жүргүзүлгөндөн кийин эфирлештирүү реакциясын түздөн-түз жүргүзүү үчүн эфирдик агент кошулат. Экинчи ыкма: целлюлоза чийки заты натрий гидроксидинин жана мочевинанын суудагы эритмесинде щелочко айландырылат жана бул ыкма менен даярдалган щелочтук целлюлозаны эфирлештирүү реакциясына чейин ашыкча лайдан тазалоо үчүн сыгып алуу керек. Эксперименттик натыйжалар көрсөткөндөй, тандалган эритүүчүнүн өлчөмү, кошулган этилен оксидинин саны, щелочка айлануу убактысы, биринчи реакциянын температурасы жана убактысы, экинчи реакциянын температурасы жана убактысы сыяктуу факторлордун бардыгынын иштешине чоң таасир этет. буюмдун.

Сю Цин жана башкалар. щелочтук целлюлоза менен пропилен кычкынын эфирлештирүү реакциясын жүргүзүп, газ-катуу фаза ыкмасы менен төмөнкү алмаштыруу даражасы менен гидроксипропил целлюлозасын (ГЦС) синтездешти. Пропилен оксидинин массалык үлүшүнүн, кысуу катышынын жана эфирлештирүү температурасынын HPCтин этерификация даражасына жана пропилен оксидин эффективдүү пайдалануусуна тийгизген таасири изилденген. Натыйжалар HPCтин оптималдуу синтезинин шарттары пропилен оксидинин масса үлүшү 20% (целлюлозага карата масса катышы), щелочтук целлюлозанын экструзия катышы 3,0 жана этерификация температурасы 60 экенин көрсөттү.°C. Ядролук магниттик резонанс менен HPCтин структуралык тести HPCтин этерификациясынын даражасы 0,23, пропилен кычкылынын эффективдүү пайдалануу курсу 41,51% жана целлюлозанын молекулярдык чынжыры гидроксипропил топтору менен ийгиликтүү байланышканын көрсөтөт.

Конг Xingjie жана башкалар. реакция процессин жана продуктуларын жөнгө салууну ишке ашыруу үчүн целлюлозанын бир тектүү реакциясын ишке ашыруу үчүн эриткич катары иондук суюктук менен гидроксипропил целлюлоза даярдалган. Эксперименттин жүрүшүндө микрокристаллдык целлюлозаны эритүү үчүн синтетикалык имидазолфосфат иондук суюктук 1, 3-диэтилимидазол диэтилфосфаты колдонулуп, алкализация, эфирлештирүү, кычкылдандыруу жана жууп алуу жолу менен гидроксипропил целлюлоза алынган.

2.1.3 Карбоксиалкил эфирлеринин синтези

Эң типтүү карбоксиметил целлюлоза - карбоксиметил целлюлоза (CMC). Карбоксиметил целлюлозанын суудагы эритмеси коюулоо, пленка түзүү, бириктирүү, сууну кармоо, коллоиддик коргоо, эмульсия жана суспензия функцияларына ээ жана жууганда кеңири колдонулат. Дары-дармек, тамак-аш, тиш пастасы, текстиль, полиграфия жана боёо, кагаз жасоо, мунай, тоо-кен, медицина, керамика, электрондук компоненттер, резина, боёк, пестициддер, косметика, булгаары, пластмасса жана мунай бургулоо ж.

1918-жылы немис Э.Янсен карбоксиметил целлюлозаны синтездөө ыкмасын ойлоп тапкан. 1940-жылы Германиянын IG Farbeninaustrie компаниясынын Калле фабрикасы өнөр жай өндүрүшүн ишке ашырган. 1947-жылы Америка Кошмо Штаттарынын Wyandotle Chemical компаниясы үзгүлтүксүз өндүрүш процессин ийгиликтүү иштеп чыккан. менин өлкөм биринчи жолу 1958-жылы Шанхайдагы целлулоиддик фабрикада ЖМБ өнөр жай өндүрүшүн киргизген. Карбоксиметил целлюлоза – натрий гидроксидинин жана хлорассус кислотасынын таасири астында тазаланган пахтадан өндүрүлгөн целлюлоза эфири. Анын өнөр жай өндүрүш ыкмалары эки категорияга бөлүүгө болот: суу негизделген ыкмасы жана эриткич негизинде ыкмасы ар кандай etherification чөйрөлөр боюнча. Реакция чөйрөсү катары суу колдонулган процесс суу чөйрөсү ыкмасы, ал эми реакция чөйрөсүндө органикалык эриткичти камтыган процесс эриткичтер ыкмасы деп аталат.

Изилдөөлөрдүн тереңдеши жана технологиянын өнүгүшү менен карбоксиметил целлюлозанын синтезине жаңы реакция шарттары колдонулду жана жаңы эриткич системасы реакция процессине же продукциянын сапатына олуттуу таасирин тийгизет. Алару жана башкалар. этанол-ацетон аралаш системасы аркылуу целлюлозанын карбоксиметиляция реакциясы жалгыз этанол же ацетонго караганда жакшыраак экенин аныкташкан. Николсон жана башкалар. Системада алмаштыруу деңгээли төмөн ЖМБ даярдалган. Филипп жана башкалар жогорку алмаштырылган ЖМБны даярдашкан N-methylmorpholine-N оксиди жана N, N dimethylacetamide/литий хлорид эриткич системалары тиешелүүлүгүнө жараша. Cai жана башкалар. NaOH/карбамид эриткич системасында ЖМБ даярдоо ыкмасын иштеп чыккан. Рамос жана башкалар. пахтадан жана сисалдан тазартылган целлюлоза чийки затын карбоксиметилдештирүү үчүн эриткич катары DMSO/тетрабутиламмоний фторид иондук суюктук системасын колдонду жана 2,17ге чейин алмаштыруу даражасы менен ЖМБ продуктусун алды. Чен Цзинхуан жана башкалар. чийки зат катары целлюлозанын концентрациясы жогору (20%) целлюлозаны, модификациялоочу реагенттер катары натрий гидроксиди жана акриламидди колдонуп, белгиленген убакытта жана температурада карбоксиэтилдөөнүн модификациялоо реакциясын жүргүзүп, акырында карбоксиэтилдик негиздүү целлюлоза алынган. Модификацияланган продуктунун карбоксиэтил мазмунун натрий гидроксиди менен акриламиддин өлчөмүн өзгөртүү менен жөнгө салууга болот.

2.2 Аралаш эфирлердин синтези

Гидроксипропил метил целлюлоза эфири - алкализация жана этерификация модификациясы аркылуу табигый целлюлозадан алынган муздак сууда эрүүчү полярдуу эмес целлюлоза эфиринин бир түрү. Ал натрий гидроксидинин эритмеси менен алкализацияланат жана белгилүү бир өлчөмдө изопропанол жана толуол эриткичти кошот, этерификация агенти метилхлорид жана пропилен оксиди болуп саналат.

Дай Мингюн жана башкалар. гидрофильдүү полимердин негизи катары гидроксиэтил целлюлозаны (ГЭК) колдонду жана гидрофобдук топтун бутил тобун тууралоо үчүн этерификация реакциясы аркылуу магистралдык гидрофобизациялоочу агент бутилглицидил эфирин (BGE) кыйыштырды. топтун алмаштыруу даражасы, ал ылайыктуу hydrophilic-lipophilic баланстык мааниге ээ, ошондой эле температурага жооп берүүчү 2-гидрокси-3-бутоксипропил гидроксиэтил целлюлоза (HBPEC) даярдалат; температурага жооп берүүчү касиет даярдалат Целлюлоза негизиндеги функционалдык материалдар дары-дармектердин туруктуу бөлүнүп чыгуусу жана биология тармагында функционалдык материалдарды колдонуунун жаңы жолун камсыз кылат.

Чен Янмин жана башкалар чийки зат катары гидроксиэтил целлюлозасын колдонушту, ал эми изопропанол эритмеси системасында аралаш эфирдик гидроксиэтилкарбоксиметил целлюлозасын даярдоо үчүн бир тектүү реакция үчүн реакцияга кирүүчү затка аз өлчөмдө Na2B4O7 кошушкан. Продукт сууда заматта болот жана илешкектүүлүгү туруктуу.

Ван Пэн негизги чийки зат катары табигый целлюлоза тазаланган пахтаны колдонот жана бир кадамдуу этерификация процессин колдонот, ал карбоксиметил гидроксипропил целлюлозасын бирдей реакцияга, жогорку илешкектүүлүккө, жакшы кислотага туруктуулукка жана тузга туруктуулукка ээ, алкализация жана эфирификация реакциялары аркылуу түзөт. бир кадам etherification жараянын колдонуп, өндүрүлгөн carboxymethyl hydroxypropyl целлюлоза жакшы туз каршылык, кислота каршылык жана эригичтиги бар. Пропилен кычкылы менен хлорассус кислотасынын салыштырмалуу өлчөмдөрүн өзгөртүү менен ар түрдүү карбоксиметил жана гидроксипропил мазмуну бар продукцияларды даярдоого болот. Сыноолордун натыйжалары бир кадамдык ыкма менен өндүрүлгөн карбоксиметилгидроксипропил целлюлозасы кыска өндүрүш циклине ээ, эриткичтин аз чыгымдалышы жана продукт бир валенттүү жана эки валенттүү туздарга эң сонун туруктуулугуна жана жакшы кислотага туруктуулугуна ээ экенин көрсөттү. Башка целлюлоза эфир азыктары менен салыштырганда, ал тамак-аш жана мунай чалгындоо тармактарында күчтүү атаандаштыкка ээ.

Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) целлюлозанын бардык түрлөрүнүн ичинен эң көп кырдуу жана эң жакшы натыйжа берүүчү сорт, ошондой эле аралаш эфирлер арасында коммерциялаштыруунун типтүү өкүлү болуп саналат. 1927-жылы гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) ийгиликтүү синтезделип, изоляцияланган. 1938-жылы Америка Кошмо Штаттарынын Dow Chemical Co. метил целлюлозанын өнөр жай өндүрүшүн ишке ашырып, белгилүү "Methocel" соода маркасын жараткан. Гидроксипропил метилцеллюлозанын ири өнөр жай өндүрүшү 1948-жылы АКШда башталган. HPMC өндүрүш процессин эки категорияга бөлүүгө болот: газ фазасы ыкмасы жана суюк фаза ыкмасы. Азыркы учурда, мисалы, Europe, Америка жана Япония сыяктуу өнүккөн өлкөлөр газ фаза жараянын көбүрөөк кабыл алуу, жана HPMC ата мекендик өндүрүш негизинен суюк фаза жараянына негизделген.

Чжан Шуанцзян жана башкалар чийки зат катары пахта порошогун тазалашты, аны натрий гидроксиди менен реакциялык эриткичте толуол жана изопропанол менен алкалдашты, аны эфирдик пропилен оксиди жана метилхлорид менен эфирлештирип, реакцияга киргизишти жана бир түрдөгү гидроксипропил метил спиртинин негизин целлюлозаны даярдашты.

3. Outlook

Целлюлоза ресурстарга бай, жашыл жана экологиялык жактан таза, кайра калыбына келүүчү маанилүү химиялык жана химиялык чийки зат. Целлюлоза этерификациясын модификациялоонун туундулары эң сонун көрсөткүчтөргө, колдонуунун кеңири спектрине жана эң сонун колдонуу эффекттерине ээ жана эл чарбасынын керектөөлөрүн бир топ деңгээлде канааттандырат. Ал эми коомдук өнүгүүнүн муктаждыктары, тынымсыз технологиялык прогресс жана келечекте коммерциялаштырууну ишке ашыруу менен, эгерде синтетикалык сырьёлор жана целлюлоза туундуларынын синтетикалык ыкмалары көбүрөөк өнөр жайлаштырылган болсо, алар толугураак пайдаланылат жана колдонуунун кеңири спектрин ишке ашырат. Нарк.