Wéi maachen ech Celluloseether?

Celluloseether ass eng Aart vun Zellulose-Derivat kritt duerch Ätherifikatiounsmodifikatioun vun Zellulose. Et gëtt wäit benotzt wéinst senger exzellenter Verdickung, Emulgéierung, Suspensioun, Filmbildung, Schutzkolloid, Feuchtigkeitretentioun an Adhäsiounseigenschaften. Et spillt eng wichteg Roll an der Entwécklung vun der nationaler Wirtschaft an der wëssenschaftlecher Fuerschung an industrielle Secteuren wéi Liewensmëttel, Medizin, Pabeier, Beschichtungen, Baumaterial, Ueleg Erhuelung, Textilien an elektronesch Komponente. An dësem Pabeier gëtt de Fuerschungsfortschrëtt vun der Etherifikatiounsmodifikatioun vun der Cellulose iwwerpréift.

Zelluloseetherass dee reichst organesche Polymer an der Natur. Et ass erneierbar, gréng a biokompatibel. Et ass e wichtegt Basis Rohmaterial fir chemesch Ingenieuren. Geméiss de verschiddene Substituenten op der Molekül, déi aus der Etherifikatiounsreaktioun kritt gëtt, kann et an eenzel Etheren opgedeelt ginn a gemëscht ginn cellulose ethers.Hei mir iwwerpréift d'Fuerschungsfortschrëtter iwwer d'Synthese vun eenzelne Etheren, dorënner Alkylether, Hydroxyalkylether, Carboxyalkylether, a gemëschte Ether.

Schlësselwierder: cellulose ether, etherification, Single Ether, gemëscht Ether, Fuerschung Fortschrëtter

1.Etherification Reaktioun vun cellulose

D'Etherifikatiounsreaktioun vu Cellulose ether is the most important cellulose derivatization reaction.Etherification of cellulose is a series of derivatives made by the reaction of hydroxyl groups on cellulose molecular chains with alkylating agents under alkaline conditions. Et gi vill Aarte vu Celluloseetherprodukter, déi an eenzel Etheren a gemëschte Etheren opgedeelt kënne ginn no de verschiddene Substituenten op de Molekülen, déi aus der Etherifikatiounsreaktioun kritt ginn. Single Ether kënnen an Alkylether, Hydroxyalkylether a Carboxyalkylether opgedeelt ginn, a gemëschte Ethere bezéien sech op Ether mat zwou oder méi Gruppen verbonnen an der molekulare Struktur. Ënnert den Celluloseetherprodukter sinn Carboxymethylcellulose (CMC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) vertrueden, dorënner E puer Produkter goufen kommerzialiséiert.

2.Synthese vu Celluloseether

2.1 Synthese vun engem eenzegen Ether

Single Ethers enthalen Alkylethers (wéi Ethylcellulose, Propylcellulose, Phenylcellulose, Cyanoethylcellulose, etc.), Hydroxyalkylethers (wéi Hydroxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, etc.), Carboxyalkylethers (wéi Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose, etc.).

2.1.1 Synthese vun Alkylethers

Berglund et al hunn d'éischt Cellulose mat NaOH Léisung mat Ethylchlorid bäigefüügt, duerno Methylchlorid bei enger Temperatur vu 65°C bis 90°C an en Drock vun 3bar bis 15bar, a reagéiert fir Methylcelluloseether ze produzéieren. Dës Methode kann héich effizient sinn Fir Waasserlöslech Methylcelluloseether mat verschiddene Substitutiounsgraden ze kréien.

Ethylcellulose ass e wäiss thermoplastesche Granulat oder Pudder. Allgemeng Wueren enthalen 44% ~ 49% Ethoxy. Opléisbar an de meescht organesche Léisungsmëttelen, onopléisbar am Waasser. de Pulp oder Koteng Linters mat 40% ~ 50% Natriumhydroxid wässerlech Léisung, an d'alkaliséierter Cellulose gouf mat Ethylchlorid ethoxyléiert fir Ethylcellulose ze produzéieren. erfollegräich synthetiséiert Ethylcellulose (EC) mat engem Ethoxygehalt vu 43,98% duerch eng Een-Schrëtt-Methode andeems d'Cellulose mat iwwerschësseg Ethylchlorid an Natriumhydroxid reagéiert, mat Toluen als Verdünnung. Toluen gouf als Diluent am Experiment benotzt. Wärend der Etherifikatiounsreaktioun kann et net nëmmen d'Diffusioun vun Ethylchlorid op d'Alkali-Cellulose förderen, awer och déi héich substituéiert Ethylcellulose opléisen. Wärend der Reaktioun kann den onreagéierten Deel kontinuéierlech ausgesat ginn, sou datt den Etherifikatiounsmëttel Et ass einfach ze invadéieren, sou datt d'Ethyléierungsreaktioun vun heterogen op homogen ännert, an d'Verdeelung vun de Substituenten am Produkt méi eenheetlech ass.

Ethylbromid als Etherification Agent an Tetrahydrofuran als Diluent benotzt fir Ethylcellulose (EC) ze synthetiséieren, a charakteriséiert d'Produktstruktur duerch Infraroutspektroskopie, Nuklearmagnetesch Resonanz a Gel Permeatiounschromatographie. Et gëtt berechent datt de Substitutiounsgrad vun der synthetiséierter Ethylcellulose ongeféier 2,5 ass, d'molekulare Masseverdeelung ass schmuel, an et huet eng gutt Solubilitéit an organeschen Léisungsmëttel.

Cyanoethyl Cellulose (CEC) duerch homogen an heterogen Methoden benotzt Cellulose mat verschiddene Polymeriséierungsgraden als Rohmaterial, a preparéiert dichte CEC Membranmaterialien duerch Léisungsguss a waarm Pressen. Porös CEC Membranen goufen duerch Léisungsmëttel-induzéiert Phase Trennung (NIPS) Technologie virbereet, a Bariumtitanat / Cyanoethylcellulose (BT / CEC) Nanokompositt Membranmaterialien goufen duerch NIPS Technologie virbereet, an hir Strukturen an Eegeschafte goufen studéiert.

benotzt de selbstentwéckelte Cellulose-Léisungsmëttel (Alkali / Harnstoff-Léisung) als Reaktiounsmedium fir Cyanoethyl-Cellulose (CEC) homogen mat Acrylonitril als Etherifikatiounsmëttel ze synthetiséieren, a Fuerschung iwwer d'Struktur, d'Eegeschaften an d'Applikatioune vum Produkt gemaach. studéieren an Déift. An duerch Kontroll vu verschiddene Reaktiounsbedéngungen, kann eng Serie vu CECs mat DS Wäerter tëscht 0,26 an 1,81 kritt ginn.

2.1.2 Synthese vun Hydroxyalkylethers

Fan Junlin et al preparéiert Hydroxyethylcellulose (HEC) an engem 500 L Reaktor mat raffinéiert Koteng als Rohmaterial an 87,7% Isopropanol-Waasser als Léisungsmëttel duerch een-Schrëtt Alkaliséierung, Schrëtt-fir-Schrëtt Neutraliséierung a Schrëtt-vun-Schrëtt Etherifikatioun. . D'Resultater weisen datt d'preparéiert Hydroxyethylcellulose (HEC) eng molar Substitutioun MS vun 2.2-2.9 hat, déi de selwechte Qualitéitsstandard erreecht wéi de kommerziellen Grad Dows 250 HEC Produkt mat enger molarer Substitutioun vun 2.2-2.4. D'Benotzung vum HEC bei der Produktioun vu Latexfaarf kann d'Filmbildung an d'Nivelléierungseigenschaften vum Latexlack verbesseren.

Liu Dan an anerer diskutéiert d'Virbereedung vu quaternären Ammoniumsalz kationesche Hydroxyethylcellulose duerch déi hallefdréchen Method vun Hydroxyethylcellulose (HEC) an 2,3-Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid (GTA) ënner der Handlung vun der Alkalikatalyse. ether Konditiounen. Den Effet vum addéiere vu kationesche Hydroxyethylcelluloseether op Pabeier gouf ënnersicht. D'experimentell Resultater weisen datt: a gebleechtem Hartholzpulp, wann de Substitutiounsgrad vu kationesche Hydroxyethylcelluloseether 0,26 ass, erhéicht d'total Retentiounsquote ëm 9%, an d'Waasserfiltratiounsquote erhéicht ëm 14%; a gebleechtem Hartholzpulp, wann Wann d'Quantitéit vu kationeschen Hydroxyethylcelluloseether 0,08% vun der Pulpfaser ass, huet et e wesentleche Verstäerkungseffekt op Pabeier; wat méi grouss ass de Grad vun der Substitutioun vu kationesche Celluloseether, wat méi grouss ass d'kationesch Ladungsdicht, a wat besser de Verstäerkungseffekt.

Zhanhong benotzt d'Flëssegkeetsphase Synthesemethod fir Hydroxyethylcellulose mat enger Viskositéit vu 5 ze preparéieren×104mPa·s oder méi an en Asche Wäert vu manner wéi 0,3% duerch den zwee-Schrëtt Prozess vun alkalization an etherification. Zwee Alkaliséierungsmethoden goufen benotzt. Déi éischt Method ass Aceton als Diluent ze benotzen. D'Zellulose Rohmaterial ass direkt an enger gewësser Konzentratioun vu Natriumhydroxid-wässerlecher Léisung baséiert. Nodeems d'Basisifikatiounsreaktioun duerchgefouert gëtt, gëtt en Etherifikatiounsagent bäigefüügt fir direkt d'Etherifikatiounsreaktioun auszeféieren. Déi zweet Method ass datt d'Zellulose-Rohmaterial an enger wässerlecher Léisung vu Natriumhydroxid an Harnstoff alkaliséiert gëtt, an d'Alkali-Cellulose, déi mat dëser Method virbereet ass, muss gepresst ginn fir iwwerschësseg Lye virun der Etherifikatiounsreaktioun ze entfernen. D'experimentell Resultater weisen datt Faktore wéi de gewielte Verdünnungsbetrag, d'Quantitéit un Ethylenoxid dobäigesat, d'Alkaliséierungszäit, d'Temperatur an d'Zäit vun der éischter Reaktioun, an d'Temperatur an d'Zäit vun der zweeter Reaktioun all e groussen Afloss op d'Leeschtung hunn. vum Produit.

Xu Qin et al. D'Etherifikatiounsreaktioun vun Alkali-Cellulose a Propylenoxid duerchgefouert, a synthetiséiert Hydroxypropylcellulose (HPC) mat engem nidderegen Substitutiounsgrad duerch Gas-fest Phase Method. D'Effekter vun der Massfraktioun vu Propylenoxid, Quetscheverhältnis an Etherifikatiounstemperatur op de Grad vun der Etherifikatioun vun HPC an effektiv Notzung vu Propylenoxid goufen studéiert. D'Resultater weisen datt déi optimal Synthesebedéngungen vun HPC Propylenoxid Massfraktioun 20% (Massverhältnis zu Cellulose), Alkali-Cellulose-Extrusiounsverhältnis 3,0 an Etherifikatiounstemperatur 60 waren.°C. D'Struktur Test vun HPC duerch nuklear Magnéitfeld Resonanz weist, datt den Ofschloss vun etherification vun HPC 0,23 ass, déi effektiv Benotzen Taux vun propylene oxide ass 41,51%, an der cellulose molekulare Kette ass erfollegräich mat hydroxypropyl Gruppen verbonnen.

Kong Xingjie et al. bereet Hydroxypropylcellulose mat ionesche Flëssegkeet als Léisungsmëttel fir déi homogen Reaktioun vu Cellulose ze realiséieren fir d'Reguléierung vum Reaktiounsprozess a Produkter ze realiséieren. Wärend dem Experiment gouf d'synthetesch Imidazol-Phosphat-ionesch Flëssegkeet 1, 3-Diethylimidazol-Diethylphosphat benotzt fir mikrokristallin Cellulose opzeléisen, an Hydroxypropyl-Cellulose gouf duerch Alkaliséierung, Etherifikatioun, Säurung a Wäschung kritt.

2.1.3 Synthese vu Carboxyalkylethers

Déi typesch Carboxymethylcellulose ass Carboxymethylcellulose (CMC). D'wässerlech Léisung vu Carboxymethylcellulose huet d'Funktioune vun Verdickung, Filmbildung, Bindung, Waasserretention, Kolloidschutz, Emulgéierung a Suspension, a gëtt wäit an der Wäschung benotzt. Pharmazeutik, Liewensmëttel, Zahnpasta, Textilien, Dréckerei a Fierwen, Papermaking, Petrol, Biergbau, Medizin, Keramik, Elektronesch Komponenten, Gummi, Faarwen, Pestiziden, Kosmetik, Lieder, Plastik an Uelegbueren, asw.

1918 huet den däitschen E. Jansen d'Synthesemethod vu Carboxymethylcellulose erfonnt. 1940 huet d'Kalle-Fabréck vun der däitscher IG Farbeninaustrie Company industriell Produktioun realiséiert. Am Joer 1947 huet d'Wyandotle Chemical Company vun den USA erfollegräich e kontinuéierleche Produktiounsprozess entwéckelt. mäi Land éischt an CMC industriell Produktioun zu Shanghai Celluloid Factory gesat an 1958. Carboxymethyl cellulose ass eng cellulose Ether produzéiert aus raffinéiert Koteng ënner der Aktioun vun Natrium hydroxide an chloroacetic Seier. Seng industriell Produktiounsmethoden kënnen an zwou Kategorien opgedeelt ginn: Waasser-baséiert Method a Léisungsmëttel-baséiert Method no verschiddenen Etherifikatiounsmedien. De Prozess mat Waasser als Reaktiounsmedium gëtt d'Waassermediummethod genannt, an de Prozess deen en organesche Léisungsmëttel am Reaktiounsmedium enthält gëtt d'Léisungsmëttelmethod genannt.

Mat der Tiefe vun der Fuerschung an dem Fortschrëtt vun der Technologie goufen nei Reaktiounsbedingunge fir d'Synthese vu Carboxymethylcellulose applizéiert, an den neie Léisungsmëttelsystem huet e wesentlechen Impakt op de Reaktiounsprozess oder d'Produktqualitéit. Olaru et al. fonnt datt d'Carboxymethyléierungsreaktioun vu Cellulose mat Ethanol-Aceton gemëschte System besser ass wéi déi vun Ethanol oder Aceton eleng. Nicholson et al. Am System gouf CMC mat nidderegen Auswiesselungsgrad virbereet. Philipp et al virbereet héich ersat CMC mat N-Methylmorpholin-N-Oxid respektiv N,N-Dimethylacetamid/Lithiumchlorid Léisungsmëttelsystemer. Cai et al. eng Method entwéckelt fir CMC am NaOH / urea Léisungsmëttelsystem virzebereeden. Ramos et al. benotzt den DMSO / Tetrabutylammoniumfluorid ionesche Flëssegkeetssystem als Léisungsmëttel fir d'Cellulose-Rohmaterial aus Kotteng a Sisal raffinéiert ze carboxymethyléieren an e CMC-Produkt mat engem Substitutiounsgrad esou héich wéi 2,17 kritt. Chen Jinghuan et al. benotzt Cellulose mat héijer Pulpkonzentratioun (20%) als Matière première, Natriumhydroxid an Acrylamid als Modifikatiounsreagens, duerchgefouert Carboxyethylatiounsmodifikatiounsreaktioun op festgeluegter Zäit an Temperatur, a kritt endlech Carboxyethylbasis Cellulose. De Carboxyethylgehalt vum modifizéierte Produkt kann geregelt ginn andeems d'Quantitéit vum Natriumhydroxid an Acrylamid geännert gëtt.

2.2 Synthese vu gemëschte Etheren

Hydroxypropyl Methylcellulose Ether ass eng Aart vun net-polare Celluloseether löslech a kale Waasser aus natierlecher Cellulose kritt duerch Alkaliséierung an Etherifikatiounsmodifikatioun. Et gëtt mat Natriumhydroxidléisung alkalizéiert an eng gewësse Quantitéit un Betrag vun Isopropanol an Toluen Léisungsmëttel bäigefüügt, den Etherifikatiounsmëttel deen ugeholl ass Methylchlorid a Propylenoxid.

Dai Mingyun et al. benotzt Hydroxyethylcellulose (HEC) als Réckgrat vum hydrophile Polymer, a graft den hydrophobiséierende Agent Butylglycidylether (BGE) op de Réckgrat duerch Etherifikatiounsreaktioun fir d'hydrophobe Grupp Butylgrupp unzepassen. De Grad vun der Substitutioun vun der Grupp, sou datt et e passende hydrophile-lipophilesche Gläichgewiichtwäert huet, an eng Temperaturreaktiounsfäegkeet 2-Hydroxy-3-Butoxypropylhydroxyethylcellulose (HBPEC) gëtt virbereet; eng Temperaturreaktiounsfäegkeet gëtt virbereet D'Zellulose-baséiert funktionell Materialien bidden en neie Wee fir d'Applikatioun vu funktionnelle Materialien an de Beräicher vun der Nohalteger Verëffentlechung an der Biologie.

Chen Yangming an anerer hunn Hydroxyethylcellulose als Rohmaterial benotzt, an am Isopropanol-Léisungssystem hunn eng kleng Quantitéit Na2B4O7 zum Reaktant fir eng homogen Reaktioun bäigefüügt fir gemëscht Ether-Hydroxyethyl-Carboxymethylcellulose ze preparéieren. D'Produkt ass direkt am Waasser, an d'Viskositéit ass stabil.

Wang Peng benotzt natierlech cellulose raffinéiert Koteng als Basis Matière première, a benotzt engem eent-Schrëtt etherification Prozess carboxymethyl hydroxypropyl cellulose mat eenheetlech Reaktioun produzéiere, héich Viskositéit, gutt Seier Resistenz a Salz Resistenz duerch alkalization an etherification Reaktioune Compound Ether. Mat engem-Schrëtt Etherifikatiounsprozess huet déi produzéiert Carboxymethylhydroxypropylcellulose gutt Salzresistenz, Säurebeständegkeet a Solubilitéit. Andeems Dir d'relativ Quantitéite vu Propylenoxid a Chloracetic Seier ännert, kënne Produkter mat verschiddene Carboxymethyl- a Hydroxypropyl-Inhalter virbereet ginn. D'Testresultater weisen datt d'Carboxymethyl-Hydroxypropyl-Cellulose, déi duerch een-Schrëtt-Methode produzéiert gëtt, e kuerze Produktiounszyklus, nidderegen Léisungsmëttelverbrauch huet, an d'Produkt huet exzellent Resistenz géint monovalent an divalent Salzer a gutt Säurebeständegkeet. Am Verglach mat anere Celluloseetherprodukter huet et méi staark Kompetitivitéit an de Beräicher vun der Liewensmëttel- an Uelegfuerschung.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ass déi villsäitegst a bescht performant Varietéit ënner all Zorte vu Cellulose, an et ass och en typesche Vertrieder vun der Kommerzialiséierung ënner gemëschte Etheren. 1927 gouf Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) erfollegräich synthetiséiert an isoléiert. Am Joer 1938 huet d'Dow Chemical Co. Grouss-Skala industriell Produktioun vun hydroxypropyl methylcellulose ugefaang an den USA an 1948. D'Produktioun Prozess vun HPMC kann an zwou Kategorien ënnerdeelt ginn: Gas Phase Method a Flëssegket Phase Method. Am Moment sinn entwéckelt Länner wéi Europa, Amerika a Japan méi de Gasphaseprozess unzehuelen, an d'Hausproduktioun vun HPMC baséiert haaptsächlech op de Flëssegphaseprozess.

Zhang Shuangjian an anerer raffinéiert Koteng Pudder als Matière première, alkalized et mat Natrium hydroxide an Reaktioun Léisungsmëttelbad mëttel- toluene an isopropanol, etherified et mat etherifying Agent propylene Oxid an Methylchlorid, reagéiert a preparéiert eng Zort Direktnoriichten hydroxypropyl Methyl Alkohol Basis cellulose ether.

3. Ausbléck

Cellulose ass e wichtege chemeschen a chemesche Rohmaterial dat räich u Ressourcen ass, gréng an ëmweltfrëndlech an erneierbar. D'Derivate vun der Cellulose-Etherifikatiounsmodifikatioun hunn exzellent Leeschtung, breet Palette vu Gebrauch an exzellente Gebrauchseffekter, an entspriechen de Besoine vun der nationaler Wirtschaft zu engem groussen Deel. An d'Bedierfnesser vun der sozialer Entwécklung, mat dem kontinuéierleche technologesche Fortschrëtt an der Realisatioun vun der Kommerzialiséierung an der Zukunft, wann d'synthetesch Matière première a synthetesch Methoden vun Zellulosederivate méi industrialiséiert kënne ginn, gi se méi voll ausgenotzt a realiséieren eng méi breet Palette vun Uwendungen Wäert.