Celiuliozės eteris popieriaus pramonėje

Šiame darbe pristatomi celiuliozės eterių tipai, paruošimo būdai, eksploatacinės charakteristikos ir panaudojimo būsena popieriaus gamybos pramonėje, pateikiamos kai kurios naujos celiuliozės eterių rūšys su plėtros perspektyvomis ir aptariamas jų pritaikymas ir plėtros tendencijos popieriaus gamyboje.

Pagrindiniai žodžiai:celiuliozės eteris; našumas; popieriaus pramonė

Celiuliozė yra natūralus polimero junginys, jo cheminė struktūra yra polisacharido makromolekulė su bevandeneβ- gliukozė kaip bazinis žiedas, o kiekvienas bazinis žiedas turi pirminę hidroksilo grupę ir antrinę hidroksilo grupę. Chemiškai modifikuojant galima gauti celiuliozės darinių seriją. Celiuliozės eterio paruošimo būdas yra celiuliozės reakcija su NaOH, tada eterinimo reakcija su įvairiais funkciniais reagentais, tokiais kaip metilo chloridas, etileno oksidas, propileno oksidas ir kt., ir tada plaunama šalutinio produkto druska ir šiek tiek natrio celiuliozės. produktas. Celiuliozės eteris yra vienas iš svarbių celiuliozės darinių, kuris gali būti plačiai naudojamas medicinoje ir higienoje, kasdienėje chemijos pramonėje, popieriaus gamyboje, maisto, medicinos, statybos, medžiagų ir kitose pramonės šakose. Pastaraisiais metais užsienio šalys jos tyrimams teikia didelę reikšmę, daug laimėjimų pasiekta atliekant taikomuosius fundamentinius tyrimus, taikomus praktinius efektus, rengiant. Pastaraisiais metais kai kurie žmonės Kinijoje pamažu pradėjo įsitraukti į šio aspekto tyrimus ir iš pradžių pasiekė tam tikrų rezultatų gamybos praktikoje. Todėl celiuliozės eterio kūrimas ir panaudojimas atlieka labai svarbų vaidmenį visapusiškai naudojant atsinaujinančius biologinius išteklius ir gerinant popieriaus kokybę bei eksploatacines savybes. Tai naujo tipo popieriaus gamybos priedai, kuriuos verta sukurti.

1. Celiuliozės eterių klasifikavimas ir paruošimo būdai

Celiuliozės eterių klasifikacija pagal joniškumą paprastai skirstoma į 4 kategorijas.

1.1 Nejoninis celiuliozės eteris

Nejoninis celiuliozės eteris daugiausia yra celiuliozės alkileteris, o jo paruošimo būdas yra celiuliozės reakcija su NaOH, o po to eterinimo reakcija su įvairiais funkciniais monomerais, tokiais kaip monochlormetanas, etileno oksidas, propileno oksidas ir kt., Po to gaunamas plaunant. Šalutinis produktas ir celiuliozės natrio druska, daugiausia įskaitant metilceliuliozės eterį, metilo hidroksietilceliuliozės eterį, metilo hidroksipropilceliuliozės eterį, hidroksietilceliuliozės eterį, cianoetilceliuliozės eterį ir hidroksibutilceliuliozės eterį, yra plačiai naudojami.

1.2 Anijoninis celiuliozės eteris

Anijoninės celiuliozės eteriai daugiausia yra natrio karboksimetilceliuliozė ir natrio karboksimetilhidroksietilceliuliozė. Paruošimo būdas yra celiuliozės reakcija su NaOH, o po to eteris atliekamas su chloracto rūgštimi, etileno oksidu ir propileno oksidu. Cheminė reakcija, o po to gaunama plaunant šalutinio produkto druską ir natrio celiuliozę.

1.3 Katijoninis celiuliozės eteris

Katijoninis celiuliozės eteriai daugiausia apima 3-chlor-2-hidroksipropiltrimetilamonio chlorido celiuliozės eterį, kuris gaunamas reaguojant celiuliozei su NaOH ir tada reaguojant su katijoniniu eterinimo agentu 3-chlor-2-hidroksipropilu Trimetilamonio chloridu arba eterinimo reakcija su etileno oksidu ir propileno oksidu ir tada gaunamas plaunant šalutinio produkto druską ir natrio celiuliozę.

1.4 Cviterinis celiuliozės eteris

Cviterinio celiuliozės eterio molekulinė grandinė turi ir anijonines, ir katijonines grupes. Jo paruošimo būdas yra celiuliozės reakcija su NaOH, o tada reakcija su monochloracto rūgštimi ir katijoniniu eterinimo agentu. 3-chlor-2-hidroksipropil Trimetilamonio chloridas yra eterinamas ir gaunamas plaunant šalutinio produkto druską ir natrio celiuliozę.

2. Celiuliozės eterio veikimas ir charakteristikos

2.1 Plėvelės formavimas ir sukibimas

Celiuliozės eterio eterinimas turi didelę įtaką jo savybėms ir savybėms, tokioms kaip tirpumas, gebėjimas formuoti plėvelę, sukibimo stiprumas ir atsparumas druskai. Celiuliozės eteris pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu, lankstumu, atsparumu karščiui ir šalčiui, gerai suderinamas su įvairiomis dervomis ir plastifikatoriais, gali būti naudojamas plastikams, plėvelėms, lakams, klijams, latekso ir vaistų dengimo medžiagoms ir kt.

2.2 Tirpumas

Celiuliozės eteris gerai tirpsta vandenyje dėl polihidroksilo grupių ir turi skirtingą organinių tirpiklių selektyvumą pagal skirtingus pakaitus. Metilceliuliozė tirpsta šaltame vandenyje, netirpi karštame vandenyje, taip pat tirpsta kai kuriuose tirpikliuose; metilo hidroksietilceliuliozė tirpsta šaltame vandenyje, netirpi karštame vandenyje ir organiniuose tirpikliuose. Tačiau kaitinant vandeninį metilceliuliozės ir metilhidroksietilceliuliozės tirpalą, metilceliuliozė ir metilhidroksietilceliuliozė nusėda. Metilceliuliozė nusodinama 45-60 °C temperatūroje°C, o mišrios eterintos metilhidroksietilceliuliozės nusodinimo temperatūra padidinama iki 65-80°C. Nuleidus temperatūrą, nuosėdos vėl ištirpsta. Hidroksietilceliuliozė ir natrio karboksimetilceliuliozė tirpsta vandenyje bet kokioje temperatūroje ir netirpsta organiniuose tirpikliuose (su keliomis išimtimis). Išnaudojant šią savybę galima paruošti įvairius tepalus repelentus ir tirpias plėvelines medžiagas.

2.3 Sustorėjimas

Celiuliozės eteris ištirpsta vandenyje koloidų pavidalu, jo klampumas priklauso nuo celiuliozės eterio polimerizacijos laipsnio, o tirpale yra hidratuotų makromolekulių. Dėl makromolekulių susipynimo tirpalų tekėjimo elgsena skiriasi nuo Niutono skysčių, tačiau pasižymi elgsena, kuri keičiasi šlyties jėga. Dėl stambiamolekulinės celiuliozės eterio struktūros tirpalo klampumas sparčiai didėja didėjant koncentracijai ir greitai mažėja kylant temperatūrai. Pagal savo savybes celiuliozės eteriai, tokie kaip karboksimetilceliuliozė ir hidroksietilceliuliozė, gali būti naudojami kaip kasdieninių cheminių medžiagų tirštikliai, kaip vandenį sulaikančios medžiagos popieriaus dangoms ir tirštikliai architektūrinėms dangoms.

2.4 Degradacija

Kai celiuliozės eteris ištirpsta vandens fazėje, bakterijos augs, o bakterijų augimas paskatins fermentinių bakterijų gamybą. Fermentas nutraukia nepakeistos anhidrogliukozės vienetų ryšius, esančius šalia celiuliozės eterio, sumažindamas santykinę polimero molekulinę masę. Todėl jei celiuliozės eterio vandeninį tirpalą ketinama laikyti ilgą laiką, į jį reikia įpilti konservantų, imtis tam tikrų antiseptinių priemonių net ir antibakterinių savybių turintiems celiuliozės eteriams.

3. Celiuliozės eterio taikymas popieriaus pramonėje

3.1 Popieriaus stiprintuvas

Pavyzdžiui, CMC gali būti naudojamas kaip pluošto dispergentas ir popierių stiprinanti medžiaga, kurios gali būti dedamos į celiuliozę. Kadangi natrio karboksimetilceliuliozė turi tokį patį krūvį kaip minkštimo ir užpildo dalelės, ji gali padidinti pluošto lygumą. Galima pagerinti pluoštų sukibimo efektą ir pagerinti fizinius rodiklius, tokius kaip atsparumas tempimui, atsparumas trūkimui ir popieriaus lygumas. Pavyzdžiui, Longzhu ir kiti naudoja 100% balintos sulfito medienos plaušienos, 20% talko miltelių, 1% disperguotų kanifolijos klijų, pH vertę reguliuoja iki 4,5 aliuminio sulfatu ir naudoja didesnės klampos CMC (klampumas 800-1200MPA.S). pakeitimas yra 0,6. Galima pastebėti, kad CMC gali pagerinti popieriaus sausąjį stiprumą ir pagerinti jo dydžio laipsnį.

3.2 Paviršiaus lyginimo priemonė

Natrio karboksimetilceliuliozė gali būti naudojama kaip popieriaus paviršiaus klijavimo priemonė, siekiant pagerinti popieriaus paviršiaus stiprumą. Jo taikymo efektas gali padidinti paviršiaus stiprumą apie 10%, palyginti su dabartiniu polivinilo alkoholio ir modifikuoto krakmolo klijavimo agento naudojimu, o dozę galima sumažinti maždaug 30%. Tai labai perspektyvi popieriaus gamybos paviršiaus klijavimo priemonė, todėl ši naujų veislių serija turėtų būti aktyviai plėtojama. Katijoninis celiuliozės eteris turi geresnį paviršiaus dydį nei katijoninis krakmolas. Tai gali ne tik pagerinti popieriaus paviršiaus stiprumą, bet ir pagerinti popieriaus rašalo sugertį bei padidinti dažymo efektą. Tai taip pat daug žadanti paviršiaus dydžiavimo priemonė. Mo Lihuanas ir kiti naudojo natrio karboksimetilceliuliozę ir oksiduotą krakmolą, kad atliktų popieriaus ir kartono paviršiaus dydžio nustatymo bandymus. Rezultatai rodo, kad CMC turi idealų paviršiaus dydžio efektą.

Metilkarboksimetilceliuliozės natrio druska turi tam tikrą dydį, o karboksimetilceliuliozės natrio druska gali būti naudojama kaip minkštimo masė. Be savo dydžio, katijoninis celiuliozės eteris taip pat gali būti naudojamas kaip popieriaus gamybos sulaikymo filtras, pagerina smulkių pluoštų ir užpildų sulaikymo greitį, taip pat gali būti naudojamas kaip popierių stiprinanti priemonė.

3.3 Emulsijos stabilizatorius

Celiuliozės eteris plačiai naudojamas ruošiant emulsiją, nes turi gerą tirštinimo efektą vandeniniame tirpale, kuris gali padidinti emulsijos dispersijos terpės klampumą ir užkirsti kelią emulsijos nusodinimui ir stratifikacijai. Tokie kaip natrio karboksimetilceliuliozės eteris, hidroksietilceliuliozės eteris, hidroksipropilceliuliozės eteris ir kt. gali būti naudojami kaip anijoninės dispersinės kanifolijos dervos stabilizatoriai ir apsauginės medžiagos, katijoninis celiuliozės eteris, hidroksietilceliuliozės eteris, hidroksipropilceliuliozės eteris ir kt. Metilceliuliozės eteris. eteris ir kt. taip pat gali būti naudojamas kaip apsauginės medžiagos katijoninei dispersinei kanifolijos dervai, AKD, ASA ir kitoms tepimo priemonėms. Longzhu ir kt. naudota 100% balinta sulfitinė medienos masė, 20% talko milteliai, 1% disperguoti kanifolijos klijai, pH vertė sureguliuota iki 4,5 aliuminio sulfatu ir naudota didesnės klampos CMC (klampumas 800~12000MPA.S). Pakeitimo laipsnis yra 0,6, jis naudojamas vidiniam dydžiui nustatyti. Iš rezultatų matyti, kad kanifolijos gumos, turinčios CMC, dydžio laipsnis akivaizdžiai pagerėjo, o kanifolijos emulsijos stabilumas yra geras, o gumos medžiagos sulaikymo greitis taip pat yra didelis.

3.4 Vandenį sulaikanti danga

Jis naudojamas padengti ir apdoroti popieriaus dengimo rišiklį, cianoetilceliuliozė, hidroksietilceliuliozė ir kt. gali pakeisti kazeiną ir dalį latekso, kad spausdinimo rašalas lengvai prasiskverbtų, o kraštai būtų skaidrūs. Karboksimetilceliuliozė ir hidroksietilkarboksimetilceliuliozės eteris gali būti naudojami kaip pigmento dispergatorius, tirštiklis, vandenį sulaikanti medžiaga ir stabilizatorius. Pavyzdžiui, karboksimetilceliuliozės, naudojamos kaip vandenį sulaikančios medžiagos, ruošiant dengtas popieriaus dangas, kiekis yra 1-2%.

4. Popieriaus pramonėje naudojamo celiuliozės eterio plėtros tendencija

Cheminio modifikavimo naudojimas specialių funkcijų celiuliozės dariniams gauti yra veiksmingas būdas ieškoti naujų didžiausios pasaulyje natūralios organinės medžiagos – celiuliozės – panaudojimo būdų. Yra daug rūšių celiuliozės darinių ir plačių funkcijų, o celiuliozės eteriai buvo naudojami daugelyje pramonės šakų dėl puikių savybių. Siekiant patenkinti popieriaus pramonės poreikius, kuriant celiuliozės eterį reikėtų atkreipti dėmesį į šias tendencijas:

(1) Sukurti įvairių specifikacijų celiuliozės eterių produktus, tinkamus naudoti popieriaus pramonėje, pvz., serijinius produktus su skirtingu pakeitimo laipsniu, skirtingu klampumu ir skirtinga santykine molekuline mase, kad būtų galima pasirinkti gaminant skirtingas popieriaus rūšis.

(2) Reikėtų dažniau kurti naujas celiuliozės eterių rūšis, pvz., katijoninius celiuliozės eterius, tinkamus popieriaus gamybos sulaikymo ir drenavimo priemonėms, paviršiaus glaistymo priemones ir cviterioninius celiuliozės eterius, kurie gali būti naudojami kaip sutvirtinančios medžiagos dangos latekso cianoetilceliuliozės eteriui pakeisti. ir panašiai kaip rišiklis.

(3) Stiprinti celiuliozės eterio paruošimo proceso ir naujo jo paruošimo metodo tyrimus, ypač sąnaudų mažinimo ir proceso supaprastinimo tyrimus.

(4) Stiprinti celiuliozės eterių savybių, ypač įvairių celiuliozės eterių plėvelės formavimo, sukibimo ir tirštinimo savybių, tyrimus, stiprinti celiuliozės eterių taikymo popieriaus gamyboje teorinius tyrimus.