Vandenyje tirpūs celiuliozės eterio dariniai

Supažindintas su įvairių rūšių kryžminių jungčių ir vandenyje tirpaus celiuliozės eterio susiejimo mechanizmu, keliu ir savybėmis. Modifikuojant kryžminį ryšį, vandenyje tirpaus celiuliozės eterio klampumas, reologinės savybės, tirpumas ir mechaninės savybės gali būti žymiai pagerintos, kad būtų pagerintos jo taikymo savybės. Pagal skirtingų kryžminių jungiklių cheminę struktūrą ir savybes buvo apibendrinti celiuliozės eterio skersinių jungčių modifikavimo reakcijų tipai, apibendrintos skirtingų skersinių jungiklių kūrimo kryptys įvairiose celiuliozės eterio panaudojimo srityse. Atsižvelgiant į puikų vandenyje tirpaus celiuliozės eterio, modifikuoto kryžminimo būdu, veikimą ir keletą tyrimų namuose ir užsienyje, būsima celiuliozės eterio kryžminimo modifikacija turi plačias plėtros perspektyvas. Tai skirta atitinkamiems mokslininkams ir gamybos įmonėms.
Raktažodžiai: kryžminio ryšio modifikavimas; Celiuliozės eteris; Cheminė struktūra; Tirpumas; Programos našumas

Celiuliozės eteris dėl savo puikių savybių, kaip tirštiklis, vandenį sulaikanti medžiaga, klijai, rišiklis ir dispergentas, apsauginis koloidas, stabilizatorius, suspensijos agentas, emulsiklis ir plėvelę formuojantis agentas, plačiai naudojamas dangoms, statyboms, naftai, kasdienei chemijai, maistui. ir medicina bei kitos pramonės šakos. Celiuliozės eteris daugiausia apima metilceliuliozę,hidroksietilceliuliozė,karboksimetilceliuliozė, etilceliuliozė, hidroksipropilmetilceliuliozė, hidroksietilmetilceliuliozė ir kitų rūšių mišrus eteris. Celiuliozės eteris yra pagamintas iš medvilnės pluošto arba medienos pluošto šarminimo, eterinimo, plovimo centrifugavimo, džiovinimo, šlifavimo proceso būdu, naudojant eterinimo agentus paprastai naudojamas halogenintas alkanas arba epoksidinis alkanas.
Tačiau naudojant vandenyje tirpų celiuliozės eterį, tikimybė susidurti su ypatinga aplinka, pvz., aukšta ir žema temperatūra, rūgščių ir šarmų aplinka, sudėtinga joninė aplinka, ši aplinka sukels sutirštėjimą, tirpumą, vandens susilaikymą, sukibimą, klijai, stabili suspensija ir vandenyje tirpaus celiuliozės eterio emulsinimas yra labai paveikti ir netgi visiškai praranda savo funkcionalumą.
Siekiant pagerinti celiuliozės eterio naudojimo efektyvumą, būtina atlikti kryžminimo apdorojimą, naudojant skirtingus kryžminimo agentus, gaminio savybės skiriasi. Remiantis įvairių tipų kryžminimo agentų ir jų susiejimo metodų, derinamų su kryžminimo technologija pramoninės gamybos procese, tyrimu, šiame darbe aptariamas celiuliozės eterio kryžminis susiejimas su įvairių tipų kryžminiais rišikliais, pateikiant nuorodas į celiuliozės eterio kryžminimo modifikaciją. .

1. Celiuliozės eterio struktūra ir susiejimo principas

Celiuliozės eterisyra celiuliozės darinių rūšis, kuri sintetinama trijų alkoholio hidroksilo grupių eterio pakeitimo reakcija ant natūralių celiuliozės molekulių ir halogeninto alkano arba epoksido alkano. Dėl pakaitalų skirtumo skiriasi celiuliozės eterio struktūra ir savybės. Celiuliozės eterio kryžminimo reakcija daugiausia apima eterinimą arba esterinimą -OH (OH yra gliukozės vieneto žiede arba -OH pakaite arba karboksilo pakaite) ir kryžminimo agento su dvejetainėmis arba keliomis funkcinėmis grupėmis, kad du arba daugiau celiuliozės eterio molekulių yra sujungtos tarpusavyje, kad susidarytų daugiamatė erdvinio tinklo struktūra. Tai yra susietas celiuliozės eteris.
Paprastai tariant, vandeninio tirpalo, kuriame yra daugiau -OH, celiuliozės eteris ir kryžminimo agentas, pvz., HEC, HPMC, HEMC, MC ir CMC, gali būti eterinami arba esterifikuojami. Kadangi CMC yra karboksirūgšties jonų, funkcinės grupės kryžminio ryšio agente gali būti esterintos, susietos su karboksirūgšties jonais.
Po -OH arba -COO- reakcijos celiuliozės eterio molekulėje su kryžminiu ryšiu, dėl vandenyje tirpių grupių kiekio sumažėjimo ir daugiamatės tinklinės struktūros susidarymo tirpale, jo tirpumas, reologija ir mechaninės savybės. bus pakeistas. Naudojant skirtingas kryžminimo medžiagas reaguojant su celiuliozės eteriu, pagerės celiuliozės eterio naudojimo efektyvumas. Paruoštas pramoniniam naudojimui tinkamas celiuliozės eteris.

2. Kryžminių jungčių tipai

2.1. Aldehidiniai kryžminimo agentai
Aldehido kryžminimo medžiagos reiškia organinius junginius, turinčius aldehido grupę (-CHO), kurie yra chemiškai aktyvūs ir gali reaguoti su hidroksilu, amoniaku, amidu ir kitais junginiais. Aldehidiniai kryžminimo agentai, naudojami celiuliozei ir jos dariniams, yra formaldehidas, glioksalis, glutaraldehidas, gliceraldehidas ir kt. Aldehido grupė gali lengvai reaguoti su dviem -OH, sudarydama acetalius silpnai rūgštinėmis sąlygomis, o reakcija yra grįžtama. Įprasti celiuliozės eteriai, modifikuoti aldehidų kryžminimo agentais, yra HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC ir kiti vandeniniai celiuliozės eteriai.
Viena aldehido grupė yra sujungta su dviem hidroksilo grupėmis celiuliozės eterio molekulinėje grandinėje, o celiuliozės eterio molekulės yra sujungtos formuojant acetalius, sudarydamos tinklo erdvės struktūrą, kad pakeistų jos tirpumą. Dėl laisvo -OH reakcijos tarp aldehido kryžminio ryšio agento ir celiuliozės eterio sumažėja molekulinių hidrofilinių grupių kiekis, todėl produktas blogai tirpsta vandenyje. Todėl, kontroliuojant kryžminio ryšio agento kiekį, saikingas celiuliozės eterio kryžminis susiejimas gali uždelsti hidratacijos laiką ir neleisti produktui per greitai ištirpti vandeniniame tirpale, dėl kurio susidaro vietinė aglomeracija.
Aldehido kryžminimo celiuliozės eterio poveikis paprastai priklauso nuo aldehido kiekio, pH, kryžminimo reakcijos vienodumo, susiejimo trukmės ir temperatūros. Per aukšta arba per žema kryžminimo temperatūra ir pH sukels negrįžtamą kryžminį ryšį dėl hemiacetalio į acetalį, dėl kurio celiuliozės eteris visiškai netirpus vandenyje. Aldehido kiekis ir kryžminimo reakcijos vienodumas tiesiogiai veikia celiuliozės eterio susiejimo laipsnį.
Formaldehidas mažiau naudojamas celiuliozės eteriui sujungti dėl didelio toksiškumo ir didelio lakumo. Anksčiau formaldehidas buvo daugiau naudojamas dangų, klijų, tekstilės gaminių srityje, o dabar jį pamažu keičia mažo toksiškumo neformaldehidinės kryžminimo medžiagos. Glutaraldehido kryžminio ryšio poveikis yra geresnis nei glioksalio, tačiau jis turi stiprų aštrų kvapą, o glutaraldehido kaina yra gana didelė. Apskritai, pramonėje glioksalis dažniausiai naudojamas vandenyje tirpaus celiuliozės eterio kryžminiam ryšiui sudaryti, siekiant pagerinti produktų tirpumą. Paprastai kambario temperatūroje, pH 5–7 silpnomis rūgštinėmis sąlygomis, galima atlikti kryžminimo reakciją. Po kryžminio susiejimo celiuliozės eterio hidratacijos laikas ir visiškas hidratacijos laikas pailgės, o aglomeracijos reiškinys susilpnės. Palyginti su nekryžminiais produktais, celiuliozės eterio tirpumas yra geresnis, o tirpale nebus neištirpusių produktų, o tai palanku pramoniniam naudojimui. Kai Zhang Shuangjian paruošė hidroksipropilmetilceliuliozę, prieš džiovinimą buvo purškiamas kryžminio ryšio agentas glioksalis, kad gautų momentinę hidroksipropilmetilceliuliozę su 100% dispersija, kuri tirpstant nesulipo ir greitai išsisklaidė bei ištirpo, o tai praktiškai išsprendė susiejimą. programą ir išplėtė taikymo sritį.
Šarminėje būsenoje bus nutrauktas grįžtamasis acetalio susidarymo procesas, sutrumpės produkto hidratacijos laikas ir atkurtos celiuliozės eterio tirpimo savybės be kryžminio ryšio. Ruošiant ir gaminant celiuliozės eterį, aldehidų kryžminimo reakcija paprastai atliekama po eterinimo reakcijos proceso skystoje plovimo fazėje arba kietoje fazėje po centrifugavimo. Paprastai plovimo procese kryžminio sujungimo reakcijos vienodumas yra geras, tačiau kryžminio sujungimo efektas yra prastas. Tačiau dėl inžinerinės įrangos apribojimų kryžminio sujungimo tolygumas kietoje fazėje yra prastas, tačiau kryžminio sujungimo efektas yra santykinai geresnis, o naudojamos kryžminimo medžiagos kiekis yra palyginti mažas.
Aldehidų kryžminimo medžiagos modifikavo vandenyje tirpų celiuliozės eterį, be to, pagerina jo tirpumą, taip pat yra pranešimų, kurie gali būti naudojami pagerinti jo mechanines savybes, klampos stabilumą ir kitas savybes. Pavyzdžiui, Peng Zhang naudojo glioksalį, kad susijungtų su HEC, ir ištyrė kryžminio ryšio agento koncentracijos, kryžminio ryšio pH ir kryžminimo temperatūros įtaką HEC drėgnam stiprumui. Rezultatai rodo, kad esant optimalioms kryžminimo sąlygoms, HEC pluošto drėgnis stiprumas po kryžminio sujungimo padidėja 41,5%, o jo veikimas žymiai pagerėja. Zhang Jin naudojo vandenyje tirpią fenolio dervą, glutaraldehidą ir trichloracetaldehidą, kad sujungtų CMC. Palyginus savybes, vandenyje tirpios fenolio dervos tinklinio CMC tirpalo klampumas po apdorojimo aukšta temperatūra sumažėjo mažiausiai, tai yra geriausias atsparumas temperatūrai.
2.2 Karboksirūgšties kryžminimo medžiagos
Karboksirūgšties kryžminimo agentai reiškia polikarboksirūgšties junginius, daugiausia įskaitant gintaro rūgštį, obuolių rūgštį, vyno rūgštį, citrinų rūgštį ir kitas dvejetaines arba polikarboksirūgštis. Karboksirūgšties skersiniai jungikliai pirmą kartą buvo naudojami audinių pluoštams surišti, siekiant pagerinti jų lygumą. Kryžminio ryšio mechanizmas yra toks: karboksilo grupė reaguoja su celiuliozės molekulės hidroksilo grupe, kad susidarytų esterifikuotas kryžminio ryšio celiuliozės eteris. Welchas ir Yangas ir kt. buvo pirmieji, kurie ištyrė karboksirūgšties skersinių jungiklių susiejimo mechanizmą. Kryžminio sujungimo procesas buvo toks: tam tikromis sąlygomis dvi gretimos karboksirūgšties grupės karboksirūgšties kryžminiuose junginiuose pirmiausia dehidratavo ir susidarė ciklinis anhidridas, o anhidridas reaguoja su OH celiuliozės molekulėse ir susidarė susietas celiuliozės eteris, turintis tinklinę erdvinę struktūrą.
Karboksirūgšties kryžminimo agentai paprastai reaguoja su celiuliozės eteriu, turinčiu hidroksilo pakaitų. Kadangi karboksirūgšties kryžminimo medžiagos yra vandenyje tirpios ir netoksiškos, pastaraisiais metais jos buvo plačiai naudojamos tiriant medieną, krakmolą, chitozaną ir celiuliozę.
Dariniai ir kiti natūralūs polimerų esterifikavimo kryžminio ryšio modifikacijos, siekiant pagerinti jo taikymo sritį.
Hu Hanchang ir kt. naudojo natrio hipofosfito katalizatorių keturioms skirtingos molekulinės struktūros polikarboksirūgštims priimti: buvo panaudota propano trikarboksirūgštis (PCA), 1,2,3, 4-butano tetrakarboksirūgštis (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA). medvilninių audinių apdailai. Rezultatai parodė, kad polikarboksirūgšties apdailos medvilninio audinio apvali struktūra geriau atkuria raukšles. Ciklinės polikarboksirūgšties molekulės yra potencialiai veiksmingos kryžminimo medžiagos dėl savo didesnio standumo ir geresnio kryžminio ryšio poveikio nei grandinės karboksirūgšties molekulės.
Wang Jiwei ir kt. naudojo mišrią citrinų rūgšties ir acto anhidrido rūgštį krakmolo esterinimui ir kryžminimo modifikavimui. Išbandę vandens skiriamosios gebos ir pastos skaidrumo savybes, jie padarė išvadą, kad esterifikuotas kryžminis krakmolas turi geresnį užšalimo ir atšildymo stabilumą, mažesnį pastos skaidrumą ir geresnį klampumo terminį stabilumą nei krakmolas.
Karboksirūgšties grupės gali pagerinti jų tirpumą, biologinį skaidomumą ir mechanines savybes po esterinimo kryžminimo reakcijos su aktyviu -OH įvairiuose polimeruose, o karboksirūgšties junginiai pasižymi netoksiškomis arba mažai toksiškomis savybėmis, o tai turi plačias galimybes keisti vandens jungtį. tirpus celiuliozės eteris maisto, farmacijos ir dengimo srityse.
2.3 Epoksidinių junginių kryžminimo medžiaga
Epoksidiniame tinkle yra dvi ar daugiau epoksidinių grupių arba epoksidinių junginių, turinčių aktyvių funkcinių grupių. Veikiant katalizatoriams, epoksidinės grupės ir funkcinės grupės reaguoja su -OH organiniuose junginiuose, kad susidarytų makromolekulės su tinklo struktūra. Todėl jis gali būti naudojamas celiuliozės eterio kryžminiam sujungimui.
Celiuliozės eterio klampumą ir mechanines savybes galima pagerinti epoksidiniu skersiniu ryšiu. Epoksidai pirmą kartą buvo naudojami audinių pluoštams apdoroti ir parodė gerą apdailos efektą. Tačiau yra nedaug pranešimų apie kryžminį celiuliozės eterio modifikavimą epoksidais. Hu Cheng ir kiti sukūrė naują daugiafunkcinį epoksidinio junginio kryžminį jungiklį: EPTA, kuris pagerino tikro šilko audinių drėgno elastingumo atsistatymo kampą nuo 200º prieš apdorojimą iki 280º. Be to, teigiamas kryžminio rišiklio krūvis žymiai padidino tikro šilko audinių dažymo greitį ir absorbcijos greitį iki rūgščių dažų. Epoksidinio junginio kryžminimo agentas, naudojamas Chen Xiaohui ir kt. : polietilenglikolio diglicidilo eteris (PGDE) yra susietas su želatina. Po kryžminio susiejimo želatinos hidrogelis pasižymi puikiomis elastingumo atkūrimo savybėmis, o didžiausias elastingumo atsistatymo greitis yra iki 98,03%. Remiantis literatūroje atliktais tyrimais apie natūralių polimerų, tokių kaip audinys ir želatina, kryžminio susiejimo modifikavimą centriniais oksidais, celiuliozės eterio kryžminio ryšio modifikavimas su epoksidais taip pat turi daug žadanti perspektyva.
Epichlorhidrinas (taip pat žinomas kaip epichlorhidrinas) yra dažniausiai naudojamas kryžminimo agentas, skirtas natūralioms polimerinėms medžiagoms, turinčioms -OH, -NH2 ir kitų aktyvių grupių, apdoroti. Po epichlorhidrino kryžminimo pagerės medžiagos klampumas, atsparumas rūgštims ir šarmams, atsparumas temperatūrai, atsparumas druskai, atsparumas šlyčiai ir mechaninės savybės. Todėl epichlorhidrino taikymas celiuliozės eterio kryžminimo procese turi didelę mokslinių tyrimų reikšmę. Pavyzdžiui, Su Maoyao pagamino labai adsorbuojančią medžiagą naudodamas epichlorhidrinu susietą CMC. Jis aptarė medžiagos struktūros, pakeitimo laipsnio ir kryžminio susiejimo laipsnio įtaką adsorbcijos savybėms ir nustatė, kad vandens sulaikymo vertė (WRV) ir sūrymo sulaikymo vertė (SRV) gaminio, pagaminto naudojant apie 3 % kryžminio ryšio agento, padidėjo 26 kartų ir atitinkamai 17 kartų. Kai Ding Changguang ir kt. paruošta itin klampi karboksimetilceliuliozė, po eterinimo buvo pridėtas epichlorhidrinas kryžminiam sujungimui. Palyginimui, sukryžminto produkto klampumas buvo iki 51% didesnis nei nesusieto produkto.
2.4 Boro rūgšties kryžminimo medžiagos
Boro jungtys daugiausia apima boro rūgštį, boraksą, boratą, organoboratą ir kitas borato turinčias kryžminimo medžiagas. Paprastai manoma, kad kryžminio ryšio mechanizmas yra toks, kad boro rūgštis (H3BO3) arba boratas (B4O72-) sudaro tetrahidroksiborato joną (B(OH)4-) tirpale, o po to dehidratuojasi su -O junginyje. Suformuokite susietą junginį su tinklo struktūra.
Boro rūgšties kryžminimo medžiagos plačiai naudojamos kaip pagalbinės medžiagos medicinos, stiklo, keramikos, naftos ir kitose srityse. Medžiagos, apdorotos boro rūgšties kryžminimo agentu, mechaninis stiprumas bus pagerintas ir gali būti naudojamas celiuliozės eterio kryžminimui, siekiant pagerinti jo veikimą.
1960-aisiais neorganinis boras (boraksas, boro rūgštis ir natrio tetraboratas ir kt.) buvo pagrindinė kryžminio ryšio medžiaga, naudojama vandens ir dujų telkinių ardymo skysčių kūrimui vandens pagrindu. Boraksas buvo ankstyviausias naudojamas kryžminimo agentas. Dėl neorganinio boro trūkumų, tokių kaip trumpas susiejimo laikas ir prastas atsparumas temperatūrai, organoboro kryžminimo agento kūrimas tapo mokslinių tyrimų tašku. Organoboro tyrimai pradėti 1990 m. Dėl savo atsparumo aukštai temperatūrai, lengvai lūžtančių klijų, kontroliuojamo uždelsto skersinio susiejimo ir kt., organoboras pasiekė gerą panaudojimo efektą ardant naftos ir dujų telkinius. Liu Ji ir kt. sukūrė polimerinį kryžminimo agentą, turintį fenilboro rūgšties grupę, sumaišytą su akrilo rūgštimi ir poliolio polimerą su sukcinimido esterio grupės reakcija. Gauti biologiniai klijai pasižymi puikiomis visapusiškomis savybėmis, gali turėti gerą sukibimą ir mechanines savybes drėgnoje aplinkoje ir gali būti paprastesnis sukibimas. Yang Yang ir kt. pagamino aukštai temperatūrai atsparią cirkonio boro kryžminio ryšio agentą, kuris buvo naudojamas ardymo skysčio guanidino gelio baziniam skysčiui sujungti, ir po kryžminio apdorojimo labai pagerino ardymo skysčio temperatūrą ir atsparumą šlyčiai. Buvo pranešta apie karboksimetilceliuliozės eterio modifikavimą naudojant boro rūgšties skersinius ryšius naftos gręžimo skystyje. Dėl ypatingos struktūros jis gali būti naudojamas medicinoje ir statybose
Celiuliozės eterio kryžminis jungimas statybose, dengimo ir kitose srityse.
2.5 Fosfido kryžminimo medžiaga
Fosfatų kryžminimo medžiagas daugiausia sudaro fosforo trichloroksi (fosfoacilo chloridas), natrio trimetafosfatas, natrio tripolifosfatas ir kt. Kryžminio sujungimo mechanizmas yra toks, kad PO jungtis arba P-Cl jungtis esterinama su molekuliniu -OH vandeniniame tirpale ir susidaro difosfato struktūra. .
Fosfido kryžminimo medžiaga dėl netoksiškumo arba mažo toksiškumo, plačiai naudojama maisto produktuose, medicinos polimerinių medžiagų, tokių kaip krakmolas, chitozanas ir kiti natūralūs polimerai, kryžminimo modifikacijos. Rezultatai rodo, kad krakmolo želatinizacijos ir brinkimo savybes galima žymiai pakeisti pridedant nedidelį kiekį fosfidinio kryžminimo medžiagos. Sujungus krakmolą, pakyla želatinizacijos temperatūra, pagerėja pastos stabilumas, atsparumas rūgštims yra geresnis nei pradinis krakmolas, padidėja plėvelės stiprumas.
Taip pat atlikta daug chitozano skersinio sujungimo su fosfidiniu agentu tyrimų, kurie gali pagerinti jo mechaninį stiprumą, cheminį stabilumą ir kitas savybes. Šiuo metu nėra pranešimų apie fosfidinio kryžminimo agento naudojimą celiuliozės eterio kryžminimo apdorojimui. Kadangi celiuliozės eteris ir krakmolas, chitozanas ir kiti natūralūs polimerai turi daugiau aktyvaus -OH, o fosfidinis kryžminimo agentas turi netoksiškų arba mažai toksiškų fiziologinių savybių, jo taikymas celiuliozės eterio kryžminimo tyrimuose taip pat turi potencialių perspektyvų. Tokie kaip CMC, naudojamas maisto produktuose, dantų pastos kokybės lauke su fosfidų kryžminimo agento modifikavimu, gali pagerinti jo sutirštėjimą, reologines savybes. Medicinoje naudojami MC, HPMC ir HEC gali būti patobulinti naudojant fosfidinį kryžminimo agentą.
2.6 Kitos kryžminimo medžiagos
Aukščiau išvardyti aldehidai, epoksidai ir celiuliozės eterio susiejimas priklauso eterifikaciniam kryžminiam ryšiui, karboksirūgštis, boro rūgštis ir fosfidinis kryžminimo agentas priklauso esterifikaciniam skersiniam ryšiui. Be to, celiuliozės eterio kryžminiam ryšiui surišti naudojamos kryžminės sąsajos medžiagos taip pat apima izocianato junginius, azoto hidroksimetilo junginius, sulfhidrilo junginius, metalų kryžminimo medžiagas, organines silicio kryžminimo medžiagas ir kt. Bendra molekulinės struktūros ypatybė yra ta, kad molekulėje yra daug funkcinių grupių, kurios yra lengvai reaguoja su -OH ir po kryžminio susiejimo gali sudaryti daugiamatę tinklo struktūrą. Kryžminio sujungimo produktų savybės yra susijusios su kryžminio sujungimo agento tipu, susiejimo laipsniu ir susiejimo sąlygomis.
Badit · Pabin · Condu ir kt. metilceliuliozei surišti naudojo tolueno diizocianatą (TDI). Po kryžminio sujungimo stiklėjimo temperatūra (Tg) padidėjo didėjant TDI procentui, o jo vandeninio tirpalo stabilumas pagerėjo. TDI taip pat dažnai naudojamas klijų, dangų ir kitų sričių skersinių jungčių modifikavimui. Po modifikavimo pagerės plėvelės lipnios savybės, atsparumas temperatūrai ir atsparumas vandeniui. Todėl TDI gali pagerinti celiuliozės eterio, naudojamo statyboje, dangose ​​ir klijuose, veikimą, modifikuojant kryžminį ryšį.
Disulfido kryžminimo technologija plačiai naudojama modifikuojant medicinines medžiagas ir turi tam tikrą mokslinių tyrimų vertę, susijusią su celiuliozės eterio produktų kryžminiu ryšiu medicinos srityje. Shu Shujun ir kt. sujungtas β-ciklodekstrinas su silicio dioksido mikrosferomis, susietas merkaptoilintas chitozanas ir gliukanas per gradiento apvalkalo sluoksnį ir pašalintos silicio dioksido mikrosferos, kad būtų gautos disulfidinės kryžminės nanokapsės, kurios parodė gerą stabilumą imituojant fiziologinį pH.
Metalų kryžminimo medžiagos daugiausia yra neorganiniai ir organiniai junginiai iš didelio metalo jonų, tokių kaip Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) ir Fe(III). Dideli metalų jonai polimerizuojami, kad susidarytų daugiabranduoliniai hidroksilo tilto jonai hidratacijos, hidrolizės ir hidroksilo tilto būdu. Paprastai manoma, kad didelio valentingumo metalų jonų kryžminis ryšys daugiausia vyksta per daugiabranduolius hidroksilo tilto jonus, kuriuos lengva sujungti su karboksirūgšties grupėmis, kad susidarytų daugiamačiai erdvinės struktūros polimerai. Xu Kai ir kt. ištyrė Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) ir Fe(III) serijų brangių metalų skersiniais ryšiais sujungtos karboksimetilhidroksipropilceliuliozės (CMHPC) reologines savybes ir terminį stabilumą, filtravimo nuostolius. , suspenduoto smėlio talpa, klijų lūžimo likučiai ir suderinamumas su druska po užtepimo. Rezultatai parodė, kad metalinis skersinis jungiklis turi savybių, reikalingų naftos gręžinių ardymo skysčio cementavimo agentui.

3. Celiuliozės eterio eksploatacinių savybių gerinimas ir techninis tobulinimas, modifikuojant kryžminį ryšį

3.1 Dažai ir konstrukcija
Celiuliozės eteris daugiausia HEC, HPMC, HEMC ir MC yra labiau naudojamas statybos, dangos srityje, tokio tipo celiuliozės eteris turi turėti gerą atsparumą vandeniui, tirštėjimą, atsparumą druskai ir temperatūrai, atsparumą šlyčiai, dažnai naudojamas cemento skiedinyje, latekso dažuose. , keraminių plytelių klijai, išorės sienų dažai, lakas ir pan. Dėl pastato dangos lauko reikalavimai medžiagoms turi turėti gerą mechaninį stiprumą ir stabilumą, paprastai pasirenkamas eterinimo tipo kryžminimo agentas su celiuliozės eterio kryžminimo modifikacija, pavyzdžiui, naudojant epoksidinį halogenintą alkaną, boro rūgšties kryžminimo agentą, kuris gali pagerinti gaminį. klampumas, atsparumas druskai ir temperatūrai, atsparumas šlyčiai ir mechaninės savybės.
3.2 Medicinos, maisto ir kasdienių cheminių medžiagų sritys
MC, HPMC ir CMC vandenyje tirpiame celiuliozės eteryje dažnai naudojami farmacinėse dangų medžiagose, farmaciniuose lėtai atpalaiduojamuose prieduose ir skystuose farmacijos tirštikliuose bei emulsijos stabilizatoriuose. CMC taip pat gali būti naudojamas kaip emulsiklis ir tirštiklis jogurtuose, pieno produktuose ir dantų pastose. HEC ir MC naudojami kasdienėje chemijos srityje tirštinti, išsklaidyti ir homogenizuoti. Kadangi medicinos, maisto ir kasdienio chemijos sričiai reikalingos saugios ir netoksiškos medžiagos, todėl tokio tipo celiuliozės eteriui galima naudoti fosforo rūgštį, karboksirūgšties kryžminimo agentą, sulfhidrilo kryžminimo medžiagą ir kt. pagerinti produkto klampumą, biologinį stabilumą ir kitas savybes.
HEC retai naudojamas medicinos ir maisto srityse, tačiau kadangi HEC yra nejoninis celiuliozės eteris, pasižymintis stipriu tirpumu, jis turi unikalių pranašumų prieš MC, HPMC ir CMC. Ateityje jis bus sujungtas saugiomis ir netoksiškomis kryžminėmis medžiagomis, kurios turės didelį plėtros potencialą medicinos ir maisto srityse.
3.3 Naftos gręžimo ir gavybos zonos
CMC ir karboksilintas celiuliozės eteris dažniausiai naudojami kaip pramoninis gręžimo purvo apdorojimo agentas, skysčių praradimo agentas, tirštiklis. Kaip nejoninis celiuliozės eteris, HEC taip pat plačiai naudojamas naftos gręžimo srityje dėl gero tirštinimo efekto, stiprios smėlio pakabos talpos ir stabilumo, atsparumo karščiui, didelio druskos kiekio, mažo vamzdyno atsparumo, mažesnio skysčio praradimo, greitos gumos. lūžimo ir mažai likučių. Šiuo metu daugiau tyrimų yra skirta boro rūgšties ir metalo kryžminimo medžiagų naudojimui naftos gręžimo lauke naudojamo CMC modifikavimui, nejoninio celiuliozės eterio skersinio susiejimo modifikacijos tyrimų ataskaitose nurodoma mažiau, tačiau hidrofobinis nejoninio celiuliozės eterio modifikavimas, rodantis reikšmingą klampumas, atsparumas temperatūrai ir druskai bei šlyties stabilumas, gera dispersija ir atsparumas biologinei hidrolizei. Naftos gręžimui ir gamyboje naudojamas celiuliozės eteris, susietas boro rūgštimi, metalu, epoksidu, halogenintais alkanais ir kitomis kryžminėmis medžiagomis, pagerino jo sutirštėjimą, atsparumą druskai ir temperatūrai, stabilumą ir pan., o tai turi puikią taikymo perspektyvą ateities.
3.4 Kiti laukai
Celiuliozės eteris dėl tirštinimo, emulsinimo, plėvelės formavimo, koloidinės apsaugos, drėgmės sulaikymo, sukibimo, nejautrumo ir kitų puikių savybių, plačiau naudojamas, be minėtų sričių, taip pat naudojamas popieriaus gamyboje, keramikoje, tekstilės marginimui ir dažymui, polimerizacijos reakcija ir kiti laukai. Atsižvelgiant į medžiagų savybių reikalavimus įvairiose srityse, skersinio sujungimo modifikavimui gali būti naudojami skirtingi kryžminimo agentai, kad atitiktų taikymo reikalavimus. Apskritai susietą celiuliozės eterį galima suskirstyti į dvi kategorijas: eterintą susietą celiuliozės eterį ir esterintą susietą celiuliozės eterį. Aldehidai, epoksidai ir kiti kryžminiai jungikliai reaguoja su -O ant celiuliozės eterio, kad susidarytų eterio ir deguonies jungtis (-O-), kuri priklauso eterinimo kryžmintojams. Karboksilo rūgštis, fosfidas, boro rūgštis ir kiti kryžminimo agentai reaguoja su -OH ant celiuliozės eterio, sudarydami esterinius ryšius, priklausančius esterinimo kryžminimo agentams. CMC karboksilo grupė reaguoja su -OH kryžminio ryšio agente, kad susidarytų esterifikuotas susietas celiuliozės eteris. Šiuo metu yra atlikta nedaug tokio tipo kryžminio susiejimo modifikacijų tyrimų, o ateityje dar yra kur tobulėti. Kadangi eterio jungties stabilumas yra geresnis nei esterio, eterio tipo celiuliozės eteris turi stipresnį stabilumą ir mechanines savybes. Atsižvelgiant į skirtingas taikymo sritis, celiuliozės eterio skersinio susiejimo modifikavimui gali būti pasirinktas tinkamas kryžminimo agentas, kad būtų gauti produktai, atitinkantys naudojimo poreikius.

4. Išvada

Šiuo metu pramonė naudoja glioksalį celiuliozės eteriui susieti, kad būtų atidėtas tirpimo laikas ir išspręstų produkto sulipimo tirpimo metu problemą. Glioksaliu susietas celiuliozės eteris gali pakeisti tik jo tirpumą, tačiau akivaizdžiai nepagerina kitų savybių. Šiuo metu retai tiriamas kitų, išskyrus glioksalį, kryžminimo medžiagų naudojimas celiuliozės eterio kryžminimui. Kadangi celiuliozės eteris plačiai naudojamas naftos gręžimo, statybos, dengimo, maisto, medicinos ir kitose pramonės šakose, jo tirpumas, reologija, mechaninės savybės atlieka lemiamą vaidmenį jį taikant. Modifikuodamas kryžminį ryšį, jis gali pagerinti programos našumą įvairiose srityse, kad atitiktų programos poreikius. Pavyzdžiui, karboksirūgštis, fosforo rūgštis, boro rūgšties kryžminimo agentas celiuliozės eterio esterifikavimui gali pagerinti jų panaudojimą maisto ir medicinos srityse. Tačiau aldehidai negali būti naudojami maisto ir medicinos pramonėje dėl jų fiziologinio toksiškumo. Boro rūgštis ir metalo kryžminimo medžiagos padeda pagerinti naftos ir dujų ardymo skysčio veikimą po kryžminio susiejimo celiuliozės eterio, naudojamo naftos gręžimui. Kiti alkilo kryžminimo agentai, tokie kaip epichlorhidrinas, gali pagerinti celiuliozės eterio klampumą, reologines ir mechanines savybes. Nuolat tobulėjant mokslui ir technologijoms, įvairių pramonės šakų reikalavimai medžiagų savybėms nuolat gerėja. Siekiant patenkinti celiuliozės eterio veikimo reikalavimus įvairiose taikymo srityse, būsimi celiuliozės eterio kryžminimo tyrimai turi plačias plėtros perspektyvas.