Celulozes ēteris papīra rūpniecībā

Šis raksts iepazīstina ar celulozes ēteru veidiem, sagatavošanas metodēm, veiktspējas raksturlielumiem un pielietojuma statusu papīra ražošanas nozarē, piedāvā dažas jaunas celulozes ēteru šķirnes ar attīstības perspektīvām, kā arī apspriež to pielietojumu un attīstības tendences papīra ražošanā.

Atslēgas vārdi:celulozes ēteris; sniegums; papīra rūpniecība

Celuloze ir dabisks polimēru savienojums, tā ķīmiskā struktūra ir polisaharīda makromolekula ar bezūdensβ-glikoze kā bāzes gredzens, un katram bāzes gredzenam ir primārā hidroksilgrupa un sekundārā hidroksilgrupa. Ar tā ķīmisko modifikāciju var iegūt virkni celulozes atvasinājumu. Celulozes ētera sagatavošanas metode ir reaģēt celulozi ar NaOH, pēc tam veikt ēterizācijas reakciju ar dažādiem funkcionāliem reaģentiem, piemēram, metilhlorīdu, etilēnoksīdu, propilēna oksīdu utt., un pēc tam mazgāt blakusprodukta sāli un nedaudz celulozes nātrija sāls, lai iegūtu. produkts. Celulozes ēteris ir viens no svarīgākajiem celulozes atvasinājumiem, ko var plaši izmantot medicīnā un higiēnā, ikdienas ķīmiskajā rūpniecībā, papīra ražošanā, pārtikā, medicīnā, celtniecībā, materiālu un citās nozarēs. Ārvalstis pēdējos gados tās pētījumiem ir piešķīruši lielu nozīmi, un ir gūti daudzi sasniegumi lietišķajos fundamentālajos pētījumos, lietišķajos praktiskos efektos un sagatavošanā. Pēdējos gados daži cilvēki Ķīnā pamazām sākuši iesaistīties šī aspekta izpētē un sākotnēji guvuši dažus rezultātus ražošanas praksē. Tāpēc celulozes ētera izstrādei un izmantošanai ir ļoti svarīga loma atjaunojamo bioloģisko resursu visaptverošā izmantošanā un papīra kvalitātes un veiktspējas uzlabošanā. Tas ir jauna veida papīra ražošanas piedevas, kuras ir vērts izstrādāt.

1. Celulozes ēteru klasifikācija un sagatavošanas metodes

Celulozes ēteri klasifikāciju parasti iedala 4 kategorijās pēc joniskuma.

1.1. Nejonu celulozes ēteris

Nejonu celulozes ēteris galvenokārt ir celulozes alkilēteris, un tā sagatavošanas metode ir celulozes reakcija ar NaOH un pēc tam ēterizācijas reakcija ar dažādiem funkcionāliem monomēriem, piemēram, monohlormetānu, etilēnoksīdu, propilēna oksīdu utt. , un pēc tam iegūta, mazgājot. plaši izmanto blakusproduktu sāli un celulozes nātriju, galvenokārt metilcelulozes ēteri, metilhidroksietilcelulozes ēteri, metilhidroksipropilcelulozes ēteri, hidroksietilcelulozes ēteri, ciānetilcelulozes ēteri un hidroksibutilcelulozes ēteri.

1.2. Anjonu celulozes ēteris

Anjonu celulozes ēteri galvenokārt ir nātrija karboksimetilceluloze un nātrija karboksimetilhidroksietilceluloze. Sagatavošanas metode ir celulozes reakcija ar NaOH un pēc tam ēteri ar hloretiķskābi, etilēnoksīdu un propilēna oksīdu. Ķīmiskā reakcija, un pēc tam iegūta, mazgājot blakusprodukta sāli un nātrija celulozi.

1.3. Katjonu celulozes ēteris

Katjonu celulozes ēteri galvenokārt ietver 3-hlor-2-hidroksipropiltrimetilamonija hlorīda celulozes ēteri, ko iegūst, celulozei reaģējot ar NaOH un pēc tam reaģējot ar katjonu ēterēšanas līdzekli 3-hlor-2-hidroksipropil trimetilamonija hlorīdu vai ēterizācijas reakciju ar etilēnoksīdu un propilēna oksīdu. un pēc tam iegūst, mazgājot blakusprodukta sāli un nātrija celulozi.

1.4 Cviterjonu celulozes ēteris

Cviterjonu celulozes ētera molekulārajā ķēdē ir gan anjonu grupas, gan katjonu grupas. Tās sagatavošanas metode ir celulozes reakcija ar NaOH un pēc tam reaģēt ar monohloretiķskābi un katjonu ēterēšanas līdzekli. 3-hlor-2-hidroksipropiltrimetilamonija hlorīds tiek ēterizēts un pēc tam iegūts, mazgājot blakusprodukta sāli un nātrija celulozi.

2. Celulozes ētera veiktspēja un īpašības

2.1. Plēves veidošanās un adhēzija

Celulozes ētera ēterizācijai ir liela ietekme uz tā īpašībām un īpašībām, piemēram, šķīdību, plēves veidošanās spēju, saites stiprību un izturību pret sāli. Celulozes ēterim ir augsta mehāniskā izturība, elastība, karstumizturība un aukstuma izturība, un tam ir laba savietojamība ar dažādiem sveķiem un plastifikatoriem, un to var izmantot plastmasas, plēvju, laku, līmvielu, lateksa un zāļu pārklājuma materiālu ražošanai utt.

2.2. Šķīdība

Celulozes ēterim ir laba šķīdība ūdenī, jo tajā ir polihidroksilgrupas, un tam ir atšķirīga šķīdinātāja selektivitāte attiecībā uz organiskajiem šķīdinātājiem atkarībā no dažādiem aizvietotājiem. Metilceluloze šķīst aukstā ūdenī, nešķīst karstā ūdenī un šķīst arī dažos šķīdinātājos; metilhidroksietilceluloze šķīst aukstā ūdenī, nešķīst karstā ūdenī un organiskajos šķīdinātājos. Tomēr, karsējot metilcelulozes un metilhidroksietilcelulozes ūdens šķīdumu, metilceluloze un metilhidroksietilceluloze izgulsnējas. Metilceluloze tiek izgulsnēta pie 45-60 °C°C, savukārt jauktas ēterificētas metilhidroksietilcelulozes nokrišņu temperatūra tiek paaugstināta līdz 65-80°C. Kad temperatūra tiek pazemināta, nogulsnes atkārtoti izšķīst. Hidroksietilceluloze un nātrija karboksimetilceluloze jebkurā temperatūrā šķīst ūdenī un nešķīst organiskajos šķīdinātājos (ar dažiem izņēmumiem). Izmantojot šo īpašību, var pagatavot dažādus eļļas atbaidītājus un šķīstošus plēves materiālus.

2.3. Biezēšana

Celulozes ēteris tiek izšķīdināts ūdenī koloīda veidā, tā viskozitāte ir atkarīga no celulozes ētera polimerizācijas pakāpes, un šķīdums satur hidratētas makromolekulas. Makromolekulu sapīšanās dēļ šķīdumu plūsmas uzvedība atšķiras no Ņūtona šķidrumu plūsmas, bet tai ir uzvedība, kas mainās ar bīdes spēku. Celulozes ētera makromolekulārās struktūras dēļ šķīduma viskozitāte strauji palielinās, palielinoties koncentrācijai, un strauji samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Atbilstoši tā īpašībām celulozes ēteri, piemēram, karboksimetilceluloze un hidroksietilceluloze, var tikt izmantoti kā biezinātāji ikdienas ķīmiskajām vielām, ūdeni aizturošie līdzekļi papīra pārklājumiem un biezinātāji arhitektūras pārklājumiem.

2.4. Noārdīšanās spēja

Kad celulozes ēteris tiek izšķīdināts ūdens fāzē, baktērijas vairosies, un baktēriju augšana izraisīs enzīmu baktēriju veidošanos. Enzīms sarauj neaizvietotās anhidroglikozes vienības saites, kas atrodas blakus celulozes ēterim, samazinot polimēra relatīvo molekulmasu. Tāpēc, ja celulozes ētera ūdens šķīdums ir jāuzglabā ilgstoši, tam jāpievieno konservanti un jāveic noteikti antiseptiski pasākumi pat celulozes ēteriem ar antibakteriālām īpašībām.

3. Celulozes ētera pielietojums papīra rūpniecībā

3.1. Papīra stiprināšanas līdzeklis

Piemēram, CMC var izmantot kā šķiedru disperģētāju un papīra stiprināšanas līdzekli, ko var pievienot celulozes masai. Tā kā nātrija karboksimetilcelulozes lādiņš ir tāds pats kā celulozes un pildvielas daļiņām, tas var palielināt šķiedras vienmērīgumu. Var uzlabot saķeres efektu starp šķiedrām, un var uzlabot tādus fiziskos rādītājus kā stiepes izturība, plīšanas izturība un papīra vienmērīgums. Piemēram, Longzhu un citi izmanto 100% balinātu sulfīta koksnes masu, 20% talka pulveri, 1% disperģētu kolofonija līmi, regulē pH vērtību līdz 4,5 ar alumīnija sulfātu un izmanto augstākas viskozitātes CMC (viskozitāte 800 ~ 1200 MPA.S). aizstāšanas koeficients ir 0,6. Ir redzams, ka CMC var uzlabot papīra sausuma izturību un arī uzlabot tā izmēru pakāpi.

3.2. Virsmas līmēšanas līdzeklis

Nātrija karboksimetilcelulozi var izmantot kā papīra virsmas līmēšanas līdzekli, lai uzlabotu papīra virsmas izturību. Tās pielietošanas efekts var palielināt virsmas stiprību par aptuveni 10%, salīdzinot ar pašreizējo polivinilspirta un modificētās cietes līmvielas izmantošanu, un devu var samazināt par aptuveni 30%. Tas ir ļoti daudzsološs virsmas līmēšanas līdzeklis papīra ražošanai, un šī jauno šķirņu sērija būtu aktīvi jāattīsta. Katjonu celulozes ēterim ir labāka virsmas izmēra noteikšana nekā katjonu cietei. Tas var ne tikai uzlabot papīra virsmas izturību, bet arī uzlabot papīra tintes absorbcijas veiktspēju un palielināt krāsošanas efektu. Tas ir arī daudzsološs virsmas līmēšanas līdzeklis. Mo Lihuan un citi izmantoja nātrija karboksimetilcelulozi un oksidētu cieti, lai veiktu papīra un kartona virsmas izmēra noteikšanas testus. Rezultāti liecina, ka CMC ir ideāls virsmas izmēra efekts.

Metilkarboksimetilcelulozes nātrija sāls ir noteikta pēc izmēra, un karboksimetilcelulozes nātriju var izmantot kā celulozes mērīšanas līdzekli. Papildus savam izmēram katjonu celulozes ēteri var izmantot arī kā papīra ražošanas aiztures palīglīdzekli, uzlabojot smalko šķiedru un pildvielu aiztures ātrumu, kā arī var izmantot kā papīra stiprināšanas līdzekli.

3.3. Emulsijas stabilizators

Celulozes ēteris tiek plaši izmantots emulsijas pagatavošanā, jo tam ir laba sabiezēšanas iedarbība ūdens šķīdumā, kas var palielināt emulsijas dispersijas vides viskozitāti un novērst emulsijas nogulsnēšanos un noslāņošanos. Piemēram, nātrija karboksimetilcelulozi, hidroksietilcelulozes ēteri, hidroksipropilcelulozes ēteri utt. var izmantot kā stabilizatorus un aizsarglīdzekļus anjonu disperģētām kolofonija sveķiem, katjonu celulozes ētera, hidroksietilcelulozes ētera, hidroksipropilcelulozes ētera utt. Metilcelulozes ēteris. ēteri utt. var izmantot arī kā katjonu disperso kolofonija sveķu, AKD, ASA un citu līmvielas aizsarglīdzekļus. Longzhu et al. izmantota 100% balināta sulfīta koksnes masa, 20% talka pulveris, 1% dispersa kolofonija līme, pH vērtība tika noregulēta uz 4,5 ar alumīnija sulfātu un izmantota augstākas viskozitātes CMC (viskozitāte 800 ~ 12000MPA.S). Aizstāšanas pakāpe ir 0,6, un to izmanto iekšējai izmēra noteikšanai. No rezultātiem var redzēt, ka CMC saturošas kolofonija gumijas izmēra pakāpe ir acīmredzami uzlabojusies, un kolofonija emulsijas stabilitāte ir laba, un arī gumijas materiāla aiztures līmenis ir augsts.

3.4. Pārklājuma ūdeni aizturošs līdzeklis

To izmanto papīra pārklājuma saistvielu pārklāšanai un apstrādei, ciānetilceluloze, hidroksietilceluloze utt. var aizstāt kazeīnu un daļu no lateksa, lai drukas tinte varētu viegli iekļūt un malas būtu skaidras. Karboksimetilcelulozi un hidroksietilkarboksimetilcelulozes ēteri var izmantot kā pigmenta disperģētāju, biezinātāju, ūdens aiztures līdzekli un stabilizatoru. Piemēram, karboksimetilcelulozes daudzums, ko izmanto kā ūdeni aizturošu līdzekli krītotā papīra pārklājumu gatavošanā, ir 1-2%.

4. Papīra rūpniecībā izmantotā celulozes ētera attīstības tendence

Ķīmiskās modifikācijas izmantošana, lai iegūtu celulozes atvasinājumus ar īpašām funkcijām, ir efektīvs veids, kā meklēt jaunus lietojumus pasaulē lielākās dabiskās organiskās vielas celulozes iznākumam. Ir daudz veidu celulozes atvasinājumi un plašas funkcijas, un celulozes ēteri ir izmantoti daudzās nozarēs to izcilās veiktspējas dēļ. Lai apmierinātu papīra rūpniecības vajadzības, celulozes ētera attīstībā jāpievērš uzmanība šādām tendencēm:

(1) Izstrādāt dažādu specifikāciju celulozes ēteru produktus, kas piemēroti papīra rūpniecībai, piemēram, sērijveida izstrādājumus ar dažādu aizstāšanas pakāpi, atšķirīgu viskozitāti un atšķirīgu relatīvo molekulmasu, lai izvēlētos dažādu papīra šķirņu ražošanā.

(2) Būtu jāpalielina jaunu celulozes ēteru veidu izstrāde, piemēram, katjonu celulozes ēteri, kas piemēroti papīra ražošanas aiztures un drenāžas palīglīdzekļiem, virsmas līmēšanas līdzekļi un cviterjonu celulozes ēteri, ko var izmantot kā pastiprinošus līdzekļus pārklājuma lateksa ciānoetilcelulozes ētera vietā. un tamlīdzīgi kā saistviela.

(3) Stiprināt celulozes ētera sagatavošanas procesa un tā jaunās sagatavošanas metodes izpēti, īpaši izmaksu samazināšanas un procesa vienkāršošanas pētījumus.

(4) Pastiprināt celulozes ēteru īpašību izpēti, īpaši dažādu celulozes ēteru plēvi veidojošo īpašību, saistīšanas un biezināšanas īpašību izpēti, un nostiprināt teorētiskos pētījumus par celulozes ēteru pielietojumu papīra ražošanā.