Ūdenī šķīstošie celulozes ētera atvasinājumi

Tika ieviests dažādu veidu šķērssaistīšanas līdzekļu un ūdenī šķīstošā celulozes ētera šķērssaistīšanas mehānisms, ceļš un īpašības. Veicot šķērssavienojumu modifikāciju, var ievērojami uzlabot ūdenī šķīstošā celulozes ētera viskozitāti, reoloģiskās īpašības, šķīdību un mehāniskās īpašības, lai uzlabotu tā pielietojuma veiktspēju. Atbilstoši dažādu šķērssavienojumu ķīmiskajai struktūrai un īpašībām tika apkopoti celulozes ētera šķērssaistīšanas modifikācijas reakciju veidi un apkopoti dažādu šķērssaistītāju attīstības virzieni dažādās celulozes ētera pielietojuma jomās. Ņemot vērā ūdenī šķīstošā celulozes ētera lielisko veiktspēju, kas modificēts ar šķērssaistīšanu, un dažus pētījumus gan mājās, gan ārzemēs, turpmākajai celulozes ētera šķērssaistīšanas modifikācijai ir plašas attīstības perspektīvas. Tas ir paredzēts attiecīgajiem pētniekiem un ražošanas uzņēmumiem.
Atslēgas vārdi: šķērssaistīšanas modifikācija; celulozes ēteris; Ķīmiskā struktūra; Šķīdība; Lietojumprogrammas veiktspēja

Celulozes ēteris, pateicoties tā lieliskajai veiktspējai, kā biezinātājs, ūdens aiztures līdzeklis, līmviela, saistviela un disperģētājs, aizsargkoloīds, stabilizators, suspensijas līdzeklis, emulgators un plēvi veidojošs līdzeklis, plaši izmantots pārklājumos, celtniecībā, naftas, ikdienas ķīmijas, pārtikas ražošanā. un medicīna un citas nozares. Celulozes ēteris galvenokārt ietver metilcelulozi,hidroksietilceluloze,karboksimetilceluloze, etilceluloze, hidroksipropilmetilceluloze, hidroksietilmetilceluloze un cita veida jauktie ēteri. Celulozes ēteris ir izgatavots no kokvilnas šķiedras vai koka šķiedras, sārminot, ēterējot, mazgājot centrifugējot, žāvējot, sagatavojot slīpēšanas procesu, ēterizācijas aģentu izmantošanā parasti izmanto halogenētu alkānu vai epoksīda alkānu.
Tomēr ūdenī šķīstošā celulozes ētera lietošanas procesā var rasties īpaša vide, piemēram, augsta un zema temperatūra, skābju bāzes vide, sarežģīta jonu vide, šīs vides izraisīs sabiezēšanu, šķīdību, ūdens aizturi, adhēziju, līme, stabila suspensija un ūdenī šķīstošā celulozes ētera emulgācija ir ļoti ietekmēta un pat noved pie pilnīgas tā funkcionalitātes zaudēšanas.
Lai uzlabotu celulozes ētera uzklāšanas veiktspēju, ir jāveic šķērssaistīšanas apstrāde, izmantojot dažādus šķērssaistīšanas līdzekļus, produkta veiktspēja ir atšķirīga. Pamatojoties uz dažādu veidu šķērssaistīšanas aģentu un to šķērssaistīšanas metožu izpēti, kas apvienota ar šķērssaistīšanas tehnoloģiju rūpnieciskās ražošanas procesā, šajā rakstā aplūkota celulozes ētera šķērssaistīšana ar dažāda veida šķērssaistīšanas aģentiem, sniedzot atsauci uz celulozes ētera šķērssaistīšanas modifikāciju. .

1. Celulozes ētera struktūra un šķērssaistīšanas princips

Celulozes ēterisir sava veida celulozes atvasinājumi, kas tiek sintezēti ētera aizvietošanas reakcijā trīs spirta hidroksilgrupām uz dabīgām celulozes molekulām un halogenētā alkāna vai epoksīda alkāna. Aizvietotāju atšķirību dēļ celulozes ētera struktūra un īpašības ir atšķirīgas. Celulozes ētera šķērssaistīšanas reakcija galvenokārt ietver -OH (OH uz glikozes vienības gredzena vai -OH uz aizvietotāja vai karboksilgrupas uz aizvietotāja) un šķērssaistīšanas aģenta ar binārām vai vairākām funkcionālām grupām, lai divas vai vairākas celulozes ētera molekulas ir savienotas kopā, veidojot daudzdimensionālu telpiskā tīkla struktūru. Tas ir šķērssaistīts celulozes ēteris.
Vispārīgi runājot, celulozes ēteri un ūdens šķīduma šķērssaistīšanas līdzekli, kas satur vairāk -OH, piemēram, HEC, HPMC, HEMC, MC un CMC, var ēterificēt vai esterificēt. Tā kā CMC satur karbonskābes jonus, šķērssaistītājā esošās funkcionālās grupas var esterificēt, sasaistītas ar karbonskābes joniem.
Pēc -OH vai -COO- reakcijas celulozes ētera molekulā ar šķērssaistīšanas līdzekli, sakarā ar ūdenī šķīstošo grupu satura samazināšanos un daudzdimensionālas tīkla struktūras veidošanos šķīdumā, tā šķīdību, reoloģiju un mehāniskās īpašības tiks mainīts. Izmantojot dažādus šķērssaistīšanas līdzekļus, lai reaģētu ar celulozes ēteri, tiks uzlabota celulozes ētera lietošanas veiktspēja. Tika sagatavots rūpnieciskai lietošanai piemērots celulozes ēteris.

2. Šķērssaistīšanas līdzekļu veidi

2.1. Aldehīdu šķērssaistīšanas līdzekļi
Aldehīdu šķērssaistīšanas līdzekļi attiecas uz organiskiem savienojumiem, kas satur aldehīdu grupu (-CHO), kas ir ķīmiski aktīvi un var reaģēt ar hidroksilgrupu, amonjaku, amīdu un citiem savienojumiem. Aldehīdu šķērssaistīšanas līdzekļi, ko izmanto celulozei un tās atvasinājumiem, ir formaldehīds, glioksāls, glutaraldehīds, gliceraldehīds utt. Aldehīdu grupa var viegli reaģēt ar diviem -OH, veidojot acetālus vāji skābos apstākļos, un reakcija ir atgriezeniska. Parastie celulozes ēteri, kas modificēti ar aldehīdu šķērssaistīšanas aģentiem, ir HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC un citi ūdens celulozes ēteri.
Viena aldehīda grupa ir šķērssaistīta ar divām hidroksilgrupām celulozes ētera molekulārajā ķēdē, un celulozes ētera molekulas ir savienotas, veidojot acetālus, veidojot tīkla telpas struktūru, lai mainītu tās šķīdību. Sakarā ar brīvo -OH reakciju starp aldehīda šķērssaistīšanas līdzekli un celulozes ēteri, tiek samazināts molekulāro hidrofilo grupu daudzums, kā rezultātā produkts slikti šķīst ūdenī. Tāpēc, kontrolējot šķērssaistīšanas līdzekļa daudzumu, mērena celulozes ētera šķērssaistīšana var aizkavēt hidratācijas laiku un novērst produkta pārāk ātru izšķīšanu ūdens šķīdumā, izraisot lokālu aglomerāciju.
Aldehīda šķērssaistīšanas celulozes ētera iedarbība parasti ir atkarīga no aldehīda daudzuma, pH, šķērssaistīšanas reakcijas viendabīguma, šķērssaistīšanas laika un temperatūras. Pārāk augsta vai pārāk zema šķērssaistīšanas temperatūra un pH izraisīs neatgriezenisku šķērssavienojumu, ko izraisa pusacetāls par acetālu, kas novedīs pie celulozes ētera, kas pilnībā nešķīst ūdenī. Aldehīda daudzums un šķērssaistīšanas reakcijas vienmērīgums tieši ietekmē celulozes ētera šķērssaistīšanas pakāpi.
Formaldehīdu retāk izmanto celulozes ētera šķērssaistīšanai, jo tam ir augsta toksicitāte un augsta nepastāvība. Agrāk formaldehīdu vairāk izmantoja pārklājumu, adhezīvu, tekstilizstrādājumu jomā, un tagad to pamazām aizstāj ar zemas toksicitātes neformaldehīda šķērssaistīšanas līdzekļiem. Glutaraldehīda šķērssaistīšanas efekts ir labāks nekā glioksālam, taču tam ir spēcīga asa smaka, un glutaraldehīda cena ir salīdzinoši augsta. Kopumā rūpniecībā glioksālu parasti izmanto ūdenī šķīstošā celulozes ētera šķērssavienošanai, lai uzlabotu produktu šķīdību. Parasti istabas temperatūrā, pH 5 ~ 7 vāji skābos apstākļos, var veikt šķērssaistīšanas reakciju. Pēc šķērssaistīšanas celulozes ētera hidratācijas laiks un pilnīgais hidratācijas laiks kļūs garāks, un aglomerācijas parādība tiks vājināta. Salīdzinājumā ar produktiem, kas nav šķērssaistoši, celulozes ētera šķīdība ir labāka, un šķīdumā nebūs neizšķīdinātu produktu, kas ir labvēlīgs rūpnieciskai lietošanai. Kad Džans Šuandzjans pagatavoja hidroksipropilmetilcelulozi, šķērssaistīšanas līdzeklis glioksāls tika izsmidzināts pirms žāvēšanas, lai iegūtu tūlītēju hidroksipropilmetilcelulozi ar 100% dispersiju, kas šķīdināšanas laikā nesalipa kopā un ātri izkliedējās un izšķīda, kas praktiski atrisināja saišķošanu. lietojumprogrammu un paplašināja lietojumprogrammas lauku.
Sārmainā stāvoklī tiks pārtraukts atgriezeniskais acetāla veidošanās process, saīsinās produkta hidratācijas laiks un tiks atjaunotas celulozes ētera šķīdināšanas īpašības bez šķērssaistīšanas. Celulozes ētera sagatavošanas un ražošanas laikā aldehīdu šķērssaistīšanas reakcija parasti tiek veikta pēc ēterēšanas reakcijas procesa vai nu mazgāšanas procesa šķidrajā fāzē, vai cietajā fāzē pēc centrifugēšanas. Parasti mazgāšanas procesā šķērssaistīšanas reakcijas viendabīgums ir labs, bet šķērssaistīšanas efekts ir vājš. Tomēr inženiertehnisko iekārtu ierobežojumu dēļ šķērssaistīšanas viendabīgums cietā fāzē ir vājš, bet šķērssaistīšanas efekts ir salīdzinoši labāks un izmantotā šķērssaistīšanas līdzekļa daudzums ir salīdzinoši mazs.
Aldehīdu šķērssaistīšanas līdzekļi modificē ūdenī šķīstošo celulozes ēteri, papildus tā šķīdības uzlabošanai ir arī ziņojumi, kurus var izmantot, lai uzlabotu tā mehāniskās īpašības, viskozitātes stabilitāti un citas īpašības. Piemēram, Peng Zhang izmantoja glioksālu, lai izveidotu šķērssavienojumu ar HEC, un pētīja šķērssaistīšanas līdzekļa koncentrācijas, šķērssaistīšanas pH un šķērssaistīšanas temperatūras ietekmi uz HEC mitro izturību. Rezultāti liecina, ka optimālos šķērssaistīšanas apstākļos HEC šķiedras mitrā izturība pēc šķērssaistīšanas tiek palielināta par 41,5%, un tās veiktspēja ir ievērojami uzlabota. Zhang Jin izmantoja ūdenī šķīstošos fenola sveķus, glutaraldehīdu un trihloracetaldehīdu, lai sasaistītu CMC. Salīdzinot īpašības, ūdenī šķīstošo fenola sveķu šķērssašūtu CMC šķīdumam bija vismazākais viskozitātes samazinājums pēc apstrādes augstā temperatūrā, tas ir, vislabākā temperatūras izturība.
2.2. Karbonskābes šķērssaistīšanas līdzekļi
Karbonskābes šķērssaistīšanas līdzekļi attiecas uz polikarbonskābes savienojumiem, galvenokārt ieskaitot dzintarskābi, ābolskābi, vīnskābi, citronskābi un citas binārās vai polikarbonskābes. Karbonskābes šķērssaistītāji vispirms tika izmantoti auduma šķiedru šķērssavienošanai, lai uzlabotu to gludumu. Šķērssaistīšanas mehānisms ir šāds: karboksilgrupa reaģē ar celulozes molekulas hidroksilgrupu, veidojot esterificētu šķērssaistītu celulozes ēteri. Welch un Yang et al. bija pirmie, kas pētīja karbonskābes šķērssaistītāju šķērssaistīšanas mehānismu. Šķērssaistīšanas process bija šāds: noteiktos apstākļos divas blakus esošās karbonskābes grupas karbonskābes šķērssaistītājos vispirms dehidrējās, veidojot ciklisku anhidrīdu, un anhidrīds reaģēja ar OH celulozes molekulās, veidojot šķērssaistītu celulozes ēteri ar tīkla telpisko struktūru.
Karbonskābes šķērssaistīšanas līdzekļi parasti reaģē ar celulozes ēteri, kas satur hidroksilgrupas aizvietotājus. Tā kā karbonskābes šķērssaistīšanas līdzekļi ir ūdenī šķīstoši un netoksiski, pēdējos gados tie ir plaši izmantoti koksnes, cietes, hitozāna un celulozes pētījumos.
Atvasinājumi un citas dabiskās polimēru esterifikācijas šķērssaistīšanas modifikācijas, lai uzlabotu tā pielietojuma jomas veiktspēju.
Hu Hanchang et al. izmantoja nātrija hipofosfīta katalizatoru, lai pieņemtu četras polikarbonskābes ar dažādām molekulārām struktūrām: tika izmantota propāntrikarbonskābe (PCA), 1,2,3,4-butāntetrakarbonskābe (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA). kokvilnas audumu apdarei. Rezultāti parādīja, ka polikarbonskābes apdares kokvilnas auduma apļveida struktūrai ir labāki kroku atjaunošanas rādītāji. Cikliskās polikarbonskābes molekulas ir potenciāli efektīvas šķērssaistīšanas vielas, jo tām ir lielāka stingrība un labāka šķērssaistīšanas iedarbība nekā ķēdes karbonskābes molekulām.
Van Jivejs et al. izmantoja citronskābes un etiķskābes anhidrīda jaukto skābi, lai veiktu cietes esterifikācijas un šķērssaistīšanas modifikācijas. Pārbaudot ūdens izšķirtspējas un pastas caurspīdīguma īpašības, viņi secināja, ka esterificētai šķērssašūtai cietei ir labāka sasalšanas un atkausēšanas stabilitāte, zemāka pastas caurspīdīgums un labāka viskozitātes termiskā stabilitāte nekā cietei.
Karbonskābes grupas var uzlabot to šķīdību, bioloģisko noārdīšanos un mehāniskās īpašības pēc esterifikācijas šķērssavienojuma reakcijas ar aktīvo -OH dažādos polimēros, un karbonskābes savienojumiem ir netoksiskas vai maztoksiskas īpašības, kam ir plašas perspektīvas ūdens šķērssaistīšanai. šķīstošs celulozes ēteris pārtikas, farmācijas un pārklājuma jomās.
2.3. Epoksīda savienojuma šķērssaistīšanas līdzeklis
Epoksīda šķērssaistīšanas līdzeklis satur divas vai vairākas epoksīda grupas vai epoksīda savienojumus, kas satur aktīvās funkcionālās grupas. Katalizatoru iedarbībā epoksīda grupas un funkcionālās grupas reaģē ar -OH organiskajos savienojumos, veidojot makromolekulas ar tīkla struktūru. Tāpēc to var izmantot celulozes ētera šķērssavienošanai.
Celulozes ētera viskozitāti un mehāniskās īpašības var uzlabot, izmantojot epoksīda šķērssavienojumu. Epoksīdi vispirms tika izmantoti audumu šķiedru apstrādei, un tiem bija laba apdare. Tomēr ir maz ziņojumu par celulozes ētera šķērssavienojumu ar epoksīdiem. Hu Cheng et al izstrādāja jaunu daudzfunkcionālu epoksīda savienojumu šķērssavienojumu: EPTA, kas uzlaboja īsta zīda audumu mitrās elastīgās atgūšanas leņķi no 200º pirms apstrādes līdz 280º. Turklāt šķērssaistītāja pozitīvais lādiņš ievērojami palielināja īstā zīda audumu krāsošanas ātrumu un absorbcijas ātrumu skābās krāsās. Epoksīda savienojumu šķērssaistīšanas līdzeklis, ko izmantoja Chen Xiaohui et al. : polietilēnglikola diglicidilēteris (PGDE) ir šķērssaistīts ar želatīnu. Pēc šķērssaistīšanas želatīna hidrogelam ir lieliska elastības atjaunošanās veiktspēja ar augstāko elastības atjaunošanās ātrumu līdz 98,03%. Pamatojoties uz pētījumiem par dabisko polimēru, piemēram, auduma un želatīna, šķērssavienojumu modifikāciju ar centrālajiem oksīdiem literatūrā, daudzsološa ir arī celulozes ētera šķērssaistīšanas modifikācija ar epoksīdiem.
Epihlorhidrīns (pazīstams arī kā epihlorhidrīns) ir plaši izmantots šķērssaistīšanas līdzeklis dabisko polimēru materiālu, kas satur -OH, -NH2 un citas aktīvās grupas, apstrādei. Pēc epihlorhidrīna šķērssaistīšanas tiks uzlabota materiāla viskozitāte, izturība pret skābēm un sārmiem, temperatūras izturība, sāls izturība, bīdes izturība un materiāla mehāniskās īpašības. Tāpēc epihlorhidrīna izmantošanai celulozes ētera šķērssaistībā ir liela pētniecības nozīme. Piemēram, Su Maoyao izgatavoja ļoti adsorbējošu materiālu, izmantojot epiklorohidrīna šķērssaistītu CMC. Viņš apsprieda materiāla struktūras, aizvietošanas pakāpes un šķērssaistīšanas pakāpes ietekmi uz adsorbcijas īpašībām un konstatēja, ka ūdens aiztures vērtība (WRV) un sālsūdens aiztures vērtība (SRV) produktam, kas izgatavots ar aptuveni 3% šķērssaistīšanas aģenta, palielinājās par 26 reizes un attiecīgi 17 reizes. Kad Ding Changguang et al. sagatavota ārkārtīgi viskoza karboksimetilceluloze, pēc ēterizācijas tika pievienots epihlorhidrīns šķērssaistīšanai. Salīdzinājumam, šķērssaistītā produkta viskozitāte bija līdz pat 51% augstāka nekā nesašūtā produkta viskozitāte.
2.4. Borskābes šķērssaistīšanas līdzekļi
Bora šķērssaistīšanas aģenti galvenokārt ir borskābe, boraks, borāts, organoborāts un citi borātu saturoši šķērssaistīšanas līdzekļi. Parasti tiek uzskatīts, ka šķērssaistīšanas mehānisms ir tāds, ka borskābe (H3BO3) vai borāts (B4O72-) šķīdumā veido tetrahidroksiborāta jonu (B(OH)4-) un pēc tam dehidrē ar savienojumā esošo -O. Izveidojiet šķērssavienojumu ar tīkla struktūru.
Borskābes šķērssavienotājus plaši izmanto kā palīgierīces medicīnā, stiklā, keramikā, naftā un citās jomās. Ar borskābes šķērssaistīšanas līdzekli apstrādātā materiāla mehāniskā izturība tiks uzlabota, un to var izmantot celulozes ētera šķērssaistīšanai, lai uzlabotu tā veiktspēju.
Sešdesmitajos gados neorganiskais bors (boraks, borskābe un nātrija tetraborāts u.c.) bija galvenais šķērssaistīšanas līdzeklis, ko izmantoja naftas un gāzes atradņu sašķelšanas šķidruma izstrādē uz ūdens bāzes. Boraks bija agrākais izmantotais šķērssaistīšanas līdzeklis. Sakarā ar neorganiskā bora trūkumiem, piemēram, īsu šķērssaistīšanas laiku un sliktu temperatūras izturību, organiskā bora šķērssaistīšanas aģenta izstrāde ir kļuvusi par pētniecības karsto punktu. Organoborona izpēte sākās 90. gados. Pateicoties augstas temperatūras izturības īpašībām, viegli saplīstošai līmei, kontrolējamai aizkavētai šķērssaistīšanai utt., Organobors ir sasniedzis labu pielietojuma efektu naftas un gāzes lauka sašķelšanā. Liu Ji et al. izstrādāja polimēru šķērssaistīšanas līdzekli, kas satur fenilborskābes grupu, šķērssaistīšanas līdzekli, kas sajaukts ar akrilskābi un poliola polimēru ar sukcinimīda estera grupas reakciju, iegūtajai bioloģiskajai līmvielai ir lieliska visaptveroša veiktspēja, tā var uzrādīt labu adhēziju un mehāniskās īpašības mitrā vidē un var būt vienkāršāka saķere. Yang Yang et al. ražoja augstas temperatūras izturīgu cirkonija bora šķērssaistīšanas līdzekli, ko izmantoja guanidīna gēla bāzes šķidruma sašķelšanai, un pēc šķērssaistīšanas apstrādes ievērojami uzlaboja lūzuma šķidruma temperatūru un bīdes pretestību. Ir ziņots par karboksimetilcelulozes ētera modifikāciju ar borskābes šķērssaistīšanas līdzekli naftas urbšanas šķidrumā. Īpašās struktūras dēļ to var izmantot medicīnā un celtniecībā
Celulozes ētera šķērssaistīšana būvniecībā, pārklāšanā un citās jomās.
2.5. Fosfīdu šķērssaistīšanas līdzeklis
Fosfātu šķērssaistīšanas aģenti galvenokārt ietver fosfora trihloroksi (fosfoacilhlorīds), nātrija trimetafosfātu, nātrija tripolifosfātu utt. Šķērssaistīšanas mehānisms ir tāds, ka PO saite vai P-Cl saite tiek esterificēta ar molekulāro -OH ūdens šķīdumā, veidojot difosfātu, veidojot tīkla struktūru. .
Fosfīda šķērssaistīšanas līdzeklis netoksiskuma vai zemas toksicitātes dēļ, plaši izmantots pārtikā, medicīnā polimēru materiālu šķērssaistīšanas modifikācijā, piemēram, cietes, hitozāna un citu dabisko polimēru šķērssaistīšanas apstrādē. Rezultāti liecina, ka cietes želatinizācijas un uzbriestošās īpašības var būtiski mainīt, pievienojot nelielu daudzumu fosfīda šķērssaistīšanas līdzekļa. Pēc cietes šķērssaistīšanas paaugstinās želatinizācijas temperatūra, uzlabojas pastas stabilitāte, skābju izturība ir labāka nekā sākotnējā ciete, un palielinās plēves izturība.
Ir arī daudzi pētījumi par hitozāna šķērssaistīšanu ar fosfīdu šķērssaistīšanas līdzekli, kas var uzlabot tā mehānisko izturību, ķīmisko stabilitāti un citas īpašības. Pašlaik nav ziņu par fosfīdu šķērssaistīšanas līdzekļa izmantošanu celulozes ētera šķērssaistīšanas apstrādei. Tā kā celulozes ēteris un ciete, hitozāns un citi dabiskie polimēri satur aktīvāku -OH, un fosfīda šķērssaistīšanas aģentam ir netoksisks vai zemas toksicitātes fizioloģiskas īpašības, tā izmantošanai celulozes ētera šķērssaistīšanas pētījumos ir arī potenciālas perspektīvas. Piemēram, CMC, ko izmanto pārtikā, zobu pastas kvalitātes laukā ar fosfīdu šķērssaistīšanas aģenta modifikāciju, var uzlabot tā sabiezēšanu, reoloģiskās īpašības. Medicīnā izmantotos MC, HPMC un HEC var uzlabot ar fosfīdu šķērssaistīšanas līdzekli.
2.6. Citi šķērssaistīšanas līdzekļi
Iepriekš minētie aldehīdu, epoksīdu un celulozes ētera šķērssavienojumi pieder pie ēterifikācijas šķērssaistīšanas, karbonskābe, borskābe un fosfīda šķērssaistīšana pieder pie esterifikācijas šķērssaistīšanas. Turklāt šķērssaistīšanas aģenti, ko izmanto celulozes ētera šķērssaistīšanai, ietver arī izocianātu savienojumus, slāpekļa hidroksimetilsavienojumus, sulfhidrila savienojumus, metālu šķērssaistīšanas aģentus, silīcija organiskās šķērssaistīšanas vielas utt. Tās molekulārās struktūras kopīgās īpašības ir tādas, ka molekula satur vairākas funkcionālās grupas, kas ir viegli reaģēt ar -OH, un pēc šķērssaistīšanas var izveidot daudzdimensiju tīkla struktūru. Šķērssaistīšanas produktu īpašības ir saistītas ar šķērssaistīšanas aģenta veidu, šķērssaistīšanas pakāpi un šķērssaistīšanas apstākļiem.
Badit · Pabin · Condu et al. metilcelulozes šķērssavienošanai izmantoja toluola diizocianātu (TDI). Pēc šķērssaistīšanas stikla pārejas temperatūra (Tg) palielinājās, palielinoties TDI procentuālajai daļai, un uzlabojās tā ūdens šķīduma stabilitāte. TDI parasti izmanto arī šķērssavienojumu modifikācijām līmēs, pārklājumos un citās jomās. Pēc modifikācijas tiks uzlabotas plēves līmes īpašības, temperatūras izturība un ūdens izturība. Tāpēc TDI var uzlabot būvniecībā, pārklājumos un līmēs izmantotā celulozes ētera veiktspēju, veicot šķērssaistīšanas modifikācijas.
Disulfīda šķērssaistīšanas tehnoloģija tiek plaši izmantota medicīnisko materiālu modifikācijā, un tai ir noteikta pētnieciskā vērtība celulozes ētera produktu šķērssaistīšanai medicīnas jomā. Shu Shujun et al. savienots β-ciklodekstrīns ar silīcija dioksīda mikrosfērām, šķērssaistīts merkaptoilēts hitozāns un glikāns caur gradienta apvalka slāni un noņemtas silīcija dioksīda mikrosfēras, lai iegūtu disulfīda šķērssaistītas nanokapses, kurām bija laba stabilitāte simulētajā fizioloģiskā pH.
Metālu šķērssaistīšanas līdzekļi galvenokārt ir neorganiski un organiski savienojumi ar augstu metālu jonu, piemēram, Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) un Fe(III). Augsti metālu joni tiek polimerizēti, veidojot daudzkodolu hidroksila tilta jonus, izmantojot hidratāciju, hidrolīzi un hidroksila tiltu. Parasti tiek uzskatīts, ka augstas valences metālu jonu šķērssavienojumi galvenokārt notiek ar daudzkodolu hidroksilgrupas joniem, kurus ir viegli apvienot ar karbonskābes grupām, veidojot daudzdimensiju telpiskās struktūras polimērus. Xu Kai et al. pētīja Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) un Fe(III) sērijas augstas cenas metālu šķērssašūtas karboksimetilhidroksipropilcelulozes (CMHPC) reoloģiskās īpašības un termisko stabilitāti, filtrācijas zudumus. , suspendēto smilšu ietilpība, līmes sadalīšanas atlikumi un sāls saderība pēc uzklāšanas. Rezultāti parādīja, ka metāla šķērssaistītājam ir īpašības, kas nepieciešamas naftas urbumu sašķelšanas šķidruma cementēšanas aģentam.

3. Celulozes ētera veiktspējas uzlabošana un tehniskā attīstība ar šķērssaistīšanas modifikāciju

3.1 Krāsa un konstrukcija
Celulozes ēteris galvenokārt HEC, HPMC, HEMC un MC tiek vairāk izmantoti būvniecības, pārklājuma jomā, šāda veida celulozes ēterim jābūt ar labu ūdensizturību, sabiezējumu, sāļu un temperatūras izturību, bīdes izturību, bieži izmanto cementa javā, lateksa krāsā , keramikas flīžu līme, ārsienu krāsas, laka un tā tālāk. Ēkas dēļ materiālu pārklājuma lauka prasībām jābūt ar labu mehānisko izturību un stabilitāti, parasti izvēlieties ēterifikācijas tipa šķērssaistīšanas līdzekli ar celulozes ētera šķērssaistīšanas modifikāciju, piemēram, epoksīda halogenēta alkāna, borskābes šķērssaistīšanas aģenta izmantošana šķērssaistīšanai, var uzlabot produktu. viskozitāte, sāls un temperatūras izturība, bīdes izturība un mehāniskās īpašības.
3.2. Medicīnas, pārtikas un ikdienas ķīmisko vielu jomas
MC, HPMC un CMC ūdenī šķīstošā celulozes ēterī bieži izmanto farmaceitiskajos pārklājuma materiālos, farmaceitiskās lēnas darbības piedevās un šķidros farmaceitiskos biezinātājos un emulsijas stabilizatoros. CMC var izmantot arī kā emulgatoru un biezinātāju jogurtā, piena produktos un zobu pastās. HEC un MC tiek izmantoti ikdienas ķīmiskajā jomā, lai sabiezinātu, izkliedētu un homogenizētu. Tā kā medicīnas, pārtikas un ikdienas ķīmiskās kvalitātes jomā ir nepieciešami droši un netoksiski materiāli, tāpēc šāda veida celulozes ēterim pēc šķērssaistīšanas modifikācijas var izmantot fosforskābi, karbonskābes šķērssaistīšanas līdzekli, sulfhidrila šķērssaistīšanas līdzekli utt. uzlabot produkta viskozitāti, bioloģisko stabilitāti un citas īpašības.
HEC tiek reti izmantots medicīnā un pārtikā, taču, tā kā HEC ir nejonu celulozes ēteris ar spēcīgu šķīdību, tam ir unikālas priekšrocības salīdzinājumā ar MC, HPMC un CMC. Nākotnē tas tiks savienots ar drošiem un netoksiskiem šķērssaistīšanas līdzekļiem, kam būs liels attīstības potenciāls medicīnas un pārtikas jomā.
3.3. Naftas urbšanas un ieguves vietas
CMC un karboksilēto celulozes ēteri parasti izmanto kā rūpniecisko urbšanas dūņu apstrādes līdzekli, šķidruma zuduma līdzekli, biezinātāju. Kā nejonu celulozes ēteris HEC tiek plaši izmantots arī naftas urbšanas jomā, pateicoties tā labajai sabiezēšanas iedarbībai, spēcīgai smilšu suspensijas jaudai un stabilitātei, karstumizturībai, augstam sāls saturam, zemai cauruļvada pretestībai, mazākam šķidruma zudumam, ātrai gumijai. lūšanas un zemu atlikumu. Pašlaik vairāk pētījumu ir par borskābes šķērssaistīšanas aģentu un metālu šķērssaistīšanas aģentu izmantošanu, lai modificētu CMC, ko izmanto naftas urbšanas laukā, nejonu celulozes ētera šķērssaistīšanas modifikāciju pētījumi ziņo mazāk, bet nejonu celulozes ētera hidrofobās modifikācijas, kas liecina par nozīmīgu. viskozitāte, temperatūras un sāls izturība un bīdes stabilitāte, laba dispersija un izturība pret bioloģisko hidrolīzi. Pēc šķērssaistīšanas ar borskābi, metālu, epoksīdu, epoksīda halogenētiem alkāniem un citiem šķērssaistīšanas līdzekļiem, naftas urbšanā un ražošanā izmantotais celulozes ēteris ir uzlabojis tā sabiezēšanu, sāļu un temperatūras izturību, stabilitāti un tā tālāk, un tam ir lielas pielietošanas iespējas nākotnē.
3.4. Citi lauki
Celulozes ēteris sabiezēšanas, emulgācijas, plēves veidošanas, koloidālās aizsardzības, mitruma aiztures, adhēzijas, pretjutības un citu izcilu īpašību dēļ, papildus iepriekšminētajām jomām plašāk izmantots arī papīra ražošanā, keramikā, tekstila apdrukā un krāsošanā, polimerizācijas reakcija un citi lauki. Saskaņā ar materiālu īpašību prasībām dažādās jomās šķērssaistīšanas modifikācijām var izmantot dažādus šķērssaistīšanas līdzekļus, lai tie atbilstu pielietojuma prasībām. Kopumā šķērssašūto celulozes ēteri var iedalīt divās kategorijās: ēterizēts šķērssašūts celulozes ēteris un esterificēts šķērssašūts celulozes ēteris. Aldehīdi, epoksīdi un citi šķērssavienotāji reaģē ar -Oh uz celulozes ētera, veidojot ētera-skābekļa saiti (-O-), kas pieder pie ēterizācijas šķērssaistītājiem. Karbonskābe, fosfīds, borskābe un citi šķērssaistīšanas aģenti reaģē ar -OH uz celulozes ētera, veidojot estera saites, kas pieder pie esterifikācijas šķērssaistīšanas aģentiem. Karboksilgrupa CMC reaģē ar -OH šķērssaistīšanas aģentā, veidojot esterificētu šķērssaistītu celulozes ēteri. Pašlaik ir maz pētījumu par šāda veida šķērssaistīšanas modifikācijām, un nākotnē joprojām ir iespēja attīstīties. Tā kā ētera saites stabilitāte ir labāka nekā estera saitei, ētera veida šķērssaistītajam celulozes ēterim ir spēcīgāka stabilitāte un mehāniskās īpašības. Atbilstoši dažādām pielietojuma jomām celulozes ētera šķērssaistīšanas modifikācijai var izvēlēties piemērotu šķērssaistīšanas līdzekli, lai iegūtu produktus, kas atbilst pielietojuma vajadzībām.

4. Secinājums

Pašlaik rūpniecībā glioksālu izmanto celulozes ētera šķērssavienošanai, lai aizkavētu šķīšanas laiku, lai atrisinātu produkta salipšanas problēmu šķīdināšanas laikā. Glioksāla šķērssaistītais celulozes ēteris var tikai mainīt tā šķīdību, bet tam nav acīmredzamu citu īpašību uzlabojumu. Pašlaik reti tiek pētīta citu šķērssaistīšanas līdzekļu, izņemot glioksālu, izmantošana celulozes ētera šķērssaistīšanai. Tā kā celulozes ēteris tiek plaši izmantots naftas urbšanā, celtniecībā, pārklāšanā, pārtikā, medicīnā un citās nozarēs, tā šķīdībai, reoloģijai un mehāniskajām īpašībām ir izšķiroša nozīme tā pielietošanā. Izmantojot šķērssaistīšanas modifikācijas, tas var uzlabot lietojumprogrammas veiktspēju dažādās jomās, lai apmierinātu lietojumprogrammu vajadzības. Piemēram, karbonskābe, fosforskābe, borskābes šķērssaistīšanas līdzeklis celulozes ētera esterifikācijai var uzlabot to pielietojumu pārtikas un medicīnas jomā. Tomēr aldehīdus nevar izmantot pārtikas un medicīnas rūpniecībā to fizioloģiskās toksicitātes dēļ. Borskābe un metāla šķērssaistīšanas līdzekļi ir noderīgi, lai uzlabotu naftas un gāzes sašķelšanas šķidruma veiktspēju pēc naftas urbšanā izmantotā celulozes ētera šķērssaistīšanas. Citi alkilu šķērssaistīšanas līdzekļi, piemēram, epihlorhidrīns, var uzlabot celulozes ētera viskozitāti, reoloģiskās īpašības un mehāniskās īpašības. Nepārtraukti attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, dažādu nozaru prasības materiālu īpašībām nepārtraukti uzlabojas. Lai izpildītu celulozes ētera veiktspējas prasības dažādās pielietošanas jomās, turpmākajiem pētījumiem par celulozes ētera šķērssaistīšanu ir plašas attīstības perspektīvas.