Како да се направи целулозен етер?

Целулоза етер е еден вид дериват на целулоза добиен со етерификација модификација на целулоза. Широко се користи поради одличното згуснување, емулгирање, суспензија, формирање на филм, заштитен колоид, задржување на влага и својства на адхезија. Тој игра важна улога во развојот на националната економија во научно-истражувачките и индустриските сектори како што се храната, медицината, производството на хартија, премази, градежни материјали, обновување на нафта, текстил и електронски компоненти. Во овој труд, се разгледува напредокот на истражувањето на модификацијата на етерификација на целулозата.

Целулозаетере најзастапениот органски полимер во природата. Тој е обновлив, зелен и биокомпатибилен. Тоа е важна основна суровина за хемиско инженерство. Според различните супституенти на молекулата добиена од реакцијата на етерификација, таа може да се подели на единечни етери и да се меша целулоза етери.Еве ние го разгледува напредокот на истражувањето за синтезата на единечни етери, вклучувајќи алкил етери, хидроксиалкил етери, карбоксиалкил етери и мешани етери.

Клучни зборови: целулоза етер, етерификација, единечен етер, мешан етер, напредок во истражувањето

1. Реакција на етерификација на целулоза

Реакцијата на етерификација на целулоза етер е најважната реакција на дериватизација на целулоза.Етерификацијата на целулозата е серија на деривати произведени со реакција на хидроксилни групи на целулозни молекуларни синџири со алкилирачки агенси во алкални услови. Постојат многу видови производи од целулоза етер, кои можат да се поделат на единечни етери и мешани етери според различните супституенти на молекулите добиени од реакцијата на етерификација. Единечните етери може да се поделат на алкил етери, хидроксиалкил етери и карбоксиалкил етери, а мешаните етери се однесуваат на етери со две или повеќе групи поврзани во молекуларната структура. Меѓу производите на целулозниот етер, застапени се карбоксиметил целулоза (CMC), хидроксиетил целулоза (HEC), хидроксипропил целулоза (HPC), хидроксипропил метил целулоза (HPMC), меѓу кои некои производи се комерцијализирани.

2.Синтеза на целулоза етер

2.1 Синтеза на еден етер

Единечните етери вклучуваат алкил етери (како што се етил целулоза, пропил целулоза, фенил целулоза, цијаноетил целулоза, итн.), хидроксиалкил етери (како што се хидроксиметил целулоза, хидроксиетил целулоза, итн.), карбоксиалкил етери (како што се, карбоксилетилулоза, како што се итн.).

2.1.1 Синтеза на алкил етери

Берглунд и сор. најпрво ја третираа целулозата со раствор на NaOH додаден со етил хлорид, а потоа додаде метил хлорид на температура од 65°C до 90°C и притисок од 3bar до 15bar, и реагираше за да произведе метилцелулозен етер. Овој метод може да биде многу ефикасен За да се добијат метилцелулозни етери растворливи во вода со различни степени на супституција.

Етилцелулозата е бела термопластична гранула или прав. Општите производи содржат 44% ~ 49% етокси. Растворлив во повеќето органски растворувачи, нерастворлив во вода. пулпата или памукот се ставаат со 40%~50% воден раствор на натриум хидроксид, а алкализираната целулоза била етоксилирана со етил хлорид за да се произведе етил целулоза. успешно синтетизирана етил целулоза (EC) со содржина на етокси од 43,98% со метод во еден чекор со реакција на целулоза со вишок етил хлорид и натриум хидроксид, користејќи толуен како разредувач. Како разредувач во експериментот се користеше толуен. За време на реакцијата на етерификација, не само што може да ја промовира дифузијата на етил хлорид во алкалната целулоза, туку и да ја раствори високо супституираната етил целулоза. За време на реакцијата, нереагираниот дел може постојано да се изложува, со што средството за етерификација Лесно се напаѓа, така што реакцијата на етилација се менува од хетерогена во хомогена, а распределбата на супституентите во производот е порамномерна.

користел етил бромид како агенс за етерификација и тетрахидрофуран како разредувач за синтетизирање на етил целулоза (EC), и ја карактеризирал структурата на производот со инфрацрвена спектроскопија, нуклеарна магнетна резонанца и хроматографија со гел пробивање. Се пресметува дека степенот на супституција на синтетизираната етил целулоза е околу 2,5, распределбата на молекуларната маса е тесна и има добра растворливост во органски растворувачи.

цијаноетил целулоза (CEC) преку хомогени и хетерогени методи со користење на целулоза со различни степени на полимеризација како суровини и приготвени густи CEC мембрански материјали со леење раствор и топло пресување. Порозните CEC мембрани беа подготвени со технологија за раздвојување фаза (NIPS) индуцирана од растворувач, а мембранските нанокомпозитни материјали од бариум титанат/цијаноетил целулоза (BT/CEC) беа подготвени со NIPS технологија и беа проучувани нивните структури и својства.

го користеше саморазвиениот растворувач на целулоза (раствор од алкали/уреа) како медиум за реакција за хомогена синтеза на цијаноетил целулоза (CEC) со акрилонитрил како средство за етерификација и спроведе истражување за структурата, својствата и примената на производот. проучувај во длабочина. И со контролирање на различни услови на реакција, може да се добие серија на CEC со вредности на DS кои се движат од 0,26 до 1,81.

2.1.2 Синтеза на хидроксиалкил етери

Fan Junlin et al подготвија хидроксиетил целулоза (HEC) во реактор од 500 L користејќи рафиниран памук како суровина и 87,7% изопропанол-вода како растворувач со алкализација во еден чекор, неутрализација чекор по чекор и етерификација чекор по чекор. . Резултатите покажаа дека подготвената хидроксиетил целулоза (HEC) има моларна супституција MS од 2,2-2,9, достигнувајќи го истиот стандард за квалитет како и комерцијалниот производ Dows 250 HEC со моларна замена од 2,2-2,4. Користењето на HEC во производството на латекс боја може да ги подобри својствата на формирање филм и израмнување на латексната боја.

Лиу Дан и други разговараа за подготовка на квартерна амониумова сол катјонска хидроксиетил целулоза со полусув метод на хидроксиетил целулоза (HEC) и 2,3-епоксипропилтриметиламониум хлорид (GTA) под дејство на алкална катализа. етер услови. Беше испитуван ефектот на додавање на катјонски хидроксиетил целулоза етер на хартија. Експерименталните резултати покажуваат дека: кај изветвена каша од тврдо дрво, кога степенот на супституција на катјонскиот хидроксиетилцелулозен етер е 0,26, вкупната стапка на задржување се зголемува за 9%, а стапката на филтрација на водата се зголемува за 14%; во изветвена пулпа од тврдо дрво, кога кога количината на катјонски хидроксиетил целулоз етер е 0,08% од влакното на пулпата, тоа има значително зајакнувачки ефект врз хартијата; колку е поголем степенот на супституција на катјонскиот целулозен етер, толку е поголема густината на катјонскиот полнеж и толку е подобар ефектот на зајакнување.

Жанхонг го користи методот на синтеза во течна фаза за да подготви хидроксиетил целулоза со вредност на вискозност од 5×104 mPa·s или повеќе и вредност на пепел помала од 0,3% преку двостепен процес на алкализација и етерификација. Беа користени два методи на алкализација. Првиот метод е да се користи ацетон како разредувач. Целулозната суровина директно се басифицира во одредена концентрација на воден раствор на натриум хидроксид. Откако ќе се изврши реакцијата на базификација, се додава средство за етерификација за директно да се спроведе реакцијата на етерификација. Вториот метод е дека целулозната суровина се алкализира во воден раствор на натриум хидроксид и уреа, а алкалната целулоза подготвена со овој метод мора да се исцеди за да се отстрани вишокот луга пред реакцијата на етерификација. Експерименталните резултати покажуваат дека фактори како што се избраното количество разредувач, количината на додаден етилен оксид, времето на алкализација, температурата и времето на првата реакција и температурата и времето на втората реакција имаат големо влијание врз перформансите. на производот.

Ксу Чин и сор. спроведена реакција на етерификација на алкална целулоза и пропилен оксид, и синтетизираше хидроксипропил целулоза (HPC) со низок степен на супституција со метод на гас-цврста фаза. Проучени се ефектите на масениот удел на пропилен оксид, односот на стискање и температурата на етерификација врз степенот на етерификација на HPC и ефективното искористување на пропилен оксидот. Резултатите покажаа дека оптималните услови за синтеза на HPC се масена фракција на пропилен оксид 20% (масен однос кон целулоза), однос на истиснување на алкална целулоза 3,0 и температура на етерификација 60°В. Тестот на структурата на HPC со нуклеарна магнетна резонанца покажува дека степенот на етерификација на HPC е 0,23, стапката на ефективна искористеност на пропилен оксид е 41,51%, а молекуларниот ланец на целулоза е успешно поврзан со хидроксипропил групи.

Конг Ксинџие и сор. подготвена хидроксипропил целулоза со јонска течност како растворувач за да се реализира хомогена реакција на целулоза за да се реализира регулација на процесот на реакција и производите. За време на експериментот, синтетичката имидазол фосфат јонска течност 1, 3-диетилимидазол диетил фосфат беше искористена за растворање на микрокристална целулоза, а хидроксипропил целулоза беше добиена преку алкализација, етерификација, закиселување и миење.

2.1.3 Синтеза на карбоксиалкил етери

Најтипична карбоксиметил целулоза е карбоксиметил целулоза (CMC). Водениот раствор на карбоксиметил целулоза има функции на згуснување, формирање филм, спојување, задржување на вода, колоидна заштита, емулгирање и суспензија и широко се користи при перење. Фармацевтски производи, храна, пасти за заби, текстил, печатење и боење, производство на хартија, нафта, рударство, медицина, керамика, електронски компоненти, гума, боја, пестициди, козметика, кожа, пластика и дупчење нафта итн.

Во 1918 година, Германецот Е. Јансен го измислил методот на синтеза на карбоксиметил целулоза. Во 1940 година, фабриката Кале на германската компанија IG Farbeninaustrie реализира индустриско производство. Во 1947 година, Wyandotle Chemical Company од САД успешно разви континуиран процес на производство. мојата земја првпат беше ставена во CMC индустриско производство во фабриката за целулоид во Шангај во 1958 година. Карбоксиметил целулозата е целулзен етер произведен од рафиниран памук под дејство на натриум хидроксид и хлорооцетна киселина. Неговите методи на индустриско производство може да се поделат во две категории: метод на база на вода и метод базиран на растворувачи според различни медиуми за етерификација. Процесот што користи вода како медиум за реакција се нарекува метод на воден медиум, а процесот што содржи органски растворувач во медиумот за реакција се нарекува метод на растворувач.

Со продлабочувањето на истражувањето и напредокот на технологијата, при синтезата на карбоксиметил целулоза се применети нови услови за реакција, а новиот систем на растворувачи има значително влијание врз процесот на реакција или квалитетот на производот. Олару и сор. откриле дека реакцијата на карбоксиметилација на целулоза користејќи мешан систем етанол-ацетон е подобра од онаа на само етанол или ацетон. Николсон и сор. Во системот беше подготвен ЦУК со низок степен на замена. Philipp et al подготви високо заменет CMC со N-метилморфолин-N оксид и N, N диметилацетамид/литиум хлорид системи за растворувачи соодветно. Каи и сор. разви метод за подготовка на CMC во систем за растворувачи NaOH/уреа. Рамос и сор. го користел јонскиот течен систем DMSO/тетрабутиламониум флуорид како растворувач за карбоксиметилација на целулозната суровина рафинирана од памук и сисал, и добил CMC производ со степен на замена дури 2,17. Чен Џингхуан и сор. користена целулоза со висока концентрација на пулпа (20%) како суровина, натриум хидроксид и акриламид како модификациски реагенси, спроведена е реакција на модификација на карбоксиетилација во зададеното време и температура и на крајот се добива карбоксиетил базна целулоза. Содржината на карбоксиетил на модифицираниот производ може да се регулира со промена на количината на натриум хидроксид и акриламид.

2.2 Синтеза на мешани етери

Хидроксипропил метил целулозниот етер е еден вид неполарен целулзен етер растворлив во ладна вода добиен од природна целулоза преку алкализација и модификација на етерификација. Се алкализира со раствор на натриум хидроксид и се додава одредена количина на изопропанол и растворувач на толуен, агенсот за етерификација што го усвојува е метил хлорид и пропилен оксид.

Даи Мингјун и сор. користеше хидроксиетил целулоза (HEC) како столб на хидрофилниот полимер и го пресади хидрофобизирачкиот агенс бутил глицидил етер (BGE) на столбот со реакција на етерификација за да ја прилагоди хидрофобната група бутил група. Степенот на супституција на групата, така што има соодветна хидрофилно-липофилна рамнотежна вредност и се подготвува температурно одговорна 2-хидрокси-3-бутоксипропил хидроксиетил целулоза (HBPEC); се подготвува својство кое реагира на температура Функционалните материјали базирани на целулоза обезбедуваат нов начин за примена на функционалните материјали во областа на одржливо ослободување на лекови и биологија.

Чен Јангминг и други користеле хидроксиетил целулоза како суровина, а во системот на раствор на изопропанол, додале мала количина Na2B4O7 на реактантот за хомогена реакција за да се подготви мешан етер хидроксиетил карбоксиметил целулоза. Производот е моментален во вода, а вискозитетот е стабилен.

Ванг Пенг користи природна целулоза рафиниран памук како основна суровина и користи процес на етерификација во еден чекор за производство на карбоксиметил хидроксипропил целулоза со униформа реакција, висок вискозитет, добра отпорност на киселина и отпорност на сол преку реакции на алкализација и етерификација Сложени етер. Користејќи процес на етерификација во еден чекор, произведената карбоксиметил хидроксипропил целулоза има добра отпорност на сол, отпорност на киселина и растворливост. Со промена на релативните количини на пропилен оксид и хлорооцетна киселина, може да се подготват производи со различна содржина на карбоксиметил и хидроксипропил. Резултатите од тестот покажуваат дека карбоксиметил хидроксипропил целулозата произведена со методот во еден чекор има краток производствен циклус, мала потрошувачка на растворувачи, а производот има одлична отпорност на едновалентни и двовалентни соли и добра отпорност на киселина. Во споредба со другите производи од целулоза етер, тој има посилна конкурентност на полето на истражување на храна и нафта.

Хидроксипропилметилцелулозата (HPMC) е најразновидната и најуспешната сорта меѓу сите видови целулоза, а исто така е типичен претставник на комерцијализацијата меѓу мешаните етери. Во 1927 година, хидроксипропилметилцелулозата (HPMC) беше успешно синтетизирана и изолирана. Во 1938 година, Dow Chemical Co. од САД го реализираше индустриското производство на метил целулоза и ја создаде добро познатата трговска марка „Methocel“. Големото индустриско производство на хидроксипропил метилцелулоза започна во САД во 1948 година. Процесот на производство на HPMC може да се подели во две категории: метод на гасна фаза и метод на течна фаза. Во моментов, развиените земји како Европа, Америка и Јапонија повеќе го прифаќаат процесот на гасна фаза, а домашното производство на HPMC главно се базира на процесот на течна фаза.

Жанг Шуанџијан и други рафинирале памучен прав како суровина, го алкализирале со натриум хидроксид во реакционен растворувач толуен и изопропанол, го етерифицирале со средство за етерификација пропилен оксид и метил хлорид, реагирале и подготвиле еден вид инстант хидроксипропил метил алкохол-база целулоза.

3. Outlook

Целулозата е важна хемиска и хемиска суровина која е богата со ресурси, зелена и еколошка и обновлива. Дериватите на модификацијата на етерификација на целулоза имаат одлични перформанси, широк опсег на употреба и одлични ефекти на употреба и во голема мера ги задоволуваат потребите на националната економија. А потребите на општествениот развој, со континуираниот технолошки напредок и реализацијата на комерцијализација во иднина, доколку синтетичките суровини и синтетичките методи на деривати на целулоза можат поиндустриски да се индустријализираат, тие ќе бидат поцелосно искористени и ќе реализираат поширок опсег на примени. Вредност.