Целлюлозын эфирийг хэрхэн яаж хийх вэ?

Целлюлозын эфир нь целлюлозын эфирийн өөрчлөлтөөр гаргаж авсан нэг төрлийн целлюлозын дериватив юм. Маш сайн өтгөрүүлэх, эмульсжих, түдгэлзүүлэх, хальс үүсгэх, хамгаалах коллоид, чийгийг хадгалах, наалдамхай шинж чанартай тул өргөн хэрэглэгддэг. Хүнс, эм, цаас, бүрэх, барилгын материал, тос боловсруулах, нэхмэл эдлэл, электрон эд анги зэрэг шинжлэх ухааны судалгаа, аж үйлдвэрийн салбарт үндэсний эдийн засгийг хөгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү нийтлэлд целлюлозын эфирийн өөрчлөлтийн судалгааны явцыг авч үзсэн болно.

Целлюлозэфирбайгальд хамгийн элбэг байдаг органик полимер юм. Энэ нь нөхөн сэргээгдэх, ногоон, био нийцтэй. Энэ нь химийн инженерийн чухал суурь түүхий эд юм. Эфиржих урвалаас гаргаж авсан молекул дээрх янз бүрийн орлуулагчдын дагуу үүнийг дан эфирт хувааж, холих боломжтой. целлюлоз эфир.Энд бид алкил эфир, гидроксиалкилийн эфир, карбоксиалкилийн эфир, холимог эфир зэрэг дан эфирийн нийлэгжилтийн талаархи судалгааны ажлын явцыг хянадаг.

Түлхүүр үгс: целлюлоз эфир, эфиржилт, ганц эфир, холимог эфир, судалгааны явц

1.Целлюлозын эфиржих урвал

Целлюлозын эфиржих урвал эфир нь целлюлозыг үүсмэлжүүлэх хамгийн чухал урвал юм. Целлюлозын эфиржилт нь целлюлозын молекулын гинжин хэлхээн дэх гидроксил бүлгүүдийн шүлтлэг нөхцөлд алкилжих бодистой урвалд орсноор үүссэн цуврал дериватив юм. Целлюлозын эфирийн олон төрлийн бүтээгдэхүүн байдаг бөгөөд эфиржих урвалын үр дүнд гаргаж авсан молекулууд дахь өөр өөр орлуулагчийн дагуу дан эфир ба холимог эфирт хуваагддаг. Нэг эфирийг алкилийн эфир, гидроксиалкилийн эфир, карбоксиалкилийн эфир гэж хувааж болох ба холимог эфир нь молекулын бүтцээр холбогдсон хоёр ба түүнээс дээш бүлэгтэй эфирийг хэлнэ. Целлюлозын эфирийн бүтээгдэхүүнүүдийн дунд карбоксиметил целлюлоз (CMC), гидроксиэтил целлюлоз (HEC), гидроксипропил целлюлоз (HPC), гидроксипропил метил целлюлоз (HPMC) багтсан бөгөөд зарим бүтээгдэхүүнийг худалдаанд гаргажээ.

2.Целлюлозын эфирийн нийлэгжилт

2.1 Нэг эфирийн нийлэгжилт

Ганц эфирт алкил эфир (этил целлюлоз, пропил целлюлоз, фенил целлюлоз, цианэтил целлюлоз гэх мэт), гидроксиалкил эфир (гидроксиметил целлюлоз, гидроксиэтил целлюлоз гэх мэт), карбоксиалкилучилцеллюлоз карбокс (карбоксиалкилучилцеллюлоз, карбокс) зэрэг орно. гэх мэт).

2.1.1 Алкил эфирийн нийлэгжилт

Берглунд нар эхлээд целлюлозыг этил хлорид нэмсэн NaOH уусмалаар боловсруулж, дараа нь 65 хэмд метил хлорид нэмсэн.°C-аас 90 хүртэл°C ба 3бар-аас 15бар хүртэлх даралттай байх ба урвалд орж метил целлюлозын эфир гаргаж авсан. Энэ арга нь өндөр үр ашигтай байж болно Усанд уусдаг метил целлюлозын эфирийг янз бүрийн зэрэгтэй орлуулах.

Этилцеллюлоз нь цагаан өнгийн термопластик мөхлөг буюу нунтаг юм. Ерөнхий бүтээгдэхүүнүүд 44% ~ 49% этокси агуулдаг. Ихэнх органик уусгагчид уусдаг, усанд уусдаггүй. целлюлоз буюу хөвөнг 40% ~ 50% натрийн гидроксидын усан уусмалаар дүүргэж, шүлтжүүлсэн целлюлозыг этил хлоридоор этилийн целлюлоз үүсгэдэг. Целлюлозыг илүүдэл этил хлорид, натрийн гидроксидтэй урвалд оруулж, уусгагч болгон толуолыг ашиглан нэг үе шаттай аргаар 43.98%-ийн этокси агууламжтай этил целлюлозыг (EC) амжилттай нийлэгжүүлсэн. Туршилтанд шингэрүүлэгч болгон толуолыг ашигласан. Эфиржих урвалын үед энэ нь этил хлоридын шүлтлэг целлюлоз руу тархалтыг дэмжихээс гадна өндөр орлуулсан этилийн целлюлозыг уусгана. Урвалын явцад урвалд ороогүй хэсэг нь тасралтгүй ил гарч, эфиржүүлэгч бодисыг нэвчихэд хялбар байдаг тул этилийн урвал нь гетерогенээс нэгэн төрлийн болж өөрчлөгдөж, бүтээгдэхүүн дэх орлуулагчдын тархалт илүү жигд байдаг.

этил бромидыг эфиржүүлэх бодис болгон, тетрагидрофураныг этилийн целлюлозыг (EC) нийлэгжүүлэх шингэрүүлэгч болгон ашиглаж, хэт улаан туяаны спектроскопи, цөмийн соронзон резонансын болон гель нэвчүүлэх хроматографийн тусламжтайгаар бүтээгдэхүүний бүтцийг тодорхойлсон. Үүссэн этилийн целлюлозыг орлуулах зэрэг нь 2.5 орчим, молекулын массын тархалт нарийн, органик уусгагчд сайн уусдаг болохыг тооцоолсон.

цианэтил целлюлозыг (ЦЦС) нэгэн төрлийн ба гетероген аргаар түүхий эд болгон янз бүрийн полимержилтийн зэрэгтэй целлюлозыг ашиглан, уусмал цутгах, халуун шахах аргаар нягт CEC мембран материалыг бэлтгэсэн. Сүвэрхэг CEC мембраныг уусгагчаар үүсгэсэн фаз тусгаарлах (NIPS) технологиор, барийн титанат/цианэтил целлюлоз (BT/CEC) нанокомпозит мембран материалыг NIPS технологиор бэлтгэж, бүтэц, шинж чанарыг нь судаллаа.

өөрөө боловсруулсан целлюлозын уусгагчийг (шүлт/мочевины уусмал) цианэтил целлюлозыг (ЦЦС) эфиржүүлэх бодис болгон акрилонитрилтэй нэгэн төрлийн нийлэгжүүлэх урвалын орчин болгон ашиглаж, бүтээгдэхүүний бүтэц, шинж чанар, хэрэглээний талаар судалгаа хийсэн. гүнзгийрүүлэн судлах. Янз бүрийн урвалын нөхцөлийг хянах замаар 0.26-аас 1.81 хүртэлх DS утгатай хэд хэдэн CEC-ийг авч болно.

2.1.2 Гидроксиалкил эфирийн нийлэгжилт

Фан Жунлин нар гидроксиэтил целлюлозыг (HEC) 500 л реакторт түүхий эд болгон цэвэршүүлсэн хөвөн, уусгагч болгон 87.7% изопропанол-ус ашиглан нэг шатлалтай шүлтжүүлэх, үе шаттайгаар саармагжуулах, үе шаттайгаар эфиржүүлэх аргаар бэлтгэсэн. . Үр дүнгээс харахад бэлтгэсэн гидроксиэтил целлюлоз (HEC) нь молийн орлуулалттай MS 2.2-2.9-тэй, 2.2-2.4-ийн молийн орлуулалттай арилжааны зэрэглэлийн Dows 250 HEC бүтээгдэхүүнтэй ижил чанарын стандартад хүрсэн байна. Латекс будаг үйлдвэрлэхэд HEC ашиглах нь латекс будагны хальс үүсгэх, тэгшлэх шинж чанарыг сайжруулна.

Лю Дан болон бусад хүмүүс шүлтийн катализын нөлөөн дор гидроксиэтил целлюлоз (HEC) ба 2,3-эпоксипропилтриметиламмонийн хлоридын (GTA) хагас хуурай аргаар дөрөвдөгч аммонийн давсны катион гидроксиэтил целлюлозыг бэлтгэх талаар ярилцав. эфирийн нөхцөл. Цаасан дээр катион гидроксиэтил целлюлозын эфир нэмэхэд үзүүлэх нөлөөг судалсан. Туршилтын үр дүнгээс үзэхэд: цайруулсан хатуу модны нухаш дахь катион гидроксиэтил целлюлозын эфирийг орлуулах зэрэг нь 0.26 байх үед нийт хадгалалтын түвшин 9%, усны шүүлтүүрийн хэмжээ 14% нэмэгддэг; цайруулсан хатуу модны нухаш дахь катион гидроксиэтил целлюлозын эфирийн хэмжээ целлюлозын шилэнд 0.08% байх үед энэ нь цаасан дээр мэдэгдэхүйц бэхжүүлэх нөлөөтэй байдаг; катион целлюлозын эфирийг орлуулах зэрэг нь их байх тусам катион цэнэгийн нягтрал ихсэх ба бэхжүүлэх нөлөө илүү сайн байдаг.

Zhanhong нь 5-ийн зуурамтгай чанар бүхий гидроксиэтил целлюлоз бэлтгэхийн тулд шингэн фазын синтезийн аргыг ашигладаг.×104 мПа·s ба түүнээс дээш, шүлтжүүлэх, эфиржүүлэх хоёр үе шаттай процессоор үнсний үнэ 0.3%-иас бага байна. Шүлтжүүлэх хоёр аргыг ашигласан. Эхний арга бол ацетоныг шингэрүүлэгч болгон ашиглах явдал юм. Целлюлозын түүхий эдийг натрийн гидроксидын усан уусмалын тодорхой концентрацид шууд үндэслэдэг. Суурьжуулах урвал явагдсаны дараа эфиржих урвалыг шууд явуулахын тулд эфиржүүлэх бодис нэмнэ. Хоёрдахь арга нь целлюлозын түүхий эдийг натрийн гидроксид ба мочевины усан уусмалд шүлтжүүлэх ба энэ аргаар бэлтгэсэн шүлтлэг целлюлозыг эфиржих урвалын өмнө шахаж илүүдэл шингэнийг зайлуулах шаардлагатай. Туршилтын үр дүнгээс харахад сонгосон шингэрүүлэгчийн хэмжээ, нэмсэн этилен оксидын хэмжээ, шүлтжих хугацаа, эхний урвалын температур ба хугацаа, хоёр дахь урвалын температур, хугацаа зэрэг хүчин зүйлүүд нь гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг болохыг харуулж байна. бүтээгдэхүүний.

Xu Qin нар. шүлтийн целлюлоз ба пропилен ислийг эфиржүүлэх урвалыг хийж, хийн хатуу фазын аргаар бага орлуулах зэрэгтэй гидроксипропил целлюлозыг (HPC) нийлэгжүүлсэн. Пропилен ислийн массын хувь, шахалтын харьцаа, эфиржих температурын HPC-ийн эфиржилтийн зэрэг, пропилен ислийг үр дүнтэй ашиглахад үзүүлэх нөлөөг судалсан. Үр дүн нь HPC-ийн нийлэгжилтийн оновчтой нөхцөл нь пропилен ислийн массын хувь 20% (целлюлозын массын харьцаа), шүлтийн целлюлозын шахалтын харьцаа 3.0, эфиржих температур 60 байна.°C. Цөмийн соронзон резонансын аргаар HPC-ийн бүтцийн туршилт нь HPC-ийн эфиржилтийн зэрэг нь 0.23, пропилен ислийн үр дүнтэй ашиглалтын түвшин 41.51%, целлюлозын молекулын гинж нь гидроксипропилийн бүлгүүдтэй амжилттай холбогдож байгааг харуулж байна.

Конг Xingjie нар. Урвалын үйл явц болон бүтээгдэхүүний зохицуулалтыг хэрэгжүүлэхийн тулд целлюлозын нэгэн төрлийн урвалыг хэрэгжүүлэхийн тулд ионы шингэнтэй гидроксипропил целлюлозыг уусгагч болгон бэлтгэсэн. Туршилтын явцад нийлэг имидазол фосфатын ион шингэн 1, 3-диэтилимидазол диэтилфосфатыг бичил талст целлюлозыг уусган, шүлтжүүлэх, эфиржүүлэх, хүчиллэгжүүлэх, угаах зэргээр гидроксипропил целлюлозыг гаргаж авсан.

2.1.3 Карбоксиалкил эфирийн нийлэгжилт

Хамгийн түгээмэл карбоксиметил целлюлоз бол карбоксиметил целлюлоз (CMC) юм. Карбоксиметил целлюлозын усан уусмал нь өтгөрүүлэх, хальс үүсгэх, холбох, ус хадгалах, коллоид хамгаалах, эмульсжүүлэх, түдгэлзүүлэх үйлчилгээтэй бөгөөд угаахад өргөн хэрэглэгддэг. Эм, хүнс, шүдний оо, нэхмэл эдлэл, хэвлэх, будах, цаас, газрын тос, уул уурхай, эм, керамик, электрон эд анги, резин, будаг, пестицид, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, арьс шир, хуванцар, газрын тосны өрөмдлөг гэх мэт.

1918 онд Германы Э.Янсен карбоксиметил целлюлозыг нэгтгэх аргыг зохион бүтээжээ. 1940 онд Германы IG Farbeninaustrie компанийн Калле үйлдвэр аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлээ явуулжээ. 1947 онд АНУ-ын Wyandotle Chemical компани тасралтгүй үйлдвэрлэлийн процессыг амжилттай хөгжүүлсэн. Манай улс анх 1958 онд Шанхайн Целлюлозын үйлдвэрт CMC-ийн аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийг нэвтрүүлсэн. Карбоксиметил целлюлоз нь натрийн гидроксид болон хлор цууны хүчлийн нөлөөгөөр цэвэршүүлсэн хөвөн даавуунаас гаргаж авсан целлюлозын эфир юм. Аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн аргыг янз бүрийн эфирийн орчинд усан дээр суурилсан арга, уусгагч дээр суурилсан арга гэсэн хоёр ангилалд хувааж болно. Урвалын орчин болгон усыг ашиглах процессыг усны орчны арга, урвалын орчинд органик уусгагч агуулсан процессыг уусгагчийн арга гэнэ.

Судалгааг гүнзгийрүүлж, технологийн дэвшлийг бий болгосноор карбоксиметил целлюлозын нийлэгжилтэнд урвалын шинэ нөхцөл хэрэгжиж, шинэ уусгагч систем нь урвалын процесс эсвэл бүтээгдэхүүний чанарт чухал нөлөө үзүүлж байна. Олару нар. этанол-ацетоны холимог системийг ашиглан целлюлозын карбоксиметиляцийн урвал нь дан этанол эсвэл ацетонтой харьцуулахад илүү сайн болохыг тогтоожээ. Николсон нар. Системд бага зэрэг орлуулах CMC бэлтгэсэн. Филипп нар маш их орлуулсан CMC бэлтгэсэн N-метилморфолин-N оксид ба N, N диметилацетамид/литийн хлоридын уусгагч системүүд. Cai нар. NaOH/мочевин уусгагчийн системд CMC бэлтгэх аргыг боловсруулсан. Рамос нар. хөвөн болон сисалаас цэвэршүүлсэн целлюлозын түүхий эдийг карбоксиметилатжуулах зорилгоор DMSO/тетрабутиламмонийн фторидын ионы шингэний системийг уусгагч болгон ашиглаж, 2.17 хүртэл орлуулах зэрэгтэй CMC бүтээгдэхүүнийг олж авсан. Чен Жинхуан нар. Целлюлозыг өндөр агууламжтай (20%) түүхий эд болгон, натрийн гидроксид ба акриламидыг хувиргах урвалж болгон ашиглаж, тогтоосон хугацаа, температурт карбоксиэтилжилтийн өөрчлөлтийн урвал явуулж, эцэст нь карбоксиэтил суурьтай целлюлозыг гаргаж авсан. Өөрчлөгдсөн бүтээгдэхүүний карбоксиэтил агууламжийг натрийн гидроксид ба акриламидын хэмжээг өөрчлөх замаар зохицуулж болно.

2.2 Холимог эфирийн нийлэгжилт

Гидроксипропил метил целлюлозын эфир нь байгалийн целлюлозыг шүлтжүүлэх, эфиржүүлэх замаар гаргаж авсан хүйтэн усанд уусдаг туйлтгүй целлюлозын эфирийн нэг төрөл юм. Үүнийг натрийн гидроксидын уусмалаар шүлтжүүлж, тодорхой хэмжээний изопропанол, толуол уусгагчийг нэмсэн бөгөөд эфиржүүлэх бодис нь метил хлорид ба пропилен исэл юм.

Дай Мингюн нар. нь гидрофилик полимерийн үндсэн хэсэг болох гидроксиэтил целлюлозыг (HEC) ашигласан бөгөөд гидрофобын бутил бүлгийг тохируулахын тулд гидрофобын бодис бутил глицидилийн эфирийг (BGE) үндсэн дээр эфиржүүлэх урвалаар залгасан. Бүлгийн орлуулалтын зэрэг, энэ нь тохиромжтой гидрофиль-липофилийн тэнцвэрийн үнэ цэнэ, температурт хариу үйлдэл үзүүлэх 2-гидрокси-3-бутоксипропил гидроксиэтил целлюлоз (HBPEC) бэлтгэсэн; температурт хариу үйлдэл үзүүлэх шинж чанарыг бэлтгэсэн Целлюлоз дээр суурилсан функциональ материалууд нь эмийн тогтвортой ялгарал, биологийн салбарт функциональ материалыг ашиглах шинэ арга замыг бий болгодог.

Чен Янмин болон бусад хүмүүс гидроксиэтил целлюлозыг түүхий эд болгон ашигласан бөгөөд изопропанолын уусмалын системд холимог эфирийн гидроксиэтил карбоксиметил целлюлозыг бэлтгэхийн тулд нэг төрлийн урвалд оруулахын тулд урвалж бодис руу бага хэмжээний Na2B4O7 нэмсэн. Бүтээгдэхүүн нь усанд шууд ордог бөгөөд зуурамтгай чанар нь тогтвортой байдаг.

Ван Пэн нь байгалийн целлюлозын цэвэршүүлсэн хөвөнг үндсэн түүхий эд болгон ашигладаг бөгөөд нэг үе шаттай эфиржуулалтын процессыг ашиглан нэг төрлийн урвал бүхий карбоксиметил гидроксипропил целлюлозыг шүлтжүүлэх, эфиржүүлэх урвалаар хүчилд тэсвэртэй, давсны эсэргүүцэлтэй болгодог. Нэг үе шаттай эфирийн процессыг ашиглан үйлдвэрлэсэн карбоксиметил гидроксипропилийн целлюлоз нь давсны эсэргүүцэл, хүчилд тэсвэртэй, уусах чадвар сайтай байдаг. Пропилен исэл ба хлор цууны хүчлийн харьцангуй хэмжээг өөрчилснөөр өөр өөр карбоксиметил ба гидроксипропилийн агууламжтай бүтээгдэхүүнийг бэлтгэж болно. Туршилтын үр дүнгээс харахад нэг үе шаттай аргаар гаргаж авсан карбоксиметил гидроксипропил целлюлоз нь үйлдвэрлэлийн мөчлөг богино, уусгагч бага зарцуулдаг, нэг болон хоёр валентын давсыг тэсвэрлэх чадвар сайтай, хүчилд сайн тэсвэртэй бүтээгдэхүүн юм. Целлюлозын эфирийн бусад бүтээгдэхүүнтэй харьцуулахад хүнс, газрын тосны хайгуулын салбарт өрсөлдөх чадвар өндөр.

Гидроксипропилметилцеллюлоз (HPMC) нь бүх төрлийн целлюлозын дотроос хамгийн уян хатан, хамгийн сайн үзүүлэлттэй сорт бөгөөд холимог эфирийн дунд арилжааны ердийн төлөөлөгч юм. 1927 онд гидроксипропилметилцеллюлоз (HPMC) амжилттай нийлэгжиж, тусгаарлагдсан. 1938 онд АНУ-ын Dow Chemical компани метил целлюлозыг үйлдвэрлэлийн аргаар үйлдвэрлэж, алдартай "Methocel" барааны тэмдгийг бий болгосон. Гидроксипропил метилцеллюлозын томоохон үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл 1948 онд АНУ-д эхэлсэн. HPMC-ийн үйлдвэрлэлийн процессыг хийн фазын арга ба шингэн фазын арга гэсэн хоёр ангилалд хувааж болно. Одоогийн байдлаар Европ, Америк, Япон зэрэг өндөр хөгжилтэй орнууд хийн фазын процессыг түлхүү хэрэглэж байгаа бөгөөд HPMC-ийн дотоодын үйлдвэрлэл нь ихэвчлэн шингэн фазын процесст суурилж байна.

Жан Шуанжян болон бусад хүмүүс хөвөн нунтагыг түүхий эд болгон цэвэршүүлж, толуол, изопропанолын урвалд уусгагч натрийн гидроксидоор шүлтжүүлж, эфиржүүлэгч пропилен исэл, метил хлоридоор эфиржүүлж, урвалд оруулж, нэг төрлийн агшин зуурын гидроксипропил метил спиртийн целлюлозын суурь бэлтгэсэн.

3. Төлөв

Целлюлоз нь нөөц баялаг, ногоон болон байгаль орчинд ээлтэй, нөхөн сэргээгдэх боломжтой химийн болон химийн чухал түүхий эд юм. Целлюлозын эфирийн өөрчлөлтийн деривативууд нь маш сайн гүйцэтгэлтэй, өргөн хүрээний хэрэглээ, маш сайн хэрэглээний үр нөлөөтэй бөгөөд үндэсний эдийн засгийн хэрэгцээг ихээхэн хангадаг. Нийгмийн хөгжлийн хэрэгцээ шаардлага, технологийн тасралтгүй дэвшил, ирээдүйд арилжааны үйл ажиллагааг хэрэгжүүлэх замаар целлюлозын деривативын нийлэг түүхий эд, нийлэг аргыг илүү үйлдвэржүүлж чадвал тэдгээрийг илүү бүрэн ашиглаж, өргөн хүрээний хэрэглээг хэрэгжүүлэх болно. Үнэ цэнэ.