Eter Selulosa dalam Industri Kertas

Kertas kerja ini memperkenalkan jenis, kaedah penyediaan, ciri prestasi dan status aplikasi eter selulosa dalam industri pembuatan kertas, mengemukakan beberapa jenis baru eter selulosa dengan prospek pembangunan, dan membincangkan trend penggunaan dan pembangunannya dalam pembuatan kertas.

Kata kunci:selulosa eter; prestasi; industri kertas

Selulosa adalah sebatian polimer semula jadi, struktur kimianya ialah makromolekul polisakarida dengan kontangβ-glukosa sebagai cincin asas, dan setiap cincin asas mempunyai kumpulan hidroksil primer dan kumpulan hidroksil sekunder. Melalui pengubahsuaian kimianya, satu siri derivatif selulosa boleh diperolehi. Kaedah penyediaan eter selulosa adalah untuk bertindak balas selulosa dengan NaOH, kemudian menjalankan tindak balas eterifikasi dengan pelbagai bahan tindak balas berfungsi seperti metil klorida, etilena oksida, propilena oksida, dan lain-lain, dan kemudian mencuci garam hasil sampingan dan beberapa natrium selulosa untuk mendapatkan produk tersebut. Eter selulosa adalah salah satu derivatif penting selulosa, yang boleh digunakan secara meluas dalam perubatan dan kebersihan, industri kimia harian, pembuatan kertas, makanan, perubatan, pembinaan, bahan dan industri lain. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, negara asing telah mementingkan penyelidikannya, dan banyak pencapaian telah dicapai dalam penyelidikan asas gunaan, kesan praktikal gunaan, dan penyediaan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sesetengah orang di China telah mula terlibat secara beransur-ansur dalam penyelidikan aspek ini, dan pada mulanya telah mencapai beberapa keputusan dalam amalan pengeluaran. Oleh itu, pembangunan dan penggunaan eter selulosa memainkan peranan yang sangat penting dalam penggunaan komprehensif sumber biologi boleh diperbaharui dan peningkatan kualiti dan prestasi kertas. Ia adalah jenis bahan tambahan pembuatan kertas baharu yang patut dibangunkan.

1. Pengelasan dan kaedah penyediaan eter selulosa

Klasifikasi eter selulosa secara amnya dibahagikan kepada 4 kategori mengikut keionisasi.

1.1 Eter Selulosa Bukan Ionik

Eter selulosa bukan ionik terutamanya selulosa alkil eter, dan kaedah penyediaannya adalah untuk bertindak balas selulosa dengan NaOH, dan kemudian menjalankan tindak balas pengeteran dengan pelbagai monomer berfungsi seperti monochloromethane, etilena oksida, propilena oksida, dan lain-lain, dan kemudiannya diperolehi dengan mencuci. garam produk sampingan dan natrium selulosa, terutamanya termasuk eter metil selulosa, eter metil hidroksietil selulosa, eter selulosa metil hidroksipropil, eter selulosa hidroksietil, eter selulosa sianoetil dan eter selulosa hidroksibutil digunakan secara meluas.

1.2 Eter selulosa anionik

Eter selulosa anionik adalah terutamanya natrium karboksimetil selulosa dan natrium karboksimetil hidroksietil selulosa. Kaedah penyediaan adalah untuk bertindak balas selulosa dengan NaOH dan kemudian menjalankan eter dengan asid kloroasettik, etilena oksida dan propilena oksida. Tindak balas kimia, dan kemudian diperolehi dengan membasuh garam hasil sampingan dan natrium selulosa.

1.3 Eter Selulosa Kationik

kationik eter selulosa terutamanya termasuk 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride cellulose eter, yang disediakan dengan bertindak balas selulosa dengan NaOH dan kemudian bertindak balas dengan agen pengeteran kationik 3-chloro-2-hydroxypropyl Trimethyl ammonium chloride atau tindak balas pengeteran dengan etilena oksida dan propilena oksida. dan kemudian diperoleh dengan membasuh garam hasil sampingan dan selulosa natrium.

1.4 Eter Selulosa Zwitterionic

Rantaian molekul eter selulosa zwitterionic mempunyai kedua-dua kumpulan anionik dan kumpulan kationik. Kaedah penyediaannya adalah untuk bertindak balas selulosa dengan NaOH dan kemudian bertindak balas dengan asid monokloroasettik dan agen pengeteran kationik 3-chloro-2-hydroxypropyl Trimethylammonium chloride dieterkan, dan kemudiannya diperoleh dengan mencuci garam hasil sampingan dan natrium selulosa.

2. Prestasi dan ciri selulosa eter

2.1 Pembentukan dan lekatan filem

Eterifikasi selulosa eter mempunyai pengaruh yang besar pada ciri dan sifatnya, seperti keterlarutan, keupayaan membentuk filem, kekuatan ikatan dan rintangan garam. Eter selulosa mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, fleksibiliti, rintangan haba dan rintangan sejuk, dan mempunyai keserasian yang baik dengan pelbagai resin dan plasticizer, dan boleh digunakan untuk membuat plastik, filem, varnis, pelekat, lateks Dan bahan salutan dadah, dsb.

2.2 Keterlarutan

Eter selulosa mempunyai keterlarutan air yang baik kerana kewujudan kumpulan polihidroksil, dan mempunyai selektiviti pelarut yang berbeza untuk pelarut organik mengikut substituen yang berbeza. Metilselulosa larut dalam air sejuk, tidak larut dalam air panas, dan juga larut dalam beberapa pelarut; metil hidroksietil selulosa larut dalam air sejuk, tidak larut dalam air panas dan pelarut organik. Walau bagaimanapun, apabila larutan akueus metilselulosa dan metilhidroksietilselulosa dipanaskan, metilselulosa dan metilhidroksietilselulosa akan memendakan. Metil selulosa dimendakan pada 45-60°C, manakala suhu pemendakan campuran metil hidroksietil selulosa dieterkan dinaikkan kepada 65-80°C. Apabila suhu diturunkan, mendakan melarut semula. Hidroksietilselulosa dan natrium karboksimetilselulosa larut dalam air pada sebarang suhu dan tidak larut dalam pelarut organik (dengan beberapa pengecualian). Dengan menggunakan sifat ini, pelbagai penghalau minyak dan bahan filem larut boleh disediakan.

2.3 Penebalan

Eter selulosa dibubarkan dalam air dalam bentuk koloid, kelikatannya bergantung pada tahap pempolimeran eter selulosa, dan larutan mengandungi makromolekul terhidrat. Disebabkan oleh belitan makromolekul, tingkah laku aliran larutan berbeza daripada cecair Newton, tetapi mempamerkan tingkah laku yang berubah dengan daya ricih. Disebabkan oleh struktur makromolekul selulosa eter, kelikatan larutan meningkat dengan cepat dengan peningkatan kepekatan dan berkurangan dengan cepat dengan peningkatan suhu. Mengikut ciri-cirinya, eter selulosa seperti selulosa karboksimetil dan selulosa hidroksietil boleh digunakan sebagai pemekat untuk bahan kimia harian, agen penahan air untuk salutan kertas, dan pemekat untuk salutan seni bina.

2.4 Kebolehdegradasian

Apabila eter selulosa dilarutkan dalam fasa air, bakteria akan berkembang, dan pertumbuhan bakteria akan membawa kepada penghasilan bakteria enzim. Enzim memecahkan ikatan unit anhidroglukosa yang tidak tersubstitusi bersebelahan dengan eter selulosa, mengurangkan berat molekul relatif polimer. Oleh itu, jika larutan akueus selulosa eter akan disimpan untuk masa yang lama, bahan pengawet mesti ditambah kepadanya, dan langkah antiseptik tertentu perlu diambil walaupun untuk eter selulosa dengan sifat antibakteria.

3. Penggunaan eter selulosa dalam industri kertas

3.1 Agen pengukuhan kertas

Sebagai contoh, CMC boleh digunakan sebagai penyebar gentian dan agen pengukuhan kertas, yang boleh ditambah kepada pulpa. Oleh kerana natrium karboksimetil selulosa mempunyai cas yang sama dengan pulpa dan zarah pengisi, ia boleh meningkatkan kesekataan gentian. Kesan ikatan antara gentian boleh dipertingkatkan, dan penunjuk fizikal seperti kekuatan tegangan, kekuatan pecah dan kesamaan kertas kertas boleh dipertingkatkan. Sebagai contoh, Longzhu dan lain-lain menggunakan 100% pulpa kayu sulfit yang dilunturkan, 20% serbuk talkum, 1% gam rosin tersebar, laraskan nilai pH kepada 4.5 dengan aluminium sulfat, dan gunakan CMC kelikatan yang lebih tinggi (kelikatan 800~1200MPA.S) Darjah penggantian ialah 0.6. Ia boleh dilihat bahawa CMC boleh meningkatkan kekuatan kering kertas dan juga meningkatkan tahap saiznya.

3.2 Ejen saiz permukaan

Sodium carboxymethyl cellulose boleh digunakan sebagai agen saiz permukaan kertas untuk meningkatkan kekuatan permukaan kertas. Kesan penggunaannya boleh meningkatkan kekuatan permukaan sebanyak kira-kira 10% berbanding dengan penggunaan semasa polivinil alkohol dan agen saiz kanji yang diubah suai, dan dos boleh dikurangkan sebanyak kira-kira 30%. Ia adalah agen saiz permukaan yang sangat menjanjikan untuk pembuatan kertas, dan siri varieti baharu ini harus dibangunkan secara aktif. Eter selulosa kationik mempunyai prestasi saiz permukaan yang lebih baik daripada kanji kationik. Ia bukan sahaja dapat meningkatkan kekuatan permukaan kertas, tetapi juga meningkatkan prestasi penyerapan dakwat kertas dan meningkatkan kesan pencelupan. Ia juga merupakan agen saiz permukaan yang menjanjikan. Mo Lihuan dan lain-lain menggunakan natrium karboksimetil selulosa dan kanji teroksida untuk menjalankan ujian saiz permukaan pada kertas dan kadbod. Keputusan menunjukkan bahawa CMC mempunyai kesan saiz permukaan yang ideal.

Natrium metil karboksimetil selulosa mempunyai prestasi saiz tertentu, dan natrium karboksimetil selulosa boleh digunakan sebagai agen saiz pulpa. Sebagai tambahan kepada tahap saiznya sendiri, eter selulosa kationik juga boleh digunakan sebagai Penapis bantuan pengekalan pembuatan kertas, meningkatkan kadar pengekalan gentian halus dan pengisi, dan juga boleh digunakan sebagai agen pengukuhan kertas.

3.3 Penstabil emulsi

Eter selulosa digunakan secara meluas dalam penyediaan emulsi kerana kesan penebalannya yang baik dalam larutan akueus, yang boleh meningkatkan kelikatan medium penyebaran emulsi dan menghalang pemendakan dan stratifikasi emulsi. Seperti natrium karboksimetil selulosa, hidroksietil selulosa eter, hidroksipropil selulosa eter, dan lain-lain. boleh digunakan sebagai penstabil dan agen pelindung untuk gusi rosin tersebar anionik, eter selulosa kationik, eter selulosa hidroksietil, eter selulosa hidroksipropil, dan lain-lain. eter, dsb. juga boleh digunakan sebagai agen pelindung untuk gusi rosin penyebaran kationik, AKD, ASA dan ejen saiz lain. Longzhu et al. menggunakan 100% pulpa kayu sulfit yang dilunturkan, 20% serbuk talkum, 1% gam rosin tersebar, melaraskan nilai pH kepada 4.5 dengan aluminium sulfat, dan menggunakan CMC kelikatan yang lebih tinggi (kelikatan 800~12000MPA.S). Tahap penggantian ialah 0.6, dan ia digunakan untuk saiz dalaman. Ia boleh dilihat daripada keputusan bahawa tahap saiz getah rosin yang mengandungi CMC jelas bertambah baik, dan kestabilan emulsi rosin adalah baik, dan kadar pengekalan bahan getah juga tinggi.

3.4 Ejen penahan air salutan

Ia digunakan untuk salutan dan pemprosesan pengikat salutan kertas, selulosa sianoetil, selulosa hidroksietil, dan lain-lain boleh menggantikan kasein dan sebahagian daripada lateks, supaya dakwat percetakan boleh menembusi dengan mudah dan bahagian tepinya jelas. Karboksimetil selulosa dan hidroksietil karboksimetil selulosa eter boleh digunakan sebagai penyerap pigmen, pemekat, agen pengekalan air dan penstabil. Sebagai contoh, jumlah karboksimetil selulosa yang digunakan sebagai agen penahan air dalam penyediaan salutan kertas bersalut ialah 1-2%.

4. Trend Perkembangan Eter Selulosa Digunakan dalam Industri Kertas

Penggunaan pengubahsuaian kimia untuk mendapatkan derivatif selulosa dengan fungsi khas adalah cara yang berkesan untuk mencari kegunaan baharu hasil terbesar di dunia bagi bahan organik semulajadi-selulosa. Terdapat banyak jenis derivatif selulosa dan fungsi luas, dan eter selulosa telah digunakan dalam banyak industri kerana prestasi cemerlangnya. Untuk memenuhi keperluan industri kertas, pembangunan eter selulosa harus memberi perhatian kepada trend berikut:

(1) Membangunkan pelbagai produk spesifikasi eter selulosa yang sesuai untuk aplikasi industri kertas, seperti produk siri dengan darjah penggantian yang berbeza, kelikatan yang berbeza, dan jisim molekul relatif yang berbeza, untuk pemilihan dalam pengeluaran jenis kertas yang berbeza.

(2) Pembangunan varieti baharu eter selulosa perlu ditingkatkan, seperti eter selulosa kationik yang sesuai untuk pengekalan pembuatan kertas dan bantuan saliran, agen saiz permukaan, dan eter selulosa zwitterionik yang boleh digunakan sebagai agen penguat untuk menggantikan lateks salutan Cyanoethyl cellulose ether. dan seumpamanya sebagai pengikat.

(3) Memantapkan penyelidikan mengenai proses penyediaan eter selulosa dan kaedah penyediaannya yang baru, terutamanya penyelidikan untuk mengurangkan kos dan memudahkan proses.

(4) Mengukuhkan penyelidikan tentang sifat-sifat eter selulosa, terutamanya sifat membentuk filem, sifat ikatan dan sifat penebalan pelbagai eter selulosa, dan mengukuhkan penyelidikan teori tentang aplikasi eter selulosa dalam pembuatan kertas.