Ciri, penyediaan dan penggunaan eter selulosa dalam industri

Jenis, kaedah penyediaan, sifat dan ciri selulosa eter telah dikaji semula, serta aplikasi selulosa eter dalam petroleum, pembinaan, pembuatan kertas, tekstil, perubatan, makanan, bahan fotoelektrik dan industri kimia harian. Beberapa jenis baru derivatif eter selulosa dengan prospek pembangunan telah diperkenalkan dan prospek penggunaannya telah diprospek.

Kata kunci:eter selulosa; Prestasi; Permohonan; Derivatif selulosa

Selulosa adalah sejenis sebatian polimer semula jadi. Struktur kimianya ialah makromolekul polisakarida dengan β-glukosa kontang sebagai cincin asas, dengan satu kumpulan hidroksil primer dan dua kumpulan hidroksil sekunder pada setiap cincin asas. Dengan pengubahsuaian kimia, satu siri derivatif selulosa boleh diperolehi, selulosa eter adalah salah satu daripadanya. Eter selulosa diperoleh melalui tindak balas selulosa dan NaOH, dan kemudian dieterkan dengan pelbagai monomer berfungsi seperti metana klorida, etilena oksida, propilena oksida, dsb., dengan membasuh garam hasil sampingan dan selulosa natrium. Eter selulosa adalah terbitan penting selulosa, boleh digunakan secara meluas dalam perubatan dan kesihatan, kimia harian, kertas, makanan, perubatan, pembinaan, bahan dan industri lain. Oleh itu, pembangunan dan penggunaan eter selulosa mempunyai kepentingan positif untuk penggunaan komprehensif sumber biojisim boleh diperbaharui, pembangunan bahan baharu dan teknologi baharu.

1. Pengelasan dan penyediaan eter selulosa

Klasifikasi eter selulosa secara amnya dibahagikan kepada empat kategori mengikut sifat ioniknya.

1.1 Eter selulosa bukan ionik

Eter selulosa bukan ionik adalah terutamanya selulosa alkil eter, kaedah penyediaan adalah dengan tindak balas selulosa dan NaOH, dan kemudian dengan pelbagai monomer berfungsi seperti metana klorida, etilena oksida, tindak balas eterifikasi propilena oksida, dan kemudian dengan membasuh produk sampingan. garam dan natrium selulosa untuk mendapatkan. Eter metil selulosa utama, eter selulosa metil hidroksietil, eter selulosa metil hidroksipropil, eter selulosa hidroksietil, eter selulosa sianoetil, eter selulosa hidroksibutil. Aplikasinya sangat luas.

1.2 Eter selulosa anionik

Eter selulosa anionik terutamanya natrium karboksimetil selulosa, natrium karboksimetil hidroksietil selulosa. Kaedah penyediaan adalah dengan tindak balas selulosa dan NaOH, dan kemudian etherify dengan asid monochloroacetic atau etilena oksida, propilena oksida, dan kemudian mencuci garam hasil sampingan dan natrium selulosa untuk mendapatkan.

1.3 eter selulosa kationik

Eter selulosa kationik terutamanya 3 – klorin – 2 – hidroksipropil trimetil ammonium klorida selulosa eter. Kaedah penyediaan adalah dengan tindak balas selulosa dan NaOH, dan kemudian agen pengeteran kationik 3 – klorin – 2 – hidroksipropil trimetil ammonium klorida atau etilena oksida, propilena oksida bersama dengan tindak balas pengeteran, dan kemudian dengan membasuh garam dan natrium hasil sampingan. selulosa untuk mendapatkan.

1.4 Eter selulosa Zwitterionic

Eter selulosa Zwitterionik mempunyai kedua-dua kumpulan anionik dan kumpulan kationik pada rantai molekul, kaedah penyediaan adalah dengan tindak balas selulosa dan NaOH, dan kemudian dengan asid kloroasettik dan agen pengeteran kationik 3 – klorin – 2 hidroksipropil trimetil amonium klorida tindak balas eterifikasi, dan kemudian dibasuh. garam hasil sampingan dan natrium selulosa dan diperolehi.

2.sifat dan ciri selulosa eter

2.1 Ciri Penampilan

Eter selulosa biasanya putih atau putih susu, tawar, tidak toksik, dengan kecairan serbuk berserabut, mudah menyerap lembapan, larut dalam air menjadi koloid stabil likat likat.

2.2 Pembentukan dan lekatan filem

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

2.3 Keterlarutan

Metil selulosa larut dalam air sejuk, tidak larut dalam air panas, tetapi juga larut dalam beberapa pelarut organik; Metil hidroksietil selulosa larut dalam air sejuk, tidak larut dalam air panas dan pelarut organik. Tetapi apabila larutan akueus bagi metil selulosa dan metil hidroksietil selulosa dipanaskan, metil selulosa dan metil hidroksietil selulosa akan memendakan keluar. Metil selulosa dimendakan pada 45 ~ 60 ℃, manakala metil hidroksietil selulosa tereter campuran dimendakan pada 65 ~ 80 ℃. Apabila suhu menurun, mendakan larut semula.

Natrium hidroksietil selulosa dan karboksimetil hidroksietil selulosa larut dalam air pada sebarang suhu, tetapi tidak larut dalam pelarut organik (dengan beberapa pengecualian).

2.4 Penebalan

Eter selulosa dilarutkan dalam air dalam bentuk koloid, dan kelikatannya bergantung pada tahap pempolimeran selulosa eter. Larutan mengandungi makromolekul penghidratan. Disebabkan oleh kekusutan makromolekul, kelakuan aliran larutan adalah berbeza daripada cecair Newton, tetapi mempamerkan kelakuan yang berbeza dengan perubahan daya ricih. Disebabkan oleh struktur makromolekul eter selulosa, kelikatan larutan meningkat dengan cepat dengan peningkatan kepekatan dan berkurangan dengan cepat dengan peningkatan suhu.

2.5 Kebolehdegradasian

Eter selulosa digunakan dalam fasa akueus. Selagi air ada, bakteria akan tumbuh. Pertumbuhan bakteria membawa kepada penghasilan bakteria enzim. Bakteria enzim menjadikan ikatan unit glukosa terdehidrat tidak tersubstitusi bersebelahan dengan pecahan selulosa eter dan berat molekul polimer berkurangan. Oleh itu, jika larutan berair selulosa eter ingin dipelihara untuk jangka masa yang lebih lama, pengawet harus ditambah kepadanya, walaupun jika eter selulosa antibakteria digunakan.

3. aplikasi selulosa eter dalam industri

3.1 Industri Petroleum

Sodium carboxymethyl cellulose digunakan terutamanya dalam eksploitasi petroleum. Ia digunakan dalam pembuatan lumpur untuk meningkatkan kelikatan dan mengurangkan kehilangan air. Ia boleh menahan pelbagai pencemaran garam larut dan meningkatkan kadar pemulihan minyak.

Natrium karboksimetil hidroksipropil selulosa dan natrium karboksimetil hidroksietil selulosa adalah sejenis agen rawatan lumpur penggerudian yang lebih baik dan penyediaan bahan cecair siap, kadar pulping yang tinggi, rintangan garam, rintangan kalsium, keupayaan kelikatan yang baik, rintangan suhu (160 ℃). Sesuai untuk penyediaan air tawar, air laut dan cecair penggerudian air garam tepu, di bawah berat kalsium klorida boleh dicampur ke dalam pelbagai ketumpatan (103 ~ 1279 / cm3) cecair penggerudian, dan menjadikannya mempunyai kelikatan tertentu dan penapisan rendah kapasiti, kelikatan dan kapasiti penapisan adalah lebih baik daripada hidroksietil selulosa, adalah bahan tambahan pengeluaran minyak yang baik. Natrium karboksimetil selulosa digunakan secara meluas dalam proses eksploitasi petroleum derivatif selulosa, dalam cecair penggerudian, cecair penyimenan, cecair patah dan meningkatkan pengeluaran minyak digunakan, terutamanya dalam penggunaan cecair penggerudian adalah lebih besar, berlepas utama dan penapisan pendaratan dan kelikatan.

Hydroxyethyl cellulose digunakan dalam proses penggerudian, penyiapan dan penyimenan sebagai penstabil penebalan lumpur. Kerana selulosa hidroksietil dan selulosa karboksimetil natrium, guar guar berbanding dengan kesan penebalan yang baik, pasir ampaian, kandungan garam yang tinggi, rintangan haba yang baik, dan rintangan kecil, kehilangan cecair yang kurang, blok getah pecah, ciri sisa yang rendah, telah digunakan secara meluas.

3.2 Industri pembinaan dan salutan

Membina bangunan dan melepa campuran mortar: natrium karboksimetil selulosa boleh digunakan sebagai agen perlambatan, ejen penahan air, pemekat dan pengikat, boleh digunakan sebagai dasar gipsum dan plaster bawah simen, mortar dan penyerakan bahan meratakan tanah, agen pengekalan air, pemekat. Ia adalah sejenis campuran mortar batu dan melepa khas untuk blok konkrit berudara yang diperbuat daripada selulosa karboksimetil, yang boleh meningkatkan kebolehkerjaan, pengekalan air dan rintangan retak mortar dan mengelakkan keretakan dan rongga dinding blok.

Bahan hiasan permukaan bangunan: Cao Mingqian dan metil selulosa lain yang diperbuat daripada sejenis bahan hiasan permukaan bangunan perlindungan alam sekitar, proses pengeluarannya mudah, bersih, boleh digunakan untuk dinding gred tinggi, permukaan jubin batu, juga boleh digunakan untuk lajur , hiasan permukaan tablet. Huang Jianping diperbuat daripada selulosa karboksimetil adalah sejenis sealant jubin seramik, yang mempunyai daya ikatan yang kuat, keupayaan ubah bentuk yang baik, tidak menghasilkan retak dan jatuh, kesan kalis air yang baik, warna cerah dan berwarna-warni, dengan kesan hiasan yang sangat baik.

Aplikasi dalam salutan: Metil selulosa dan hidroksietil selulosa boleh digunakan sebagai penstabil, pemekat dan ejen penahan air untuk salutan lateks, di samping itu, juga boleh digunakan sebagai dispersant, viscosifier dan agen pembentuk filem untuk salutan simen berwarna. Menambah eter selulosa dengan spesifikasi dan kelikatan yang sesuai pada cat lateks boleh meningkatkan prestasi pembinaan cat lateks, mencegah percikan, meningkatkan kestabilan penyimpanan dan kuasa penutup. Bidang pengguna utama di luar negara adalah salutan lateks, oleh itu, produk selulosa eter sering menjadi pilihan pertama pemekat cat lateks. Sebagai contoh, eter metil hidroksietil selulosa yang diubah suai boleh mengekalkan kedudukan utama dalam pemekat cat lateks kerana sifat komprehensifnya yang baik. Sebagai contoh, kerana selulosa eter mempunyai ciri-ciri gel terma yang unik dan keterlarutan, rintangan garam, rintangan haba, dan mempunyai aktiviti permukaan yang sesuai, boleh digunakan sebagai agen pengekalan air, agen penggantungan, pengemulsi, agen pembentuk filem, pelincir, pengikat dan pindaan rheologi. .

3.3 Industri Kertas

Bahan tambahan basah kertas: CMC boleh digunakan sebagai penyerap serat dan penambah kertas, boleh ditambah pada pulpa, kerana natrium karboksimetil selulosa dan pulpa dan zarah pembungkusan mempunyai cas yang sama, boleh meningkatkan kesamarataan gentian, meningkatkan kekuatan kertas. Sebagai penguat ditambah di dalam kertas, ia meningkatkan kerjasama ikatan antara gentian, dan boleh meningkatkan kekuatan tegangan, rintangan pecah, kesamaan kertas dan indeks fizikal lain. Natrium karboksimetil selulosa juga boleh digunakan sebagai agen pengukur dalam pulpa. Sebagai tambahan kepada tahap saiznya sendiri, ia juga boleh digunakan sebagai agen pelindung rosin, AKD dan ejen saiz lain. Eter selulosa kationik juga boleh digunakan sebagai penapis bantuan pengekalan kertas, meningkatkan kadar pengekalan gentian halus dan pengisi, juga boleh digunakan sebagai tetulang kertas.

Pelekat salutan: Digunakan untuk salutan pemprosesan kertas salutan pelekat, boleh menggantikan keju, sebahagian daripada lateks, supaya dakwat percetakan mudah untuk menembusi, kelebihan jelas. Ia juga boleh digunakan sebagai penyebar pigmen, pelikat dan penstabil.

Ejen saiz permukaan: Natrium karboksimetil selulosa boleh digunakan sebagai agen saiz permukaan kertas, meningkatkan kekuatan permukaan kertas, berbanding dengan penggunaan semasa polivinil alkohol, kanji diubah suai selepas kekuatan permukaan boleh ditingkatkan sebanyak kira-kira 10%, dos dikurangkan sebanyak kira-kira 30%. Ia adalah agen saiz permukaan yang menjanjikan untuk pembuatan kertas, dan siri varieti baharunya harus dibangunkan secara aktif. Eter selulosa kationik mempunyai prestasi saiz permukaan yang lebih baik daripada kanji kationik, bukan sahaja dapat meningkatkan kekuatan permukaan kertas, tetapi juga dapat meningkatkan penyerapan dakwat kertas, meningkatkan kesan pencelupan, juga merupakan agen saiz permukaan yang menjanjikan.

3.4 Industri tekstil

Dalam industri tekstil, eter selulosa boleh digunakan sebagai agen pensize, agen perata dan agen pemekat untuk pulpa tekstil.

Ejen saiz: selulosa eter seperti natrium karboksimetil selulosa, hidroksietil karboksimetil selulosa eter, hidroksipropil karboksimetil selulosa eter dan jenis lain boleh digunakan sebagai agen pensize, dan tidak mudah merosot dan acuan, percetakan dan pencelupan, tanpa desizing, menggalakkan pewarna boleh mendapatkan seragam koloid dalam air.

Ejen meratakan: boleh meningkatkan kuasa hidrofilik dan osmotik pewarna, kerana perubahan kelikatan adalah kecil, mudah untuk menyesuaikan perbezaan warna; Eter selulosa kationik juga mempunyai kesan pencelupan dan pewarna.

Ejen penebalan: natrium karboksimetil selulosa, hidroksietil karboksimetil selulosa eter, hidroksipropil karboksimetil selulosa eter boleh digunakan sebagai pencetak dan pencelupan ejen pemekat buburan, dengan sisa kecil, ciri kadar warna yang tinggi, adalah kelas aditif tekstil yang sangat berpotensi.

3.5 Industri kimia isi rumah

Viscoifier stabil: Natrium metilselulosa dalam produk pes serbuk mentah bahan mentah memainkan kestabilan ampaian serakan, dalam cecair atau emulsi kosmetik memekatkan, menyebarkan, menghomogenkan dan peranan lain. Ia boleh digunakan sebagai penstabil dan pelikat.

Penstabil pengemulsi: lakukan salap, pengemulsi syampu, agen pemekat dan penstabil. Sodium carboxymethyl hydroxypropyl cellulose boleh digunakan sebagai penstabil pelekat ubat gigi, dengan sifat thixotropic yang baik, supaya ubat gigi mempunyai kebolehbentukan yang baik, ubah bentuk jangka panjang, rasa seragam dan halus. Natrium karboksimetil hidroksipropil selulosa rintangan garam, rintangan asid adalah unggul, kesannya jauh lebih baik daripada karboksimetil selulosa, boleh digunakan sebagai detergen dalam pelikat, agen pencegahan lampiran kotoran.

Pemekat serakan: Dalam pengeluaran detergen, penggunaan umum natrium karboksimetil selulosa sebagai bahan pencuci detergen dispersant, pemekat detergen cecair dan dispersant.

3.6 Industri farmaseutikal dan makanan

Dalam industri farmaseutikal, hidroksipropil karboksimetil selulosa boleh digunakan sebagai eksipien ubat, digunakan secara meluas dalam pelepasan terkawal rangka ubat oral dan persediaan pelepasan mampan, sebagai bahan penyekat pelepasan untuk mengawal pelepasan dadah, sebagai bahan salutan ejen pelepasan mampan, pelet pelepasan mampan. , kapsul pelepasan berterusan. Yang paling banyak digunakan ialah metil karboksimetil selulosa, etil karboksimetil selulosa, seperti MC sering digunakan dalam pembuatan tablet dan kapsul, atau tablet bersalut gula bersalut.

Gred kualiti selulosa eter boleh digunakan dalam industri makanan, dalam pelbagai makanan adalah agen pemekat yang berkesan, pengemulsi, penstabil, eksipien, ejen penahan air dan agen berbuih mekanikal. Metil selulosa dan hidroksipropil metil selulosa telah diiktiraf sebagai bahan lengai metabolik yang tidak berbahaya. Ketulenan tinggi (99.5% atau lebih ketulenan) karboksimetil selulosa boleh ditambah kepada makanan, seperti produk susu dan krim, perasa, jem, jeli, tin, sirap meja dan minuman. Ketulenan lebih daripada 90% karboksimetil selulosa boleh digunakan dalam aspek yang berkaitan dengan makanan, seperti digunakan untuk pengangkutan dan penyimpanan buah-buahan segar, bungkus plastik mempunyai kesan pemeliharaan yang baik, kurang pencemaran, tiada kerosakan, mudah untuk kelebihan pengeluaran mekanikal.

3.7 Bahan berfungsi optik dan elektrik

Penstabil penebalan elektrolit: kerana ketulenan tinggi selulosa eter, rintangan asid yang baik, rintangan garam, terutamanya kandungan besi dan logam berat adalah rendah, jadi koloid sangat stabil, sesuai untuk bateri alkali, penstabil penebalan elektrolit bateri zink mangan.

Bahan kristal cecair: Sejak tahun 1976, penemuan pertama hidroksipropil selulosa - sistem air fasa kristal cecair, telah ditemui dalam larutan organik yang sesuai, banyak terbitan selulosa dalam kepekatan tinggi boleh membentuk larutan anisotropik, contohnya, hidroksipropil selulosa dan asetatnya, propionat. , benzoat, phthalate, acetyxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, dsb. Selain membentuk larutan kristal cecair ionik koloid, beberapa ester selulosa hidroksipropil juga menunjukkan sifat ini.

Banyak eter selulosa menunjukkan sifat kristal cecair termotropik. Asetil hidroksipropil selulosa membentuk kristal cecair kolesterik termogenik di bawah 164 ℃. Acetoacetate hydroxypropyl cellulose, trifluoroacetate hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl cellulose dan derivatifnya, ethyl hydroxypropyl cellulose, trimethylsiliccellulose and butyldimethylsiliccellulose, heptyl cellulose and butoxylethyl cellulose, hydroxyethylethyl cellulose, hydroxyethyl.cellulose, dll. Beberapa ester selulosa seperti selulosa benzoat, p-metoksibenzoat dan p-metilbenzoat, selulosa heptanat boleh membentuk hablur cecair kolesterik termogenik.

Bahan penebat elektrik: ejen pengeteran selulosa cyanoethyl untuk akrilonitril, pemalar dielektrik yang tinggi, pekali kehilangan rendah, boleh digunakan sebagai matriks resin lampu fosforus dan elektroluminescent dan penebat pengubah.

4. Ucapan Penutup

Menggunakan pengubahsuaian kimia untuk mendapatkan derivatif selulosa dengan fungsi khas adalah cara yang berkesan untuk mencari kegunaan baharu selulosa, bahan organik semula jadi terbesar di dunia. Sebagai salah satu derivatif selulosa, selulosa eter seperti bahan polimer larut air yang tidak berbahaya secara fisiologi, bebas pencemaran kerana sifatnya yang sangat baik, telah digunakan dalam banyak industri, dan akan mempunyai prospek pembangunan yang lebih luas.