Kif tagħmel l-etere taċ-ċelluloża?

Etere taċ-ċelluloża huwa tip ta 'derivattiv taċ-ċelluloża miksub b'modifika ta' eterifikazzjoni taċ-ċelluloża. Huwa użat ħafna minħabba tħaxxin eċċellenti tiegħu, emulsifikazzjoni, sospensjoni, formazzjoni ta 'film, kollojde protettiv, żamma ta' umdità, u proprjetajiet ta 'adeżjoni. Għandu rwol importanti fl-iżvilupp tal-ekonomija nazzjonali fir-riċerka xjentifika u s-setturi industrijali bħall-ikel, il-mediċina, il-produzzjoni tal-karta, il-kisi, il-materjali tal-bini, l-irkupru taż-żejt, it-tessuti u l-komponenti elettroniċi. F'dan id-dokument, il-progress tar-riċerka tal-modifika ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża huwa rivedut.

Ċellulożaeterehuwa l-aktar polimeru organiku abbundanti fin-natura. Huwa rinnovabbli, aħdar u bijokompatibbli. Hija materja prima bażika importanti għall-inġinerija kimika. Skont is-sostituenti differenti fuq il-molekula miksuba mir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni, tista' tinqasam f'eteri singoli u mħallta ċelluloża eteri.Hawn aħna jirrevedi l-progress tar-riċerka dwar is-sintesi ta 'eteri singoli, inklużi eteri alkil, eteri idroksialkil, eteri karboksialkil, u eteri mħallta.

Kliem ewlieni: ċelluloża etere, eterifikazzjoni, etere wieħed, etere imħallat, progress tar-riċerka

1.Reazzjoni ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża

Ir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża etere hija l-aktar reazzjoni importanti ta 'derivalizzazzjoni taċ-ċelluloża. L-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża hija serje ta' derivattivi prodotti mir-reazzjoni ta 'gruppi idroksil fuq ktajjen molekulari taċ-ċelluloża b'aġenti alkilanti taħt kundizzjonijiet alkalini. Hemm ħafna tipi ta 'prodotti ta' etere taċ-ċelluloża, li jistgħu jinqasmu f'eteri singoli u eteri mħallta skond is-sostituenti differenti fuq il-molekuli miksuba mir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni. Eteri singoli jistgħu jinqasmu f'eteri alkil, idroksialkil eteri u carboxyalkyl eteri, u eteri mħallta jirreferu għal eteri b'żewġ gruppi jew aktar konnessi fl-istruttura molekulari. Fost il-prodotti tal-etere taċ-ċelluloża, huma rappreżentati carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl cellulose (HPC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), li fosthom Xi prodotti ġew ikkummerċjalizzati.

2.Sinteżi ta 'etere taċ-ċelluloża

2.1 Sinteżi ta' etere wieħed

Eteri singoli jinkludu alkyl ethers (bħal ċelluloża etiliku, propyl cellulose, phenyl cellulose, cyanoethyl cellulose, eċċ.), hydroxyalkyl ethers (bħal hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, eċċ. ), carboxyalkyl ethers (bħal carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, eċċ.), eċċ.).

2.1.1 Sinteżi ta' alkyl ethers

Berglund et al l-ewwel ikkuraw iċ-ċelluloża b'soluzzjoni ta' NaOH miżjuda bil-klorur tal-etil, imbagħad żiedu l-klorur tal-metil f'temperatura ta' 65.°Ċ sa 90°C u pressjoni ta '3bar sa 15bar, u rreaġixxa biex tipproduċi etere tal-metil cellulose. Dan il-metodu jista 'jkun effiċjenti ħafna Biex jinkisbu eteri tal-metil cellulose solubbli fl-ilma bi gradi differenti ta' sostituzzjoni.

Ethylcellulose huwa granuli jew trab termoplastiku abjad. Il-komoditajiet ġenerali fihom 44% ~ 49% etoxy. Solubbli fil-biċċa l-kbira tas-solventi organiċi, li ma jinħallx fl-ilma. il-polpa jew linters tal-qoton b'soluzzjoni milwiema ta '40% ~ 50% ta' idrossidu tas-sodju, u ċ-ċelluloża alkalizzata kienet etossilata bil-klorur tal-etil biex tipproduċi ċelluloża tal-etil. ċelluloża etiliċi sintetizzata b'suċċess (KE) b'kontenut ta 'etossi ta' 43.98% b'metodu ta 'pass wieħed billi tirreaġixxi ċelluloża ma' klorur etiliku żejjed u idrossidu tas-sodju, bl-użu ta 'toluene bħala dilwent. It-toluene intuża bħala d-dilwent fl-esperiment. Matul ir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni, tista' mhux biss tippromwovi d-diffużjoni tal-klorur tal-etil għaċ-ċelluloża alkali, iżda wkoll tħoll iċ-ċelluloża tal-etil sostitwita ħafna. Matul ir-reazzjoni, il-parti mhux reaġita tista 'tiġi esposta kontinwament, u tagħmel l-aġent ta' eterifikazzjoni Huwa faċli li tinvadi, sabiex ir-reazzjoni ta 'etilazzjoni tinbidel minn eteroġenja għal omoġenja, u d-distribuzzjoni ta' sostituenti fil-prodott tkun aktar uniformi.

uża bromur tal-etil bħala aġent ta 'eterifikazzjoni u tetrahydrofuran bħala dilwent biex jissintetizza ċelluloża tal-etil (KE), u kkaratterizza l-istruttura tal-prodott permezz ta' spettroskopija infra-aħmar, reżonanza manjetika nukleari u kromatografija ta 'permeazzjoni tal-ġel. Huwa kkalkulat li l-grad ta 'sostituzzjoni taċ-ċelluloża tal-etil sintetizzata huwa ta' madwar 2.5, id-distribuzzjoni tal-massa molekulari hija dejqa, u għandha solubilità tajba f'solventi organiċi.

cyanoethyl cellulose (CEC) permezz ta 'metodi omoġenji u eteroġenji bl-użu taċ-ċelluloża bi gradi differenti ta' polimerizzazzjoni bħala materja prima, u ppreparati materjali tal-membrana CEC densi permezz ta 'ikkastjar ta' soluzzjoni u ippressar bis-sħana. Membrani CEC porużi tħejjew permezz ta 'teknoloġija ta' separazzjoni tal-fażi indotta minn solvent (NIPS), u materjali tal-membrana nanokomposti tat-titanat tal-barju/cyanoethyl cellulose (BT/CEC) ġew ippreparati permezz tat-teknoloġija NIPS, u l-istrutturi u l-proprjetajiet tagħhom ġew studjati.

uża s-solvent taċ-ċelluloża żviluppata waħedha (soluzzjoni alkali/urea) bħala l-mezz ta 'reazzjoni biex tissintetizza b'mod omoġenju ċ-ċelluloża cyanoethyl (CEC) b'akrilonitrile bħala l-aġent ta' eterifikazzjoni, u wettaq riċerka dwar l-istruttura, il-proprjetajiet u l-applikazzjonijiet tal-prodott. studju fil-fond. U billi tikkontrolla kundizzjonijiet ta 'reazzjoni differenti, tista' tinkiseb serje ta 'CECs b'valuri DS li jvarjaw minn 0.26 sa 1.81.

2.1.2 Sinteżi ta' hydroxyalkyl ethers

Fan Junlin et al ippreparaw hydroxyethyl cellulose (HEC) f'reattur ta '500 L bl-użu ta' qoton raffinat bħala materja prima u 87.7% isopropanol-ilma bħala solvent b'alkalizzazzjoni f'pass wieħed, newtralizzazzjoni pass pass u eterifikazzjoni pass pass. . Ir-riżultati wrew li l-hydroxyethyl cellulose (HEC) ippreparata kellha sostituzzjoni molari MS ta '2.2-2.9, li laħqet l-istess standard ta' kwalità bħall-prodott Dows 250 HEC ta 'grad kummerċjali b'sostituzzjoni molari ta' 2.2-2.4. L-użu tal-HEC fil-produzzjoni taż-żebgħa tal-latex jista 'jtejjeb il-proprjetajiet li jiffurmaw il-film u l-livellar taż-żebgħa tal-latex.

Liu Dan u oħrajn iddiskutew il-preparazzjoni ta 'hydroxyethyl cellulose katjoniku tal-melħ ta' l-ammonju kwaternarju bil-metodu semi-niexef ta 'hydroxyethyl cellulose (HEC) u 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride (GTA) taħt l-azzjoni ta' katalisi alkali. kondizzjonijiet etere. Ġie investigat l-effett taż-żieda ta 'etere katjoniku ta' hydroxyethyl cellulose fuq il-karta. Ir-riżultati sperimentali juru li: fil-polpa ta 'injam iebes ibbliċjat, meta l-grad ta' sostituzzjoni ta 'etere katjoniku ta' hydroxyethyl cellulose huwa 0.26, ir-rata ta 'ritenzjoni totali tiżdied b'9%, u r-rata ta' filtrazzjoni tal-ilma tiżdied b'14%; f'polpa ta 'injam iebes ibbliċjat, meta Meta l-ammont ta' etere katjoniku ta 'hydroxyethyl cellulose huwa 0.08% tal-fibra tal-polpa, għandu effett sinifikanti ta' rinfurzar fuq il-karta; iktar ma jkun kbir il-grad ta 'sostituzzjoni ta' etere katjoniku taċ-ċelluloża, iktar ikun kbir id-densità ta 'ċarġ katjoniku, u aħjar ikun l-effett ta' rinfurzar.

Zhanhong juża l-metodu ta 'sinteżi tal-fażi likwida biex jipprepara hydroxyethyl cellulose b'valur ta' viskożità ta '5×104mPa·s jew aktar u valur ta 'rmied ta' inqas minn 0.3% permezz tal-proċess ta 'żewġ stadji ta' alkalizzazzjoni u eterifikazzjoni. Intużaw żewġ metodi ta 'alkalizzazzjoni. L-ewwel metodu huwa li tuża l-aċetun bħala dilwent. Il-materja prima taċ-ċelluloża hija bażata direttament f'ċerta konċentrazzjoni ta 'soluzzjoni milwiema ta' idrossidu tas-sodju. Wara li titwettaq ir-reazzjoni ta 'basifikazzjoni, jiġi miżjud aġent ta' eterifikazzjoni biex iwettaq direttament ir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni. It-tieni metodu huwa li l-materja prima taċ-ċelluloża hija alkalizzata f'soluzzjoni milwiema ta 'idrossidu tas-sodju u urea, u ċ-ċelluloża alkali ppreparata b'dan il-metodu għandha tingħafas biex tneħħi l-eċċess ta' lye qabel ir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni. Ir-riżultati sperimentali juru li fatturi bħall-ammont ta 'dilwent magħżul, l-ammont ta' ossidu tal-etilene miżjud, il-ħin tal-alkalizzazzjoni, it-temperatura u l-ħin tal-ewwel reazzjoni, u t-temperatura u l-ħin tat-tieni reazzjoni kollha għandhom influwenza kbira fuq il-prestazzjoni tal-prodott.

Xu Qin et al. wettqet reazzjoni ta 'eterifikazzjoni ta' ċelluloża alkali u ossidu tal-propilene, u sintetizzat ċelluloża idrossipropil (HPC) bi grad baxx ta 'sostituzzjoni bil-metodu tal-fażi solida tal-gass. Ġew studjati l-effetti tal-frazzjoni tal-massa tal-ossidu tal-propilene, il-proporzjon tal-għasir u t-temperatura tal-eterifikazzjoni fuq il-grad ta 'eterifikazzjoni tal-HPC u l-użu effettiv tal-ossidu tal-propilene. Ir-riżultati wrew li l-aħjar kundizzjonijiet ta 'sinteżi ta' HPC kienu frazzjoni tal-massa tal-ossidu tal-propilene 20% (proporzjon tal-massa għal ċelluloża), proporzjon ta 'estrużjoni ta' ċelluloża alkali 3.0, u temperatura ta 'eterifikazzjoni 60°C. It-test tal-istruttura tal-HPC bir-reżonanza manjetika nukleari juri li l-grad ta 'eterifikazzjoni tal-HPC huwa 0.23, ir-rata ta' utilizzazzjoni effettiva tal-ossidu tal-propilene hija 41.51%, u l-katina molekulari taċ-ċelluloża hija konnessa b'suċċess ma 'gruppi hydroxypropyl.

Kong Xingjie et al. ippreparat hydroxypropyl cellulose b'likwidu joniku bħala solvent biex tirrealizza r-reazzjoni omoġenja taċ-ċelluloża sabiex tirrealizza r-regolamentazzjoni tal-proċess ta 'reazzjoni u l-prodotti. Matul l-esperiment, il-likwidu sintetiku joniku ta 'imidazole phosphate 1, 3-diethylimidazole diethyl phosphate intuża biex jinħall iċ-ċelluloża mikrokristallina, u l-hydroxypropyl cellulose inkisbet permezz ta' alkalizzazzjoni, eterifikazzjoni, aċidifikazzjoni u ħasil.

2.1.3 Sinteżi ta' eteri carboxyalkyl

Iċ-ċelluloża karbossimetilika l-aktar tipika hija ċ-ċelluloża karbossimetilika (CMC). Is-soluzzjoni akwea taċ-ċelluloża karbossimetilika għandha l-funzjonijiet ta 'tħaxxin, formazzjoni ta' film, twaħħil, żamma ta 'ilma, protezzjoni kollojde, emulsifikazzjoni u sospensjoni, u tintuża ħafna fil-ħasil. Farmaċewtiċi, ikel, toothpaste, tessuti, stampar u żebgħa, manifattura tal-karta, pitrolju, minjieri, mediċina, ċeramika, komponenti elettroniċi, gomma, żebgħa, pestiċidi, kożmetiċi, ġilda, plastiks u tħaffir taż-żejt, eċċ.

Fl-1918, il-Ġermaniż E. Jansen ivvinta l-metodu ta 'sintesi taċ-ċelluloża karbossimetilika. Fl-1940, il-fabbrika Kalle tal-Kumpanija Ġermaniża IG Farbeninaustrie realizzata produzzjoni industrijali. Fl-1947, il-Wyandotle Chemical Company ta 'l-Istati Uniti żviluppat b'suċċess proċess ta' produzzjoni kontinwu. pajjiżna l-ewwel imqiegħed fil-produzzjoni industrijali CMC f'Shanghai Celluloid Factory fl-1958. Carboxymethyl cellulose hija etere taċ-ċelluloża prodott minn qoton raffinat taħt l-azzjoni ta 'idrossidu tas-sodju u aċidu chloroacetic. Il-metodi ta 'produzzjoni industrijali tagħha jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji: metodu bbażat fuq l-ilma u metodu bbażat fuq is-solvent skond midja ta' eterifikazzjoni differenti. Il-proċess li juża l-ilma bħala l-mezz ta 'reazzjoni jissejjaħ il-metodu tal-mezz ta' l-ilma, u l-proċess li fih solvent organiku fil-mezz ta 'reazzjoni jissejjaħ il-metodu tas-solvent.

Bl-approfondiment tar-riċerka u l-avvanz tat-teknoloġija, ġew applikati kundizzjonijiet ġodda ta 'reazzjoni għas-sintesi taċ-ċelluloża karbossimetilika, u s-sistema tas-solvent il-ġdida għandha impatt sinifikanti fuq il-proċess ta' reazzjoni jew il-kwalità tal-prodott. Olaru et al. sabet li r-reazzjoni ta 'carboxymethylation taċ-ċelluloża bl-użu ta' sistema mħallta etanol-aċetun hija aħjar minn dik ta 'etanol jew aċetun waħdu. Nicholson et al. Fis-sistema, CMC bi grad baxx ta 'sostituzzjoni kien ippreparat. Philipp et al ippreparaw CMC sostitwit ħafna bi N-methylmorpholine-N ossidu u N, N sistemi solventi dimethylacetamide/klorur tal-litju rispettivament. Cai et al. żviluppat metodu għall-preparazzjoni tas-CMC fis-sistema tas-solvent NaOH/urea. Ramos et al. uża s-sistema ta 'likwidu joniku DMSO/tetrabutylammonium fluworide bħala solvent biex carboxymethylate il-materja prima taċ-ċelluloża raffinata mill-qoton u sisal, u kiseb prodott CMC bi grad ta' sostituzzjoni għoli daqs 2.17. Chen Jinghuan et al. uża ċelluloża b'konċentrazzjoni għolja ta 'polpa (20%) bħala materja prima, idrossidu tas-sodju u akrilammid bħala reaġenti ta' modifika, wettqet reazzjoni ta 'modifika ta' carboxyethylation f'ħin u temperatura stabbiliti, u finalment kisbet ċelluloża bażi carboxyethyl. Il-kontenut tal-karbossietil tal-prodott modifikat jista 'jiġi regolat billi jinbidel l-ammont ta' idrossidu tas-sodju u akrilammid.

2.2 Sinteżi ta' eteri mħallta

Hydroxypropyl methyl cellulose ether huwa tip ta 'etere taċ-ċelluloża mhux polari li jinħall f'ilma kiesaħ miksub minn ċelluloża naturali permezz ta' modifika ta 'alkalizzazzjoni u eterifikazzjoni. Huwa alkalizzat b'soluzzjoni ta 'idrossidu tas-sodju u miżjud ċertu ammont ta' Ammont ta 'isopropanol u solvent ta' toluene, l-aġent ta 'eterifikazzjoni li jadotta huwa klorur tal-metil u ossidu tal-propilene.

Dai Mingyun et al. uża hydroxyethyl cellulose (HEC) bħala s-sinsla tal-polimeru idrofiliku, u mlaqqam l-aġent hydrophobizing butyl glycidyl ether (BGE) fuq is-sinsla b'reazzjoni ta 'eterifikazzjoni biex taġġusta l-grupp idrofobiku tal-butyl grupp. Il-grad ta 'sostituzzjoni tal-grupp, sabiex ikollu valur ta' bilanċ idrofiliku-lipofiliku adattat, u ċelluloża 2-hydroxy-3-butoxypropyl hydroxyethyl (HBPEC) li tirrispondi għat-temperatura hija ppreparata; titħejja proprjetà li tirrispondi għat-temperatura Il-materjali funzjonali bbażati fuq iċ-ċelluloża jipprovdu mod ġdid għall-applikazzjoni ta 'materjali funzjonali fl-oqsma tar-rilaxx sostnut tad-droga u l-bijoloġija.

Chen Yangming u oħrajn użaw hydroxyethyl cellulose bħala materja prima, u fis-sistema ta 'soluzzjoni ta' isopropanol, żiedu ammont żgħir ta 'Na2B4O7 mar-reattant għal reazzjoni omoġenja biex jippreparaw etere mħallat hydroxyethyl carboxymethyl cellulose. Il-prodott huwa instant fl-ilma, u Il-viskożità hija stabbli.

Wang Peng juża qoton raffinat taċ-ċelluloża naturali bħala l-materja prima bażika, u juża proċess ta 'eterifikazzjoni f'pass wieħed biex jipproduċi ċelluloża karbossimetil idrossipropil b'reazzjoni uniformi, viskożità għolja, reżistenza tajba għall-aċidu u reżistenza għall-melħ permezz ta' reazzjonijiet ta 'alkalilizzazzjoni u eterifikazzjoni Etere kompost. Bl-użu ta 'proċess ta' eterifikazzjoni f'pass wieħed, iċ-ċelluloża carboxymethyl hydroxypropyl prodotta għandha reżistenza tajba għall-melħ, reżistenza għall-aċidu u solubilità. Billi jinbidlu l-ammonti relattivi ta 'ossidu tal-propilene u aċidu chloroacetic, jistgħu jiġu ppreparati prodotti b'kontenut differenti ta' carboxymethyl u hydroxypropyl. Ir-riżultati tat-test juru li ċ-ċelluloża carboxymethyl hydroxypropyl prodotta b'metodu ta 'pass wieħed għandha ċiklu ta' produzzjoni qasir, konsum baxx ta 'solvent, u l-prodott għandu reżistenza eċċellenti għal melħ monovalenti u divalenti u reżistenza tajba għall-aċidu. Meta mqabbel ma 'prodotti oħra tal-etere taċ-ċelluloża, għandu kompetittività aktar b'saħħitha fl-oqsma tal-esplorazzjoni tal-ikel u taż-żejt.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) hija l-aktar varjetà versatili u bl-aħjar prestazzjoni fost it-tipi kollha ta 'ċelluloża, u hija wkoll rappreżentant tipiku tal-kummerċjalizzazzjoni fost eteri mħallta. Fl-1927, hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ġiet sintetizzata u iżolata b'suċċess. Fl-1938, Dow Chemical Co. ta 'l-Istati Uniti rrealizzaw il-produzzjoni industrijali ta' ċelluloża tal-metil u ħolqot it-trademark magħrufa sew "Methocel". Il-produzzjoni industrijali fuq skala kbira ta 'hydroxypropyl methylcellulose bdiet fl-Istati Uniti fl-1948. Il-proċess ta 'produzzjoni ta' HPMC jista 'jinqasam f'żewġ kategoriji: metodu tal-fażi tal-gass u metodu tal-fażi likwida. Fil-preżent, pajjiżi żviluppati bħall-Ewropa, l-Amerika u l-Ġappun qed jadottaw aktar il-proċess tal-fażi tal-gass, u l-produzzjoni domestika ta 'HPMC hija bbażata prinċipalment fuq il-proċess tal-fażi likwida.

Zhang Shuangjian u oħrajn irfinaw trab tal-qoton bħala materja prima, alkalizzawha b'idrossidu tas-sodju f'reazzjoni solvent medju toluene u isopropanol, eterifikatu b'aġent etherifying propylene oxide u metil klorur, irreaġixxew u ppreparaw tip ta 'eteru taċ-ċelluloża instant hydroxypropyl methyl alcohol bażi.

3. Outlook

Iċ-ċelluloża hija materja prima kimika u kimika importanti li hija rikka fir-riżorsi, ekoloġika u favur l-ambjent, u rinnovabbli. Id-derivattivi tal-modifika tal-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża għandhom prestazzjoni eċċellenti, firxa wiesgħa ta 'użi u effetti ta' użu eċċellenti, u jissodisfaw il-ħtiġijiet tal-ekonomija nazzjonali fil-biċċa l-kbira. U l-ħtiġijiet ta 'żvilupp soċjali, bil-progress teknoloġiku kontinwu u r-realizzazzjoni tal-kummerċjalizzazzjoni fil-futur, jekk il-materja prima sintetika u l-metodi sintetiċi tad-derivattivi taċ-ċelluloża jistgħu jkunu aktar industrijalizzati, ikunu utilizzati aktar bis-sħiħ u jirrealizzaw firxa usa' ta 'applikazzjonijiet Valur.