सेल्युलोज डेरिवेटिभहरू के हुन्?

सेल्युलोज डेरिभेटिभहरू रासायनिक अभिकर्मकहरूसँग सेल्युलोज पोलिमरहरूमा हाइड्रोक्सिल समूहहरूको एस्टेरिफिकेशन वा ईथरिफिकेशनद्वारा उत्पादन गरिन्छ। प्रतिक्रिया उत्पादनहरु को संरचनात्मक विशेषताहरु को अनुसार, सेलुलोज डेरिवेटिभहरु तीन कोटिहरु मा विभाजित गर्न सकिन्छ: सेलुलोज ईथर, सेलुलोज एस्टर, र सेल्युलोज ईथर एस्टर। सेलुलोज एस्टरहरू जुन वास्तवमा व्यावसायिक रूपमा प्रयोग गरिन्छ: सेलुलोज नाइट्रेट, सेलुलोज एसीटेट, सेलुलोज एसीटेट ब्यूटीरेट र सेलुलोज xanthate। सेल्युलोज ईथरहरू समावेश छन्: मिथाइल सेलुलोज, कार्बोक्साइमिथाइल सेलुलोज, इथाइल सेलुलोज, हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोज, साइनोइथाइल सेलुलोज, हाइड्रोक्साइप्रोपाइल सेलुलोज र हाइड्रोक्साइप्रोपाइल मिथाइल सेलुलोज। थप रूपमा, त्यहाँ एस्टर ईथर मिश्रित डेरिवेटिभहरू छन्।

गुण र प्रयोगहरू प्रतिस्थापन अभिकर्मक र प्रक्रिया डिजाइनको चयन मार्फत, उत्पादनलाई पानीमा भंग गर्न सकिन्छ, क्षारको घोल वा जैविक विलायकलाई पातलो बनाउन सकिन्छ, वा थर्मोप्लास्टिक गुणहरू छन्, र रासायनिक फाइबर, फिल्महरू, फिल्म आधारहरू, प्लास्टिकहरू, इन्सुलेटहरू निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। सामग्री, कोटिंग्स, स्लरी, पोलिमेरिक डिस्पर्सेन्ट, खाना additives र दैनिक रासायनिक उत्पादनहरू। सेल्युलोज डेरिभेटिभका गुणहरू प्रतिस्थापन गरिएको ग्लुकोज समूहमा तीन हाइड्रोक्सिल समूहहरूको डिग्री, र म्याक्रोमोलेक्युलर चेनमा प्रतिस्थापकहरूको वितरणको प्रकृतिसँग सम्बन्धित छन्। प्रतिक्रियाको अनियमितताको कारण, समान रूपमा प्रतिस्थापित उत्पादन बाहेक जब सबै तीन हाइड्रोक्सिल समूहहरू प्रतिस्थापित हुन्छन् (DS 3), अन्य अवस्थामा (सजातीय प्रतिक्रिया वा विषम प्रतिक्रिया), निम्न तीन भिन्न प्रतिस्थापन स्थितिहरू प्राप्त हुन्छन्: मिश्रित उत्पादनहरू unsubstituted glucosyl समूहहरू: ① monosubstituted (DS 1, C, C वा C स्थिति प्रतिस्थापित छ, संरचनात्मक सूत्र सेल्युलोज हेर्नुहोस्); ② अवरुद्ध (DS 2, C, C, C, C वा C, C स्थानहरू प्रतिस्थापित छन्); ③ पूर्ण प्रतिस्थापन (DS 3 हो)। त्यसकारण, एउटै प्रतिस्थापन मानको साथ एउटै सेल्युलोज व्युत्पन्नको गुणहरू पनि धेरै फरक हुन सक्छन्। उदाहरणका लागि, 2 को DS मा सीधा एस्टेरिफाइड सेल्युलोज डायसेटेट एसीटोनमा अघुलनशील हुन्छ, तर पूर्ण रूपमा एस्टेरिफाइड सेल्युलोज ट्राइएसीटेटको सेपोनिफिकेशनद्वारा प्राप्त सेल्युलोज डायसेटेट एसीटोनमा पूर्ण रूपमा विघटन गर्न सकिन्छ। प्रतिस्थापनको यो विषमता सेल्युलोज एस्टर र ईथरिफिकेशन प्रतिक्रियाहरूको आधारभूत नियमहरूसँग सम्बन्धित छ।

सेल्युलोज अणुमा सेल्युलोज एस्टेरिफिकेशन र ईथरिफिकेशन प्रतिक्रियाको आधारभूत नियम, ग्लुकोज समूहमा तीन हाइड्रोक्सिल समूहहरूको स्थिति फरक छ, र छेउछाउको प्रतिस्थापन र स्टेरिक अवरोधको प्रभाव पनि फरक छ। तीन हाइड्रोक्सिल समूहहरूको सापेक्ष अम्लता र पृथक्करणको डिग्री निम्न हुन्: C>C>C। जब ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया क्षारीय माध्यममा गरिन्छ, सी हाइड्रोक्सिल समूहले पहिले प्रतिक्रिया गर्छ, त्यसपछि सी हाइड्रोक्सिल समूह, र अन्तमा सी प्राथमिक हाइड्रोक्सिल समूह। जब एस्टेरिफिकेशन प्रतिक्रिया अम्लीय माध्यममा गरिन्छ, प्रत्येक हाइड्रोक्सिल समूहको प्रतिक्रियाको कठिनाई इथरिफिकेशन प्रतिक्रियाको क्रमको विपरीत हुन्छ। भारी प्रतिस्थापन अभिकर्मकको साथ प्रतिक्रिया गर्दा, स्टेरिक अवरोध प्रभावले महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ, र सानो स्टेरिक अवरोध प्रभावको साथ C हाइड्रोक्सिल समूह C र C हाइड्रोक्सिल समूहहरू भन्दा प्रतिक्रिया गर्न सजिलो हुन्छ।

सेल्युलोज एक क्रिस्टलीय प्राकृतिक बहुलक हो। धेरै जसो एस्टेरिफिकेशन र ईथेरिफिकेशन प्रतिक्रियाहरू विषम प्रतिक्रियाहरू हुन् जब सेल्युलोज ठोस रहन्छ। सेल्युलोज फाइबरमा प्रतिक्रिया अभिकर्मकहरूको प्रसार अवस्थालाई पहुँच भनिन्छ। क्रिस्टलीय क्षेत्रको अन्तरआण्विक व्यवस्था कडा रूपमा व्यवस्थित गरिएको छ, र अभिकर्मक केवल क्रिस्टलीय सतहमा फैलाउन सक्छ। अमोर्फस क्षेत्रमा अन्तरआणविक व्यवस्था ढीला छ, र त्यहाँ धेरै मुक्त हाइड्रोक्सिल समूहहरू छन् जुन अभिकर्मकहरूसँग सम्पर्क गर्न सजिलो छ, उच्च पहुँच र सजिलो प्रतिक्रियाको साथ। सामान्यतया, उच्च स्फटिकता र ठूला क्रिस्टल साइज भएका कच्चा पदार्थहरू कम स्फटिकता र सानो क्रिस्टल आकार भएका कच्चा पदार्थहरू जत्तिकै प्रतिक्रिया दिन सजिलो हुँदैन। तर यो पूर्णतया सत्य होइन, उदाहरणका लागि, कम स्फटिक र सानो स्फटिकता भएका ड्राई भिस्कोज फाइबरको एसिटिलेशन दर उच्च स्फटिकता र ठूलो स्फटिकता भएको कपास फाइबरको तुलनामा धेरै कम छ। यो किनभने केही हाइड्रोजन बन्धन बिन्दुहरू सुकाउने प्रक्रियाको क्रममा छेउछाउका पोलिमरहरू बीच उत्पन्न हुन्छन्, जसले अभिकर्मकहरूको प्रसारमा बाधा पुर्‍याउँछ। यदि भिजेको सेल्युलोज कच्चा पदार्थमा रहेको आर्द्रतालाई ठूलो जैविक विलायक (जस्तै एसिटिक एसिड, बेन्जिन, पाइरिडाइन) द्वारा प्रतिस्थापन गरी सुकाइयो भने, यसको प्रतिक्रियाशीलता धेरै सुधार हुनेछ, किनभने सुकाउँदा विलायकलाई पूर्ण रूपमा बाहिर निकाल्न सक्दैन, र केही ठूला हुन्छन्। अणुहरू सेल्युलोज कच्चा मालको "प्वाल" मा फसेका छन्, तथाकथित निहित सेल्युलोज बनाउँछन्। सूजन द्वारा बढाइएको दूरी पुन: प्राप्त गर्न सजिलो छैन, जुन अभिकर्मकहरूको प्रसारको लागि अनुकूल छ, र प्रतिक्रियाको दर र एकरूपतालाई बढावा दिन्छ। यस कारणका लागि, विभिन्न सेल्युलोज डेरिभेटिभहरूको उत्पादन प्रक्रियामा, सम्बन्धित सूजन उपचार हुनुपर्छ। सामान्यतया पानी, अम्ल वा क्षारीय घोलको एक निश्चित एकाग्रतालाई सुन्निने कारकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। थप रूपमा, एउटै भौतिक र रासायनिक संकेतकहरूसँग घुलनशील पल्पको रासायनिक प्रतिक्रियाको कठिनाई प्रायः धेरै फरक हुन्छ, जुन विभिन्न प्रकारका बिरुवाहरू वा एउटै बिरुवामा विभिन्न जैव रासायनिक र संरचनात्मक कार्यहरू भएका कोशिकाहरूको मोर्फोलॉजिकल कारकहरूले गर्दा हुन्छ। को। बिरुवाको फाइबरको बाहिरी तहको प्राथमिक पर्खालले अभिकर्मकहरूको प्रवेशमा बाधा पुर्‍याउँछ र रासायनिक प्रतिक्रियाहरूलाई रोक्छ, त्यसैले राम्रो प्रतिक्रियाशीलताको साथ पल्प पल्प प्राप्त गर्न प्राथमिक पर्खाललाई नष्ट गर्न पल्पिंग प्रक्रियामा प्राय: समान अवस्थाहरू प्रयोग गर्न आवश्यक हुन्छ। उदाहरणका लागि, ब्यागास पल्प भिस्कोस पल्पको उत्पादनमा कमजोर प्रतिक्रियाशीलता भएको कच्चा पदार्थ हो। भिस्कोज (सेलुलोज xanthate अल्काली घोल) तयार गर्दा, कपास लिन्टर पल्प र काठको पल्प भन्दा बढी कार्बन डाइसल्फाइड खपत हुन्छ। निस्पंदन दर अन्य पल्प संग तयार भिस्कोस को भन्दा कम छ। यसको कारणले गर्दा उखुको फाइबर कोशिकाको प्राथमिक पर्खाललाई पल्पिङ गर्दा र परम्परागत विधिद्वारा क्षार सेल्युलोज तयार गर्दा राम्ररी क्षति नपुगेको हुनाले पहेँलो प्रतिक्रियामा कठिनाइ हुन्छ।

प्रि-हाइड्रोलाइज्ड क्षारीय ब्यागास पल्प फाइबरहरू] र चित्र 2 [क्षार गर्भाधान पछि ब्यागास पल्प फाइबर] पूर्व-हाइड्रोलाइज्ड क्षारीय प्रक्रिया र परम्परागत क्षारीय गर्भाधान पछि क्रमशः ब्यागास पल्प फाइबरको सतहको इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप स्क्यानिंग छविहरू हुन्, पहिले अझै पनि देख्न सकिन्छ। खाली खाडलहरू; पछिल्ला मा, यद्यपि क्षारको घोल सुन्निने कारण खाडलहरू गायब हुन्छन्, प्राथमिक पर्खालले अझै पनि सम्पूर्ण फाइबरलाई ढाक्छ। यदि "दोस्रो गर्भाधान" (सामान्य गर्भाधान पछि ठूलो सुन्निने प्रभावको साथ पातलो क्षारको घोलको साथ दोस्रो गर्भाधान) वा डिप-ग्राइन्डिंग (मेकानिकल ग्राइन्डिंगको साथ संयुक्त गर्भाधान) प्रक्रिया, पहेंलो प्रतिक्रिया सजिलै अगाडि बढ्न सक्छ, भिस्कोस फिल्टरेशन दर। उल्लेखनीय सुधार भएको छ। यो किनभने माथिका दुवै विधिहरूले प्राथमिक पर्खाललाई खोल्न सक्छ, अपेक्षाकृत सजिलो प्रतिक्रियाको भित्री तहलाई पर्दाफास गर्न सक्छ, जुन अभिकर्मकहरूको प्रवेशको लागि अनुकूल छ र प्रतिक्रिया कार्यसम्पादनमा सुधार गर्दछ (चित्र 3 [बगासे पल्प फाइबरको माध्यमिक गर्भाधान। ], चित्र। बगास पल्प फाइबरहरू पीस्दै])।

हालैका वर्षहरूमा, सेलुलोजलाई प्रत्यक्ष रूपमा विघटन गर्न सक्ने गैर-जलीय विलायक प्रणालीहरू देखा परेका छन्। जस्तै dimethylformamide र NO, डाइमिथाइल सल्फोक्साइड र paraformaldehyde, र अन्य मिश्रित विलायक, आदि, सेल्युलोज एक समान प्रतिक्रिया गुजर्न सक्षम बनाउँछ। यद्यपि, चरण बाहिरका प्रतिक्रियाहरूको माथि उल्लिखित केही नियमहरू अब लागू हुँदैनन्। उदाहरणका लागि, एसीटोनमा घुलनशील सेलुलोज डाइसेटेट तयार गर्दा, सेलुलोज ट्राइसेटेटको हाइड्रोलाइसिस गर्न आवश्यक छैन, तर DS 2 नभएसम्म सीधा एस्टेरिफाइड गर्न सकिन्छ।