In water oplosbare cellulose-etherderivaten

Het verknopingsmechanisme, de route en de eigenschappen van verschillende soorten verknopingsmiddelen en in water oplosbare cellulose-ether werden geïntroduceerd. Door middel van verknopingsmodificatie kunnen de viscositeit, reologische eigenschappen, oplosbaarheid en mechanische eigenschappen van in water oplosbare cellulose-ether aanzienlijk worden verbeterd, om zo de toepassingsprestaties ervan te verbeteren. Volgens de chemische structuur en eigenschappen van verschillende crosslinkers werden de soorten cellulose-ether-verknopingsmodificatiereacties samengevat en werden de ontwikkelingsrichtingen van verschillende crosslinkers in verschillende toepassingsgebieden van cellulose-ether samengevat. Gezien de uitstekende prestaties van in water oplosbare cellulose-ether gemodificeerd door verknoping en de weinige onderzoeken in binnen- en buitenland, heeft de toekomstige verknopingsmodificatie van cellulose-ether ruime ontwikkelingsperspectieven. Dit is ter referentie van relevante onderzoekers en productiebedrijven.
Trefwoorden: crosslinkende modificatie; Cellulose-ether; Chemische structuur; Oplosbaarheid; Applicatieprestaties

Cellulose-ether vanwege zijn uitstekende prestaties, als verdikkingsmiddel, waterretentiemiddel, lijm, bindmiddel en dispergeermiddel, beschermend colloïd, stabilisator, suspensiemiddel, emulgator en filmvormer, veel gebruikt in coating, constructie, aardolie, dagelijkse chemicaliën, voedsel en medicijnen en andere industrieën. Cellulose-ether omvat voornamelijk methylcellulose,hydroxyethylcellulose,carboxymethylcellulose, ethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose en andere soorten gemengde ether. Cellulose-ether wordt gemaakt van katoenvezels of houtvezels door alkalisatie, verethering, wassen, centrifugeren, drogen, maalproces voorbereid, het gebruik van veretheringsmiddelen gebruikt over het algemeen gehalogeneerd alkaan of epoxyalkaan.
Bij het aanbrengen van wateroplosbare cellulose-ether is de kans echter groot dat u in een speciale omgeving terechtkomt, zoals hoge en lage temperaturen, een zuur-base-omgeving en een complexe ionische omgeving. Deze omgevingen zullen de verdikking, oplosbaarheid, waterretentie en adhesie veroorzaken. hechting, stabiele suspensie en emulgering van in water oplosbare cellulose-ether worden sterk beïnvloed en leiden zelfs tot het volledige verlies van de functionaliteit ervan.
Om de applicatieprestaties van cellulose-ether te verbeteren, is het noodzakelijk om een ​​verknopingsbehandeling uit te voeren, waarbij verschillende verknopingsmiddelen worden gebruikt; de productprestaties zijn anders. Gebaseerd op de studie van verschillende soorten verknopingsmiddelen en hun verknopingsmethoden, gecombineerd met de verknopingstechnologie in het industriële productieproces, bespreekt dit artikel de verknoping van cellulose-ether met verschillende soorten verknopingsmiddelen, en biedt het referentie voor de verknopingsmodificatie van cellulose-ether. .

1. Structuur en verknopingsprincipe van cellulose-ether

Cellulose-etheris een soort cellulosederivaten, die worden gesynthetiseerd door ethersubstitutiereactie van drie alcoholhydroxylgroepen op natuurlijke cellulosemoleculen en gehalogeneerd alkaan of epoxide-alkaan. Vanwege het verschil in substituenten zijn de structuur en eigenschappen van cellulose-ether verschillend. De verknopingsreactie van cellulose-ether omvat voornamelijk verethering of verestering van de -OH (OH op de glucose-eenheidsring of de -OH op de substituent of de carboxyl op de substituent) en het verknopingsmiddel met binaire of meerdere functionele groepen, zodat twee of meer cellulose-ethermoleculen zijn met elkaar verbonden om een ​​multidimensionale ruimtelijke netwerkstructuur te vormen. Dat is verknoopte cellulose-ether.
In het algemeen kunnen cellulose-ether en verknopingsmiddel van een waterige oplossing die meer -OH bevat, zoals HEC, HPMC, HEMC, MC en CMC, veretherd of veresterd verknoopt worden. Omdat CMC carbonzuurionen bevat, kunnen de functionele groepen in het verknopingsmiddel worden veresterd en verknoopt met carbonzuurionen.
Na de reactie van -OH of -COO- in cellulose-ethermolecuul met verknopingsmiddel, als gevolg van de vermindering van het gehalte aan in water oplosbare groepen en de vorming van een multidimensionale netwerkstructuur in oplossing, de oplosbaarheid, reologie en mechanische eigenschappen ervan zal worden veranderd. Door verschillende verknopingsmiddelen te gebruiken om met cellulose-ether te reageren, zullen de applicatieprestaties van cellulose-ether worden verbeterd. Er werd cellulose-ether geschikt voor industriële toepassing bereid.

2. Soorten verknopingsmiddelen

2.1 Aldehyden-verknopingsmiddelen
Aldehydeverknopingsmiddelen verwijzen naar organische verbindingen die een aldehydegroep (-CHO) bevatten, die chemisch actief zijn en kunnen reageren met hydroxyl, ammoniak, amide en andere verbindingen. Aldehydeverknopingsmiddelen die worden gebruikt voor cellulose en zijn derivaten omvatten formaldehyde, glyoxal, glutaaraldehyde, glyceraldehyde, enz. De aldehydegroep kan gemakkelijk reageren met twee -OH om acetalen te vormen onder zwak zure omstandigheden, en de reactie is omkeerbaar. De gebruikelijke cellulose-ethers gemodificeerd door aldehyden-verknopingsmiddelen zijn HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC en andere waterige cellulose-ethers.
Een enkele aldehydegroep is verknoopt met twee hydroxylgroepen op de moleculaire keten van cellulose-ether, en de cellulose-ethermoleculen zijn verbonden door de vorming van acetalen, waardoor een netwerkruimtestructuur wordt gevormd, om de oplosbaarheid ervan te veranderen. Door de vrije -OH-reactie tussen aldehyde-vernettingsmiddel en cellulose-ether wordt de hoeveelheid moleculaire hydrofiele groepen verminderd, wat resulteert in een slechte wateroplosbaarheid van het product. Daarom kan een matige verknoping van cellulose-ether, door de hoeveelheid verknopingsmiddel te regelen, de hydratatietijd vertragen en voorkomen dat het product te snel oplost in een waterige oplossing, wat resulteert in lokale agglomeratie.
Het effect van aldehyde-verknopende cellulose-ether hangt in het algemeen af ​​van de hoeveelheid aldehyde, de pH, de uniformiteit van de verknopingsreactie, de verknopingstijd en de temperatuur. Een te hoge of te lage verknopingstemperatuur en pH zullen onomkeerbare verknoping veroorzaken als gevolg van het hemiacetaal in acetaal, wat ertoe zal leiden dat cellulose-ether volledig onoplosbaar is in water. De hoeveelheid aldehyde en de uniformiteit van de verknopingsreactie hebben rechtstreeks invloed op de verknopingsgraad van cellulose-ether.
Formaldehyde wordt minder gebruikt voor het verknopen van cellulose-ether vanwege de hoge toxiciteit en hoge vluchtigheid ervan. In het verleden werd formaldehyde meer gebruikt op het gebied van coatings, lijmen en textiel, en nu wordt het geleidelijk vervangen door niet-formaldehyde-vernettingsmiddelen met een lage toxiciteit. Het verknopingseffect van glutaaraldehyde is beter dan dat van glyoxal, maar het heeft een sterke doordringende geur en de prijs van glutaaraldehyde is relatief hoog. Over het algemeen wordt glyoxal in de industrie gewoonlijk gebruikt om in water oplosbare cellulose-ether te verknopen om de oplosbaarheid van producten te verbeteren. Over het algemeen kunnen bij kamertemperatuur pH 5 ~ 7 zwakke zure omstandigheden een verknopingsreactie worden uitgevoerd. Na verknoping zullen de hydratatietijd en volledige hydratatietijd van cellulose-ether langer worden en zal het agglomeratieverschijnsel verzwakt worden. Vergeleken met niet-verknopende producten is de oplosbaarheid van cellulose-ether beter en zullen er geen onopgeloste producten in de oplossing aanwezig zijn, wat bevorderlijk is voor industriële toepassing. Toen Zhang Shuangjian hydroxypropylmethylcellulose bereidde, werd het verknopingsmiddel glyoxal vóór het drogen besproeid om de instant-hydroxypropylmethylcellulose te verkrijgen met een dispersie van 100%, die niet aan elkaar plakte tijdens het oplossen en een snelle dispersie en oplossing had, wat de bundeling in de praktijk oploste. toepassing en breidde het toepassingsgebied uit.
In de alkalische omstandigheden zal het omkeerbare proces van het vormen van acetaal worden verbroken, zal de hydratatietijd van het product worden verkort en zullen de oploseigenschappen van cellulose-ether zonder verknoping worden hersteld. Tijdens de bereiding en productie van cellulose-ether wordt de verknopingsreactie van aldehyden gewoonlijk uitgevoerd na het veretheringsreactieproces, hetzij in de vloeibare fase van het wasproces, hetzij in de vaste fase na centrifugeren. In het algemeen is de uniformiteit van de verknopingsreactie bij het wasproces goed, maar het verknopingseffect is slecht. Vanwege de beperkingen van technische apparatuur is de uniformiteit van de verknoping in de vaste fase echter slecht, maar is het verknopingseffect relatief beter en is de gebruikte hoeveelheid verknopingsmiddel relatief klein.
Aldehyden verknopingsmiddelen gemodificeerde wateroplosbare cellulose-ether, naast het verbeteren van de oplosbaarheid, zijn er ook rapporten die kunnen worden gebruikt om de mechanische eigenschappen, viscositeitsstabiliteit en andere eigenschappen te verbeteren. Peng Zhang gebruikte bijvoorbeeld glyoxal om te verknopen met HEC, en onderzocht de invloed van de concentratie van het verknopingsmiddel, de pH van de verknoping en de verknopingstemperatuur op de natte sterkte van HEC. De resultaten laten zien dat onder de optimale verknopingscondities de natte sterkte van HEC-vezel na verknoping met 41,5% wordt verhoogd en dat de prestaties ervan aanzienlijk worden verbeterd. Zhang Jin gebruikte wateroplosbare fenolhars, glutaaraldehyde en trichlooraceetaldehyde om CMC te verknopen. Door de eigenschappen te vergelijken had de oplossing van in water oplosbare, met fenolhars verknoopte CMC de minste viscositeitsverlaging na behandeling bij hoge temperatuur, dat wil zeggen de beste temperatuurbestendigheid.
2.2 Carbonzuurverknopingsmiddelen
Carbonzuurverknopingsmiddelen verwijzen naar polycarbonzuurverbindingen, waaronder hoofdzakelijk barnsteenzuur, appelzuur, wijnsteenzuur, citroenzuur en andere binaire of polycarbonzuren. Carbonzuurvernetters werden voor het eerst gebruikt bij het verknopen van weefselvezels om hun gladheid te verbeteren. Het verknopingsmechanisme is als volgt: de carboxylgroep reageert met de hydroxylgroep van het cellulosemolecuul om veresterde verknoopte cellulose-ether te produceren. Welch en Yang et al. waren de eersten die het verknopingsmechanisme van carbonzuurverknopers bestudeerden. Het verknopingsproces was als volgt: onder bepaalde omstandigheden werden de twee aangrenzende carbonzuurgroepen in carbonzuurvernetters eerst gedehydrateerd om cyclisch anhydride te vormen, en het anhydride reageerde met OH in cellulosemoleculen om verknoopte cellulose-ether te vormen met een ruimtelijke netwerkstructuur.
Carbonzuurverknopingsmiddelen reageren in het algemeen met cellulose-ether die hydroxylsubstituenten bevat. Omdat carbonzuurverknopingsmiddelen in water oplosbaar en niet-toxisch zijn, zijn ze de afgelopen jaren op grote schaal gebruikt in de studie van hout, zetmeel, chitosan en cellulose.
Derivaten en andere natuurlijke polymeerveresteringsverknopingsmodificatie, om de prestaties van het toepassingsgebied te verbeteren.
Hu Hanchang et al. gebruikte natriumhypofosfietkatalysator om vier polycarbonzuren met verschillende moleculaire structuren aan te nemen: propaantricarbonzuur (PCA), 1,2,3, 4-butaantetracarbonzuur (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA) werden gebruikt om katoenen stoffen af ​​te werken. De resultaten toonden aan dat de cirkelvormige structuur van katoenen stof met polycarbonzuurafwerking een beter kreukherstelvermogen heeft. Cyclische polycarbonzuurmoleculen zijn potentieel effectieve verknopingsmiddelen vanwege hun grotere stijfheid en beter verknopingseffect dan ketencarbonzuurmoleculen.
Wang Jiwei et al. gebruikte het gemengde zuur van citroenzuur en azijnzuuranhydride om verestering en verknopingsmodificatie van zetmeel uit te voeren. Door de eigenschappen van waterresolutie en pasta-transparantie te testen, concludeerden ze dat veresterd verknoopt zetmeel een betere vries-dooistabiliteit, een lagere pasta-transparantie en een betere viscositeits-thermische stabiliteit had dan zetmeel.
Carbonzuurgroepen kunnen hun oplosbaarheid, biologische afbreekbaarheid en mechanische eigenschappen verbeteren na veresteringsverknopingsreactie met de actieve -OH in verschillende polymeren, en carbonzuurverbindingen hebben niet-toxische of laag-toxische eigenschappen, wat brede perspectieven biedt voor de verknopingsmodificatie van water- oplosbare cellulose-ether op het gebied van voedselkwaliteit, farmaceutische kwaliteit en coatings.
2.3 Epoxyverbindingsverknopingsmiddel
Epoxyvernettingsmiddel bevat twee of meer epoxygroepen, of epoxyverbindingen die actieve functionele groepen bevatten. Onder invloed van katalysatoren reageren epoxygroepen en functionele groepen met de -OH in organische verbindingen om macromoleculen met een netwerkstructuur te genereren. Daarom kan het worden gebruikt voor het verknopen van cellulose-ether.
De viscositeit en mechanische eigenschappen van cellulose-ether kunnen worden verbeterd door epoxyverknoping. Epoxiden werden voor het eerst gebruikt om textielvezels te behandelen en vertoonden een goed afwerkingseffect. Er zijn echter weinig rapporten over de verknopingsmodificatie van cellulose-ether door epoxiden. Hu Cheng et al. ontwikkelden een nieuwe multifunctionele crosslinker uit epoxyverbindingen: EPTA, die de natte elastische herstelhoek van echte zijden stoffen verbeterde van 200º vóór de behandeling tot 280º. Bovendien verhoogde de positieve lading van de crosslinker de verfsnelheid en absorptiesnelheid van echte zijden stoffen tot zure kleurstoffen aanzienlijk. Het verknopingsmiddel van epoxyverbindingen dat wordt gebruikt door Chen Xiaohui et al. : polyethyleenglycoldiglycidylether (PGDE) is verknoopt met gelatine. Na verknoping heeft gelatinehydrogel uitstekende elastische herstelprestaties, met het hoogste elastische herstelpercentage tot 98,03%. Gebaseerd op de studies over de verknopende modificatie van natuurlijke polymeren zoals stof en gelatine door centrale oxiden in de literatuur, heeft de verknopende modificatie van cellulose-ether met epoxiden ook een veelbelovend vooruitzicht.
Epichloorhydrine (ook bekend als epichloorhydrine) is een veelgebruikt verknopingsmiddel voor de behandeling van natuurlijke polymeermaterialen die -OH, -NH2 en andere actieve groepen bevatten. Na verknoping met epichloorhydrine zullen de viscositeit, zuur- en alkalibestendigheid, temperatuurbestendigheid, zoutbestendigheid, schuifweerstand en mechanische eigenschappen van het materiaal worden verbeterd. Daarom heeft de toepassing van epichloorhydrine bij het verknopen van cellulose-ether een grote onderzoeksbelang. Su Maoyao maakte bijvoorbeeld een sterk adsorberend materiaal door gebruik te maken van met epichloorhydrine verknoopte CMC. Hij besprak de invloed van de materiaalstructuur, de mate van substitutie en de mate van verknoping op de adsorptie-eigenschappen, en ontdekte dat de waterretentiewaarde (WRV) en de pekelretentiewaarde (SRV) van het product gemaakt met ongeveer 3% verknopingsmiddel met 26% toenamen. keer en 17 keer, respectievelijk. Toen Ding Changguang et al. bereid extreem viskeuze carboxymethylcellulose, epichloorhydrine werd na verethering toegevoegd voor verknoping. Ter vergelijking: de viscositeit van het verknoopte product was tot 51% hoger dan die van het niet-verknoopte product.
2.4 Boorzuurverknopingsmiddelen
Tot de boorzuurverknopingsmiddelen behoren hoofdzakelijk boorzuur, borax, boraat, organoboraat en andere boraatbevattende verknopingsmiddelen. Algemeen wordt aangenomen dat het verknopingsmechanisme is dat boorzuur (H3BO3) of boraat (B4O72-) tetrahydroxyboraation (B(OH)4-) vormt in de oplossing en vervolgens uitdroogt met de -Oh in de verbinding. Vorm een ​​verknoopte verbinding met een netwerkstructuur.
Boorzuurvernetters worden veel gebruikt als hulpmiddelen in de geneeskunde, glas, keramiek, aardolie en andere gebieden. De mechanische sterkte van het materiaal dat is behandeld met boorzuurvernettingsmiddel zal worden verbeterd en het kan worden gebruikt voor het verknopen van cellulose-ether, om de prestaties ervan te verbeteren.
In de jaren zestig was anorganisch boor (borax, boorzuur en natriumtetraboraat, enz.) het belangrijkste verknopingsmiddel dat werd gebruikt bij de ontwikkeling van breekvloeistof op waterbasis van olie- en gasvelden. Borax was het eerste gebruikte verknopingsmiddel. Vanwege de tekortkomingen van anorganisch boor, zoals een korte verknopingstijd en een slechte temperatuurbestendigheid, is de ontwikkeling van een organoboor-verknopingsmiddel een hotspot voor onderzoek geworden. Het onderzoek naar organoboor begon in de jaren negentig. Vanwege de eigenschappen van hoge temperatuurbestendigheid, gemakkelijk te breken lijm, regelbare vertraagde verknoping, enz., Heeft organoboor een goed toepassingseffect bereikt bij het breken van olie- en gasvelden. Liu Ji et al. ontwikkelde een polymeer verknopingsmiddel dat de fenylboorzuurgroep bevat, het verknopingsmiddel gemengd met acrylzuur en polyolpolymeer met succinimide-estergroepreactie, de resulterende biologische lijm heeft uitstekende uitgebreide prestaties, kan goede hechting en mechanische eigenschappen vertonen in een vochtige omgeving, en kan eenvoudiger hechting. Yang Yang et al. produceerde een tegen hoge temperaturen bestand zirkoniumboriumverknopingsmiddel, dat werd gebruikt om de guanidinegelbasisvloeistof van breekvloeistof te verknopen, en verbeterde de temperatuur en schuifweerstand van de breekvloeistof na verknopingsbehandeling aanzienlijk. Er is melding gemaakt van de modificatie van carboxymethylcellulose-ether door boorzuurverknopingsmiddel in boorvloeistof uit aardolie. Vanwege zijn speciale structuur kan het worden gebruikt in de geneeskunde en de bouw
Verknoping van cellulose-ether in de bouw, coating en andere gebieden.
2.5 Fosfideverknopingsmiddel
Fosfatenverknopingsmiddelen omvatten voornamelijk fosfortrichlooroxy (fosfoacylchloride), natriumtrimetafosfaat, natriumtripolyfosfaat, enz. Het verknopingsmechanisme is dat PO-binding of P-Cl-binding wordt veresterd met de moleculaire -OH in waterige oplossing om difosfaat te produceren, waardoor een netwerkstructuur wordt gevormd. .
Fosfide-vernettingsmiddel vanwege niet-toxische of lage toxiciteit, veel gebruikt in voedsel, medicijnen, polymeermateriaal, verknopingsmodificatie, zoals zetmeel, chitosan en andere natuurlijke polymeerverknopingsbehandelingen. De resultaten laten zien dat de gelatiniserings- en zweleigenschappen van zetmeel aanzienlijk kunnen worden veranderd door een kleine hoeveelheid fosfideverknopingsmiddel toe te voegen. Na het verknopen van het zetmeel neemt de verstijfselingstemperatuur toe, verbetert de stabiliteit van de pasta, is de zuurbestendigheid beter dan die van het oorspronkelijke zetmeel en neemt de filmsterkte toe.
Er zijn ook veel onderzoeken naar de verknoping van chitosan met fosfideverknopingsmiddel, wat de mechanische sterkte, chemische stabiliteit en andere eigenschappen ervan kan verbeteren. Momenteel zijn er geen rapporten over het gebruik van fosfideverknopingsmiddel voor de verknopingsbehandeling met cellulose-ether. Omdat cellulose-ether en zetmeel, chitosan en andere natuurlijke polymeren actievere -OH bevatten, en fosfide-verknopingsmiddel niet-toxische of lage toxiciteitsfysiologische eigenschappen heeft, heeft de toepassing ervan in onderzoek naar verknoping van cellulose-ether ook potentiële perspectieven. Zoals CMC dat in voedsel wordt gebruikt, kan tandpasta-kwaliteit met modificatie van fosfide-verknopingsmiddel de verdikkende, reologische eigenschappen ervan verbeteren. MC, HPMC en HEC die in de geneeskunde worden gebruikt, kunnen worden verbeterd door middel van fosfide-verknopingsmiddel.
2.6 Andere verknopingsmiddelen
De bovengenoemde aldehyden, epoxiden en cellulose-etherverknoping behoren tot veretheringsverknoping, carbonzuur, boorzuur en fosfidevernettingsmiddel behoren tot veresteringverknoping. Bovendien omvatten de verknopingsmiddelen die worden gebruikt voor het verknopen van cellulose-ether ook isocyanaatverbindingen, stikstofhydroxymethylverbindingen, sulfhydrylverbindingen, metaalverknopingsmiddelen, organosiliciumverknopingsmiddelen, enz. De gemeenschappelijke kenmerken van de moleculaire structuur ervan zijn dat het molecuul meerdere functionele groepen bevat die gemakkelijk te reageren met -OH, en kan na verknoping een multidimensionale netwerkstructuur vormen. De eigenschappen van verknopingsproducten houden verband met het type verknopingsmiddel, de mate van verknoping en de verknopingsomstandigheden.
Badit · Pabin · Condu et al. gebruikte tolueendiisocyanaat (TDI) om methylcellulose te verknopen. Na verknoping nam de glasovergangstemperatuur (Tg) toe met de toename van het percentage TDI, en verbeterde de stabiliteit van de waterige oplossing ervan. TDI wordt ook vaak gebruikt voor verknopingsmodificatie in lijmen, coatings en andere gebieden. Na wijziging zullen de kleefeigenschappen, temperatuurbestendigheid en waterbestendigheid van de film worden verbeterd. Daarom kan TDI de prestaties verbeteren van cellulose-ether die wordt gebruikt in de constructie, coatings en lijmen door middel van verknopingsmodificatie.
Disulfide-verknopingstechnologie wordt veel gebruikt bij de modificatie van medische materialen en heeft een zekere onderzoekswaarde voor de verknoping van cellulose-etherproducten op het gebied van de geneeskunde. Shu Shujun et al. koppelde β-cyclodextrine aan silica-microsferen, verknoopt gemercaptoyleerd chitosan en glucaan door een gradiënt-omhulsellaag, en verwijderde silica-microsferen om disulfide-verknoopte nanocapses te verkrijgen, die goede stabiliteit vertoonden bij gesimuleerde fysiologische pH.
Metaalverknopingsmiddelen zijn voornamelijk anorganische en organische verbindingen met hoge metaalionen zoals Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) en Fe(III). Hoogmetaalionen worden gepolymeriseerd om meerkernige hydroxylbrugionen te vormen door hydratatie, hydrolyse en hydroxylbrug. Algemeen wordt aangenomen dat de verknoping van metaalionen met een hoge valentie voornamelijk plaatsvindt via hydroxylbrugvormende ionen met meerdere kernen, die gemakkelijk te combineren zijn met carbonzuurgroepen om polymeren met een multidimensionale ruimtelijke structuur te vormen. Xu Kai et al. bestudeerde de reologische eigenschappen van Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) en Fe(III) serie dure metaal verknoopte carboxymethylhydroxypropylcellulose (CMHPC) en de thermische stabiliteit, filtratieverlies , zweefzandcapaciteit, lijmbreekresten en zoutverdraagzaamheid na applicatie. De resultaten toonden aan dat het metaalvernettingsmiddel de eigenschappen heeft die vereist zijn voor het cementeermiddel van breekvloeistof voor olieputten.

3. Prestatieverbetering en technische ontwikkeling van cellulose-ether door middel van crosslinking-modificatie

3.1 Verf en constructie
Cellulose-ether, voornamelijk HEC, HPMC, HEMC en MC, worden meer gebruikt op het gebied van constructie, coating, dit soort cellulose-ether moet een goede waterbestendigheid, verdikking, zout- en temperatuurbestendigheid, schuifweerstand hebben, vaak gebruikt in cementmortel, latexverf , keramische tegellijm, buitenmuurverf, lak enzovoort. Vanwege de opbouw moeten de coatingveldvereisten van materialen een goede mechanische sterkte en stabiliteit hebben. Kies in het algemeen een vernettingsmiddel van het veretheringstype voor verknopingsmodificatie van cellulose-ether, zoals het gebruik van epoxy-gehalogeneerd alkaan, boorzuurvernettingsmiddel voor de verknoping ervan, kan het product verbeteren viscositeit, zout- en temperatuurbestendigheid, schuifweerstand en mechanische eigenschappen.
3.2 Gebieden van geneeskunde, voeding en dagelijkse chemicaliën
MC, HPMC en CMC in wateroplosbare cellulose-ether worden vaak gebruikt in farmaceutische coatingmaterialen, farmaceutische additieven met langzame afgifte en vloeibare farmaceutische verdikkingsmiddelen en emulsiestabilisatoren. CMC kan ook worden gebruikt als emulgator en verdikkingsmiddel in yoghurt, zuivelproducten en tandpasta. HEC en MC worden op het dagelijkse chemische gebied gebruikt om te verdikken, verspreiden en homogeniseren. Omdat het gebied van de geneeskunde, de voeding en de dagelijkse chemische kwaliteit materialen nodig heeft die veilig en niet-giftig zijn, kunnen daarom voor dit soort cellulose-ether fosforzuur, carbonzuurverknopingsmiddel, sulfhydrylverknopingsmiddel, enz. worden gebruikt, na verknopingsmodificatie. verbeter de viscositeit van het product, de biologische stabiliteit en andere eigenschappen.
HEC wordt zelden gebruikt op het gebied van geneeskunde en voeding, maar omdat HEC een niet-ionische cellulose-ether is met een sterke oplosbaarheid, heeft het zijn unieke voordelen ten opzichte van MC, HPMC en CMC. In de toekomst zal het worden verknoopt met veilige en niet-giftige verknopingsmiddelen, die een groot ontwikkelingspotentieel zullen hebben op het gebied van de geneeskunde en de voeding.
3.3 Olieboringen en productiegebieden
CMC en gecarboxyleerde cellulose-ether worden vaak gebruikt als industrieel boorspoelingsmiddel, vloeistofverliesmiddel en verdikkingsmiddel. Als niet-ionische cellulose-ether wordt HEC ook veel gebruikt op het gebied van olieboringen vanwege het goede verdikkende effect, het sterke zandophangingsvermogen en de stabiliteit, hittebestendigheid, hoog zoutgehalte, lage pijpleidingweerstand, minder vloeistofverlies, snel rubber brekend en laag residu. Momenteel wordt er meer onderzoek gedaan naar het gebruik van boorzuurverknopingsmiddelen en metaalverknopingsmiddelen om CMC te modificeren die worden gebruikt in olieboringen. Onderzoek naar niet-ionische cellulose-etherverknopingsmodificatie rapporteert minder, maar de hydrofobe modificatie van niet-ionische cellulose-ether, die significante viscositeit, temperatuur- en zoutbestendigheid en afschuifstabiliteit, goede dispersie en weerstand tegen biologische hydrolyse. Na te zijn verknoopt door boorzuur, metaal, epoxide, epoxy-gehalogeneerde alkanen en andere verknopingsmiddelen, heeft cellulose-ether die wordt gebruikt bij olieboringen en -productie de verdikking, zout- en temperatuurbestendigheid, stabiliteit enzovoort verbeterd, wat een groot toepassingsperspectief heeft in de toekomst.
3.4 Overige velden
Cellulose-ether vanwege verdikking, emulgering, filmvorming, colloïdale bescherming, vochtretentie, hechting, antigevoeligheid en andere uitstekende eigenschappen, op grotere schaal gebruikt, naast de bovengenoemde gebieden, ook gebruikt bij het maken van papier, keramiek, textielbedrukken en verven, polymerisatiereactie en andere velden. Volgens de vereisten van materiaaleigenschappen op verschillende gebieden kunnen verschillende verknopingsmiddelen worden gebruikt voor verknopingsmodificatie om aan de toepassingsvereisten te voldoen. In het algemeen kan verknoopte cellulose-ether in twee categorieën worden verdeeld: veretherde verknoopte cellulose-ether en veresterde verknoopte cellulose-ether. Aldehyden, epoxiden en andere verknopingsmiddelen reageren met de -Oh op cellulose-ether om een ​​ether-zuurstofbinding (-O-) te vormen, die tot de veretheringsverknopingsmiddelen behoort. Carbonzuur, fosfide, boorzuur en andere verknopingsmiddelen reageren met de -OH op cellulose-ether om esterbindingen te vormen, die behoren tot veresteringsverknopingsmiddelen. De carboxylgroep in CMC reageert met de -OH in het verknopingsmiddel om veresterde verknoopte cellulose-ether te produceren. Momenteel zijn er weinig onderzoeken naar dit soort verknopingsmodificatie, en er is nog steeds ruimte voor ontwikkeling in de toekomst. Omdat de stabiliteit van de etherbinding beter is dan die van de esterbinding, heeft verknoopte cellulose-ether van het ethertype een sterkere stabiliteit en mechanische eigenschappen. Afhankelijk van de verschillende toepassingsgebieden kan een geschikt verknopingsmiddel worden geselecteerd voor de verknopingsmodificatie van cellulose-ether, om producten te verkrijgen die voldoen aan de toepassingsbehoeften.

4. Conclusie

Momenteel gebruikt de industrie glyoxal om cellulose-ether te verknopen, om de oplostijd te vertragen en het probleem van productaankoeking tijdens het oplossen op te lossen. Glyoxal verknoopte cellulose-ether kan alleen de oplosbaarheid ervan veranderen, maar heeft geen duidelijke verbetering ten opzichte van andere eigenschappen. Momenteel wordt het gebruik van andere verknopingsmiddelen dan glyoxal voor de verknoping van cellulose-ether zelden onderzocht. Omdat cellulose-ether veel wordt gebruikt in olieboringen, de bouw, coating-, voedsel-, geneeskunde- en andere industrieën, spelen de oplosbaarheid, reologie en mechanische eigenschappen ervan een cruciale rol bij de toepassing ervan. Door middel van crosslinking-modificatie kan het de applicatieprestaties op verschillende gebieden verbeteren, om aan de applicatiebehoeften te voldoen. Carbonzuur, fosforzuur en boorzuur als verknopingsmiddel voor de verestering van cellulose-ether kunnen bijvoorbeeld de toepassingsprestaties ervan op het gebied van voeding en medicijnen verbeteren. Aldehyden kunnen vanwege hun fysiologische toxiciteit echter niet in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie worden gebruikt. Boorzuur en metaalverknopingsmiddelen zijn nuttig om de prestaties van olie- en gasbreekvloeistof te verbeteren na het verknopen van cellulose-ether die bij olieboringen wordt gebruikt. Andere alkylvernettingsmiddelen, zoals epichloorhydrine, kunnen de viscositeit, reologische eigenschappen en mechanische eigenschappen van cellulose-ether verbeteren. Met de voortdurende ontwikkeling van wetenschap en technologie worden de eisen van verschillende industrieën aan materiaaleigenschappen voortdurend verbeterd. Om aan de prestatie-eisen van cellulose-ether in verschillende toepassingsgebieden te voldoen, heeft het toekomstige onderzoek naar verknoping van cellulose-ether brede ontwikkelingsperspectieven.