Celluloseeter i papirindustrien

Denne artikkelen introduserer typene, tilberedningsmetoder, ytelsesegenskaper og påføringsstatus for celluloseetere i papirindustrien, presenterer noen nye varianter av celluloseetere med utviklingsutsikter, og diskuterer deres anvendelse og utviklingstrend i papirfremstilling.

Stikkord:cellulose eter; ytelse; papirindustrien

Cellulose er en naturlig polymerforbindelse, dens kjemiske struktur er et polysakkarid-makromolekyl med vannfriβ-glukose som basering, og hver basering har en primær hydroksylgruppe og en sekundær hydroksylgruppe. Gjennom sin kjemiske modifikasjon kan en rekke cellulosederivater oppnås. Fremstillingsmetoden for celluloseeter er å reagere cellulose med NaOH, deretter utføre foretringsreaksjon med forskjellige funksjonelle reaktanter som metylklorid, etylenoksid, propylenoksid, etc., og deretter vaske biproduktsaltet og litt cellulosenatrium for å oppnå produktet. Celluloseeter er et av de viktige derivatene av cellulose, som kan brukes mye i medisin og hygiene, daglig kjemisk industri, papirproduksjon, mat, medisin, konstruksjon, materialer og andre industrier. Utlandet har de siste årene lagt stor vekt på forskningen, og det er oppnådd mange prestasjoner innen anvendt grunnforskning, anvendte praktiske effekter og forberedelse. De siste årene har noen mennesker i Kina gradvis begynt å bli involvert i forskningen på dette aspektet, og har i utgangspunktet oppnådd noen resultater i produksjonspraksis. Derfor spiller utvikling og bruk av celluloseeter en svært viktig rolle i den omfattende utnyttelsen av fornybare biologiske ressurser og forbedring av papirkvalitet og ytelse. Det er en ny type tilsetningsstoffer for papirfremstilling som er verdt å utvikle.

1. Klassifisering og fremstillingsmetoder for celluloseetere

Klassifiseringen av celluloseetere er generelt delt inn i 4 kategorier i henhold til ionisitet.

1.1 Ikke-ionisk celluloseeter

Ikke-ionisk celluloseeter er hovedsakelig cellulosealkyleter, og fremstillingsmetoden er å reagere cellulose med NaOH, og deretter utføre foretringsreaksjon med forskjellige funksjonelle monomerer som monoklormetan, etylenoksid, propylenoksid, etc., og deretter oppnådd ved vasking biproduktet salt og cellulosenatrium, hovedsakelig inkludert metylcelluloseeter, metylhydroksyetylcelluloseeter, metylhydroksypropylcelluloseeter, hydroksyetylcelluloseeter, cyanoetylcelluloseeter og hydroksybutylcelluloseeter er mye brukt.

1.2 Anionisk celluloseeter

Anioniske celluloseetere er hovedsakelig natriumkarboksymetylcellulose og natriumkarboksymetylhydroksyetylcellulose. Fremstillingsmetoden er å reagere cellulose med NaOH og deretter utføre eter med kloreddiksyre, etylenoksid og propylenoksid. Kjemisk reaksjon, og deretter oppnådd ved å vaske biproduktet salt og natriumcellulose.

1.3 Kationisk celluloseeter

Kationisk celluloseetere inkluderer hovedsakelig 3-klor-2-hydroksypropyltrimetylammoniumklorid celluloseeter, som fremstilles ved å reagere cellulose med NaOH og deretter reagere med kationisk foretringsmiddel 3-klor-2-hydroksypropyltrimetylammoniumklorid eller foretringsreaksjon med etylenoksid og propylenoksid, og deretter oppnådd ved å vaske biproduktet salt og natriumcellulose.

1.4 Zwitterionisk celluloseeter

Molekylkjeden av zwitterionisk celluloseeter har både anioniske grupper og kationiske grupper. Dens fremstillingsmetode er å reagere cellulose med NaOH og deretter reagere med monokloreddiksyre og kationisk foretringsmiddel 3-klor-2-hydroksypropyl Trimetylammoniumklorid foretres, og oppnås deretter ved å vaske biproduktsaltet og natriumcellulosen.

2. Ytelse og egenskaper til celluloseeter

2.1 Filmdannelse og vedheft

Foretringen av celluloseeter har stor innflytelse på dens egenskaper og egenskaper, som løselighet, filmdannende evne, bindestyrke og saltmotstand. Celluloseeter har høy mekanisk styrke, fleksibilitet, varmebestandighet og kuldebestandighet, og har god kompatibilitet med forskjellige harpikser og myknere, og kan brukes til å lage plast, filmer, lakk, lim, lateks og medikamentbeleggmaterialer, etc.

2.2 Løselighet

Celluloseeter har god vannløselighet på grunn av eksistensen av polyhydroksylgrupper, og har forskjellig løsningsmiddelselektivitet for organiske løsningsmidler i henhold til forskjellige substituenter. Metylcellulose er løselig i kaldt vann, uløselig i varmt vann, og også løselig i noen løsemidler; metylhydroksyetylcellulose er løselig i kaldt vann, uløselig i varmt vann og organiske løsemidler. Men når den vandige løsningen av metylcellulose og metylhydroksyetylcellulose oppvarmes, vil metylcellulose og metylhydroksyetylcellulose utfelles. Metylcellulose utfelles ved 45-60°C°C, mens utfellingstemperaturen for blandet foretret metylhydroksyetylcellulose økes til 65-80°C. Når temperaturen senkes, løses bunnfallet opp igjen. Hydroksyetylcellulose og natriumkarboksymetylcellulose er løselige i vann ved enhver temperatur og uløselige i organiske løsemidler (med noen få unntak). Ved å utnytte denne egenskapen kan forskjellige oljeavstøtende midler og løselige filmmaterialer fremstilles.

2.3 Fortykning

Celluloseeter er oppløst i vann i form av kolloid, dens viskositet avhenger av graden av polymerisering av celluloseeter, og løsningen inneholder hydratiserte makromolekyler. På grunn av sammenfiltringen av makromolekyler, skiller strømningsoppførselen til løsninger seg fra den til newtonske væsker, men viser en oppførsel som endres med skjærkraft. På grunn av den makromolekylære strukturen til celluloseeter, øker viskositeten til løsningen raskt med økningen i konsentrasjonen og avtar raskt med økningen i temperaturen. I henhold til dens egenskaper kan celluloseetere som karboksymetylcellulose og hydroksyetylcellulose brukes som fortykningsmidler for daglige kjemikalier, vannholdende midler for papirbelegg og fortykningsmidler for arkitektoniske belegg.

2.4 Nedbrytbarhet

Når celluloseeter løses opp i vannfasen vil bakterier vokse, og vekst av bakterier vil føre til produksjon av enzymbakterier. Enzymet bryter de usubstituerte anhydroglukoseenhetsbindingene ved siden av celluloseeteren, og reduserer den relative molekylvekten til polymeren. Derfor, hvis den vandige celluloseeterløsningen skal lagres i lang tid, må konserveringsmidler tilsettes den, og visse antiseptiske tiltak bør tas selv for celluloseetere med antibakterielle egenskaper.

3. Anvendelse av celluloseeter i papirindustrien

3.1 Papirforsterkende middel

For eksempel kan CMC brukes som et fiberdispergeringsmiddel og et papirforsterkningsmiddel, som kan tilsettes massen. Siden natriumkarboksymetylcellulose har samme ladning som massen og fyllstoffpartiklene, kan det øke jevnheten til fiberen. Bindeeffekten mellom fibre kan forbedres, og fysiske indikatorer som strekkstyrke, sprengningsstyrke og papirjevnhet kan forbedres. Longzhu og andre bruker for eksempel 100 % bleket sulfitt-tremasse, 20 % talkum, 1 % dispergert kolofoniumlim, juster pH-verdien til 4,5 med aluminiumsulfat og bruker høyere viskositet CMC (viskositet 800~1200MPA.S) Graden av substitusjon er 0,6. Det kan sees at CMC kan forbedre tørrstyrken til papir og også forbedre limingsgraden.

3.2 Overflatelim

Natriumkarboksymetylcellulose kan brukes som et limingsmiddel for papiroverflate for å forbedre overflatestyrken til papir. Påføringseffekten kan øke overflatestyrken med ca. 10 % sammenlignet med dagens bruk av polyvinylalkohol og modifisert stivelseslimingsmiddel, og doseringen kan reduseres med ca. 30 %. Det er et meget lovende overflatelimingsmiddel for papirfremstilling, og denne serien av nye varianter bør aktivt utvikles. Kationisk celluloseeter har bedre overflatelimingsytelse enn kationisk stivelse. Det kan ikke bare forbedre overflatestyrken til papir, men også forbedre blekkabsorpsjonsytelsen til papir og øke fargingseffekten. Det er også et lovende overflatelimingsmiddel. Mo Lihuan og andre brukte natriumkarboksymetylcellulose og oksidert stivelse for å utføre overflatelimingstester på papir og papp. Resultatene viser at CMC har en ideell overflatelimingseffekt.

Metylkarboksymetylcellulosenatrium har en viss limytelse, og karboksymetylcellulosenatrium kan brukes som limmassemiddel. I tillegg til sin egen limingsgrad, kan kationisk celluloseeter også brukes som et papirfremstillingsretensjonsfilter, forbedre retensjonshastigheten til fine fibre og fyllstoffer, og kan også brukes som papirforsterkningsmiddel.

3.3 Emulsjonsstabilisator

Celluloseeter er mye brukt i emulsjonsfremstilling på grunn av sin gode fortykningseffekt i vandig løsning, som kan øke viskositeten til emulsjonsdispersjonsmedium og forhindre emulsjonsutfelling og lagdeling. Slik som natriumkarboksymetylcellulose, hydroksyetylcelluloseeter, hydroksypropylcelluloseeter, etc. kan brukes som stabilisatorer og beskyttelsesmidler for anionisk dispergert kolofoniumgummi, kationisk celluloseeter, hydroksyetylcelluloseeter, hydroksypropylcelluloseeter, etc. Basecelluloseeter, metylcellulose eter, etc. kan også brukes som beskyttelsesmidler for kationisk dispergert kolofoniumgummi, AKD, ASA og andre limingsmidler. Longzhu et al. brukte 100% bleket sulfitt tremasse, 20% talkum, 1% dispergert harpikslim, justerte pH-verdien til 4,5 med aluminiumsulfat, og brukte høyere viskositet CMC (viskositet 800~12000MPA.S). Substitusjonsgraden er 0,6, og den brukes til intern dimensjonering. Det kan sees fra resultatene at limingsgraden av kolofoniumgummien som inneholder CMC er åpenbart forbedret, og stabiliteten til kolofoniumemulsjonen er god, og retensjonshastigheten til gummimaterialet er også høy.

3.4 Belegg vannholdende middel

Den brukes til belegging og bearbeiding av papirbeleggbindemiddel, cyanoetylcellulose, hydroksyetylcellulose, etc. kan erstatte kasein og deler av lateks, slik at trykksverte lett kan trenge inn og kantene er klare. Karboksymetylcellulose og hydroksyetylkarboksymetylcelluloseeter kan brukes som pigmentdispergeringsmiddel, fortykningsmiddel, vannretensjonsmiddel og stabilisator. For eksempel er mengden karboksymetylcellulose som brukes som vannholdende middel ved fremstilling av bestrøkne papirbelegg 1-2%.

4. Utviklingstrend for celluloseeter brukt i papirindustrien

Bruken av kjemisk modifikasjon for å oppnå cellulosederivater med spesielle funksjoner er en effektiv måte å søke nye bruksområder for verdens største utbytte av naturlig organisk materiale-cellulose. Det er mange typer cellulosederivater og brede funksjoner, og celluloseetere har blitt brukt i mange bransjer på grunn av deres utmerkede ytelse. For å møte behovene til papirindustrien, bør utviklingen av celluloseeter ta hensyn til følgende trender:

(1) Utvikle ulike spesifikasjonsprodukter av celluloseetere egnet for papirindustriapplikasjoner, for eksempel serieprodukter med ulik grad av substitusjon, ulik viskositet og ulik relativ molekylmasse, for valg i produksjon av ulike papirvarianter.

(2) Utviklingen av nye varianter av celluloseetere bør økes, for eksempel kationiske celluloseetere egnet for papirfremstillings- og dreneringshjelpemidler, overflatelimingsmidler og zwitterioniske celluloseetere som kan brukes som forsterkende midler for å erstatte belegglatex Cyanoetylcelluloseeter og lignende som bindemiddel.

(3) Styrke forskningen på fremstillingsprosessen av celluloseeter og dens nye fremstillingsmetode, spesielt forskningen på å redusere kostnadene og forenkle prosessen.

(4) Styrke forskningen på egenskapene til celluloseetere, spesielt de filmdannende egenskapene, bindeegenskapene og fortykningsegenskapene til ulike celluloseetere, og styrke den teoretiske forskningen på anvendelsen av celluloseetere i papirfremstilling.