Rozpuszczalne w wodzie eterowe pochodne celulozy

Przedstawiono mechanizm sieciowania, drogę i właściwości różnych rodzajów środków sieciujących oraz rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy. Modyfikując sieciowanie, można znacznie poprawić lepkość, właściwości reologiczne, rozpuszczalność i właściwości mechaniczne rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy, co poprawia jego wydajność aplikacyjną. Ze względu na budowę chemiczną i właściwości różnych środków sieciujących podsumowano rodzaje reakcji modyfikacji sieciowania eteru celulozy oraz podsumowano kierunki rozwoju różnych środków sieciujących w różnych obszarach zastosowań eteru celulozy. Biorąc pod uwagę doskonałe działanie rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy modyfikowanego poprzez sieciowanie oraz nieliczne badania w kraju i za granicą, przyszła modyfikacja sieciująca eteru celulozy ma szerokie perspektywy rozwoju. Ma to na celu odniesienie odpowiednich badaczy i przedsiębiorstw produkcyjnych.
Słowa kluczowe: modyfikacja sieciująca; eter celulozy; Struktura chemiczna; Rozpuszczalność; Wydajność aplikacji

Eter celulozy ze względu na swoje doskonałe działanie jako środek zagęszczający, środek zatrzymujący wodę, klej, spoiwo i dyspergator, koloid ochronny, stabilizator, środek zawieszający, emulgator i środek błonotwórczy, szeroko stosowany w powłokach, budownictwie, ropie naftowej, chemii codziennej, żywności oraz medycyna i inne gałęzie przemysłu. Eter celulozy obejmuje głównie metylocelulozę,hydroksyetyloceluloza,karboksymetyloceluloza, etyloceluloza, hydroksypropylometyloceluloza, hydroksyetylometyloceluloza i inne rodzaje mieszanych eterów. Eter celulozy wytwarzany jest z włókna bawełnianego lub włókna drzewnego przez alkalizację, eteryfikację, wirowanie z przemywaniem, suszenie, przygotowywany proces mielenia, przy zastosowaniu środków eteryfikacyjnych na ogół stosuje się halogenowany alkan lub alkan epoksydowy.
Jednakże w procesie stosowania rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy istnieje prawdopodobieństwo napotkania specjalnych środowisk, takich jak wysoka i niska temperatura, środowisko kwasowo-zasadowe, złożone środowisko jonowe, środowiska te spowodują zagęszczenie, rozpuszczalność, zatrzymywanie wody, przyczepność, klej, stabilna zawiesina i emulgacja rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy ulegają znacznemu wpływowi, a nawet prowadzą do całkowitej utraty jego funkcjonalności.
Aby poprawić wydajność aplikacji eteru celulozy, konieczne jest przeprowadzenie obróbki sieciującej przy użyciu różnych środków sieciujących, a działanie produktu jest inne. Na podstawie badań różnych typów środków sieciujących i metod ich sieciowania, w połączeniu z technologią sieciowania w procesie produkcji przemysłowej, w artykule omówiono sieciowanie eteru celulozy różnymi rodzajami środków sieciujących, stanowiąc odniesienie do sieciującej modyfikacji eteru celulozy .

1.Budowa i zasada sieciowania eteru celulozy

Eter celulozyto rodzaj pochodnych celulozy, który jest syntetyzowany w wyniku reakcji podstawienia eterem trzech grup hydroksylowych alkoholu na naturalnych cząsteczkach celulozy i halogenowanego alkanu lub alkanu epoksydowego. Ze względu na różnicę podstawników struktura i właściwości eteru celulozy są różne. Reakcja sieciowania eteru celulozy polega głównie na eteryfikacji lub estryfikacji -OH (OH w pierścieniu jednostki glukozy lub -OH na podstawniku lub karboksylu na podstawniku) i środka sieciującego z binarnymi lub wieloma grupami funkcyjnymi, tak że dwa lub więcej cząsteczek eteru celulozy jest połączonych ze sobą, tworząc wielowymiarową przestrzenną strukturę sieciową. To usieciowany eter celulozy.
Ogólnie rzecz biorąc, eter celulozy i środek sieciujący w roztworze wodnym zawierającym więcej -OH, taki jak HEC, HPMC, HEMC, MC i CMC, można eteryfikować lub estryfikować usieciowanym. Ponieważ CMC zawiera jony kwasu karboksylowego, grupy funkcyjne w środku sieciującym mogą być estryfikowane poprzez usieciowanie jonami kwasu karboksylowego.
Po reakcji -OH lub -COO- w cząsteczce eteru celulozy ze środkiem sieciującym, w wyniku zmniejszenia zawartości grup rozpuszczalnych w wodzie i powstania w roztworze wielowymiarowej struktury sieciowej, jej rozpuszczalność, reologia i właściwości mechaniczne zostanie zmieniony. Stosując różne środki sieciujące do reakcji z eterem celulozy, poprawione zostaną właściwości użytkowe eteru celulozy. Przygotowano eter celulozy nadający się do zastosowań przemysłowych.

2. Rodzaje środków sieciujących

2.1 Aldehydy, środki sieciujące
Aldehydowe środki sieciujące odnoszą się do związków organicznych zawierających grupę aldehydową (-CHO), które są chemicznie aktywne i mogą reagować z grupami hydroksylowymi, amoniakiem, amidami i innymi związkami. Aldehydowe środki sieciujące stosowane do celulozy i jej pochodnych obejmują formaldehyd, glioksal, aldehyd glutarowy, aldehyd glicerynowy itp. Grupa aldehydowa może łatwo reagować z dwoma -OH, tworząc acetale w warunkach słabo kwaśnych, a reakcja jest odwracalna. Typowymi eterami celulozy modyfikowanymi aldehydowymi środkami sieciującymi są HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC i inne wodne etery celulozy.
Pojedyncza grupa aldehydowa jest usieciowana dwiema grupami hydroksylowymi w łańcuchu cząsteczkowym eteru celulozy, a cząsteczki eteru celulozy łączą się poprzez tworzenie acetali, tworząc strukturę przestrzeni sieciowej, tak aby zmienić jej rozpuszczalność. W wyniku reakcji wolnego -OH pomiędzy aldehydowym środkiem sieciującym a eterem celulozy zmniejsza się ilość molekularnych grup hydrofilowych, co skutkuje słabą rozpuszczalnością produktu w wodzie. Dlatego kontrolując ilość środka sieciującego, umiarkowane sieciowanie eteru celulozy może opóźnić czas hydratacji i zapobiec zbyt szybkiemu rozpuszczeniu produktu w roztworze wodnym, co skutkuje miejscową aglomeracją.
Efekt sieciowania aldehydowego eteru celulozy zależy na ogół od ilości aldehydu, pH, jednorodności reakcji sieciowania, czasu sieciowania i temperatury. Zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura sieciowania i pH spowoduje nieodwracalne sieciowanie na skutek półacetalu w acetal, co doprowadzi do powstania eteru celulozy całkowicie nierozpuszczalnego w wodzie. Ilość aldehydu i równomierność reakcji sieciowania bezpośrednio wpływają na stopień usieciowania eteru celulozy.
Formaldehyd jest rzadziej stosowany do sieciowania eteru celulozy ze względu na jego wysoką toksyczność i dużą lotność. W przeszłości formaldehyd był częściej stosowany w powłokach, klejach, tekstyliach, a obecnie jest stopniowo zastępowany przez niskotoksyczne, nieformaldehydowe środki sieciujące. Efekt sieciujący aldehydu glutarowego jest lepszy niż glioksalu, ale ma silny ostry zapach, a cena aldehydu glutarowego jest stosunkowo wysoka. Ogólnie rzecz biorąc, w przemyśle glioksal jest powszechnie stosowany do sieciowania rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy w celu poprawy rozpuszczalności produktów. Generalnie w temperaturze pokojowej, pH 5 ~ 7, w słabo kwaśnych warunkach można przeprowadzić reakcję sieciowania. Po usieciowaniu czas hydratacji i całkowity czas hydratacji eteru celulozy wydłuży się, a zjawisko aglomeracji zostanie osłabione. W porównaniu z produktami niesieciującymi rozpuszczalność eteru celulozy jest lepsza, a w roztworze nie będzie nierozpuszczonych produktów, co sprzyja zastosowaniom przemysłowym. Kiedy Zhang Shuangjian przygotowywał hydroksypropylometylocelulozę, przed suszeniem natryskiwano środek sieciujący glioksal, aby otrzymać błyskawiczną hydroksypropylometylocelulozę o 100% dyspersji, która nie sklejała się podczas rozpuszczania i charakteryzowała się szybką dyspersją i rozpuszczaniem, co w praktyce rozwiązało wiązanie aplikacji i rozszerzył zakres zastosowań.
W środowisku zasadowym nastąpi przerwanie odwracalnego procesu tworzenia acetalu, skrócenie czasu hydratacji produktu i przywrócenie właściwości rozpuszczania eteru celulozy bez sieciowania. Podczas przygotowania i produkcji eteru celulozy reakcję sieciowania aldehydów przeprowadza się zwykle po procesie reakcji eterowania, albo w fazie ciekłej procesu przemywania, albo w fazie stałej po odwirowaniu. Ogólnie rzecz biorąc, w procesie przemywania jednorodność reakcji sieciowania jest dobra, ale efekt sieciowania jest słaby. Jednakże, ze względu na ograniczenia sprzętu inżynieryjnego, jednorodność sieciowania w fazie stałej jest słaba, ale efekt sieciowania jest stosunkowo lepszy, a ilość użytego środka sieciującego jest stosunkowo mała.
Aldehydy, środki sieciujące, modyfikowany rozpuszczalny w wodzie eter celulozy, oprócz poprawy jego rozpuszczalności, istnieją również doniesienia, które można zastosować w celu poprawy jego właściwości mechanicznych, stabilności lepkości i innych właściwości. Na przykład Peng Zhang użył glioksalu do sieciowania HEC i zbadał wpływ stężenia środka sieciującego, pH sieciowania i temperatury sieciowania na wytrzymałość na mokro HEC. Wyniki pokazują, że w optymalnych warunkach sieciowania wytrzymałość na mokro włókna HEC po usieciowaniu wzrasta o 41,5%, a jego parametry użytkowe ulegają znacznej poprawie. Zhang Jin użył rozpuszczalnej w wodzie żywicy fenolowej, aldehydu glutarowego i aldehydu trichlorooctowego do sieciowania CMC. Porównując właściwości, roztwór rozpuszczalnej w wodzie żywicy fenolowej usieciowanej CMC wykazywał najmniejsze zmniejszenie lepkości po obróbce w wysokiej temperaturze, czyli najlepszą odporność temperaturową.
2.2 Środki sieciujące będące kwasami karboksylowymi
Środki sieciujące będące kwasami karboksylowymi odnoszą się do związków kwasu polikarboksylowego, obejmujących głównie kwas bursztynowy, kwas jabłkowy, kwas winowy, kwas cytrynowy i inne kwasy binarne lub polikarboksylowe. Po raz pierwszy do sieciowania włókien tkanin zastosowano środki sieciujące na bazie kwasów karboksylowych w celu poprawy ich gładkości. Mechanizm sieciowania jest następujący: grupa karboksylowa reaguje z grupą hydroksylową cząsteczki celulozy, tworząc estryfikowany usieciowany eter celulozy. Welch i Yang i in. jako pierwsi zbadali mechanizm sieciowania kwasów karboksylowych. Proces sieciowania przebiegał następująco: w pewnych warunkach dwie sąsiadujące ze sobą grupy kwasu karboksylowego w środkach sieciujących kwasy karboksylowe najpierw odwadniały się, tworząc cykliczny bezwodnik, a bezwodnik reagował z OH w cząsteczkach celulozy, tworząc usieciowany eter celulozy o sieciowej strukturze przestrzennej.
Środki sieciujące będące kwasami karboksylowymi na ogół reagują z eterem celulozy zawierającym podstawniki hydroksylowe. Ponieważ środki sieciujące będące kwasami karboksylowymi są rozpuszczalne w wodzie i nietoksyczne, w ostatnich latach znalazły one szerokie zastosowanie w badaniach drewna, skrobi, chitozanu i celulozy
Pochodne i inne modyfikacje sieciowania poprzez estryfikację naturalnego polimeru, w celu poprawy wydajności w zakresie jego zastosowania.
Hu Hanchang i in. wykorzystano katalizator podfosforynowo-sodowy do przyjęcia czterech kwasów polikarboksylowych o różnych strukturach molekularnych: zastosowano kwas propanotrikarboksylowy (PCA), kwas 1,2,3,4-butanotetrakarboksylowy (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA). do wykańczania tkanin bawełnianych. Wyniki wykazały, że okrągła struktura tkaniny bawełnianej wykończonej kwasem polikarboksylowym ma lepszą zdolność odzyskiwania zagnieceń. Cykliczne cząsteczki kwasu polikarboksylowego są potencjalnie skutecznymi środkami sieciującymi ze względu na ich większą sztywność i lepszy efekt sieciujący niż łańcuchowe cząsteczki kwasu karboksylowego.
Wang Jiwei i in. zastosował mieszany kwas kwasu cytrynowego i bezwodnika octowego do estryfikacji i modyfikacji sieciowania skrobi. Testując właściwości rozdzielania wody i przezroczystość pasty, doszli do wniosku, że estryfikowana skrobia usieciowana ma lepszą stabilność zamrażania i rozmrażania, niższą przezroczystość pasty i lepszą stabilność termiczną lepkości niż skrobia.
Grupy kwasu karboksylowego mogą poprawić swoją rozpuszczalność, biodegradowalność i właściwości mechaniczne po reakcji sieciowania estryfikacji z aktywnym -OH w różnych polimerach, a związki kwasu karboksylowego mają właściwości nietoksyczne lub mało toksyczne, co ma szerokie perspektywy dla sieciującej modyfikacji wody- rozpuszczalny eter celulozy w zastosowaniach spożywczych, farmaceutycznych i powlekających.
2.3 Środek sieciujący na bazie związków epoksydowych
Epoksydowy środek sieciujący zawiera dwie lub więcej grup epoksydowych lub związki epoksydowe zawierające aktywne grupy funkcyjne. Pod działaniem katalizatorów grupy epoksydowe i grupy funkcyjne reagują z -OH w związkach organicznych, tworząc makrocząsteczki o strukturze sieciowej. Dlatego może być stosowany do sieciowania eteru celulozy.
Lepkość i właściwości mechaniczne eteru celulozy można poprawić poprzez sieciowanie epoksydowe. Epoksydy zostały po raz pierwszy użyte do obróbki włókien tkanin i wykazywały dobry efekt wykończeniowy. Niewiele jest jednak doniesień na temat sieciującej modyfikacji eteru celulozy za pomocą epoksydów. Hu Cheng i wsp. opracowali nowy wielofunkcyjny związek sieciujący epoksydowy: EPTA, który poprawia kąt powrotu elastyczności na mokro prawdziwych tkanin jedwabnych z 200° przed obróbką do 280°. Ponadto dodatni ładunek środka sieciującego znacznie zwiększał szybkość barwienia i wchłaniania prawdziwych tkanin jedwabnych na barwniki kwasowe. Środek sieciujący będący związkiem epoksydowym stosowany przez Chen Xiaohui i in. : eter diglicydylowy glikolu polietylenowego (PGDE) jest usieciowany żelatyną. Po usieciowaniu hydrożel żelatynowy ma doskonałe właściwości powrotu elastycznego, z najwyższym współczynnikiem powrotu elastycznego do 98,03%. Na podstawie badań nad sieciującą modyfikacją polimerów naturalnych, takich jak tkanina i żelatyna, tlenkami centralnymi w literaturze, obiecująca jest również modyfikacja sieciująca eteru celulozy za pomocą epoksydów.
Epichlorohydryna (znana również jako epichlorohydryna) jest powszechnie stosowanym środkiem sieciującym do obróbki naturalnych materiałów polimerowych zawierających -OH, -NH2 i inne grupy aktywne. Po usieciowaniu epichlorohydryną poprawi się lepkość, odporność na kwasy i zasady, odporność na temperaturę, odporność na sól, odporność na ścinanie i właściwości mechaniczne materiału. Dlatego też zastosowanie epichlorohydryny w sieciowaniu eterów celulozy ma duże znaczenie badawcze. Na przykład Su Maoyao wytworzył wysoce adsorbujący materiał, stosując CMC usieciowany epichlorohydryną. Omówił wpływ struktury materiału, stopnia podstawienia i stopnia usieciowania na właściwości adsorpcyjne i stwierdził, że wartość retencji wody (WRV) i wartość retencji solanki (SRV) produktu wytworzonego z dodatkiem około 3% środka sieciującego wzrosła o 26 odpowiednio i 17 razy. Kiedy Ding Changguang i in. przygotowanej niezwykle lepkiej karboksymetylocelulozy, po eteryfikacji dodano epichlorohydrynę w celu usieciowania. Dla porównania lepkość produktu usieciowanego była aż do 51% wyższa niż lepkość produktu nieusieciowanego.
2.4 Środki sieciujące na bazie kwasu borowego
Borowe środki sieciujące obejmują głównie kwas borowy, boraks, boran, organoboran i inne środki sieciujące zawierające boran. Ogólnie uważa się, że mechanizm sieciowania polega na tym, że kwas borowy (H3BO3) lub boran (B4O72-) tworzą w roztworze jon tetrahydroksyboranowy (B(OH)4-), a następnie odwadniają się z -Oh w związku. Tworzą usieciowany związek o strukturze sieciowej.
Środki sieciujące na bazie kwasu borowego są szeroko stosowane jako środki pomocnicze w medycynie, szkle, ceramice, ropie naftowej i innych dziedzinach. Poprawi się wytrzymałość mechaniczna materiału poddanego działaniu środka sieciującego kwasu borowego i można go zastosować do sieciowania eteru celulozy, aby poprawić jego działanie.
W latach sześćdziesiątych XX wieku nieorganiczny bor (boraks, kwas borowy i tetraboran sodu itp.) był głównym środkiem sieciującym stosowanym przy wydobyciu wodnych płynów szczelinujących na polach naftowych i gazowych. Najwcześniejszym zastosowanym środkiem sieciującym był boraks. Ze względu na wady nieorganicznego boru, takie jak krótki czas sieciowania i słaba odporność na temperaturę, rozwój środka sieciującego zawierającego boroorganiczny stał się gorącym punktem badawczym. Badania nad boborem organicznym rozpoczęły się w latach 90. XX wieku. Ze względu na swoje właściwości, takie jak odporność na wysoką temperaturę, łatwy do złamania klej, kontrolowane opóźnione sieciowanie itp., Boroorganiczny osiągnął dobry efekt stosowania podczas szczelinowania pól naftowych i gazowych. Liu Ji i in. opracowali polimerowy środek sieciujący zawierający grupę kwasu fenylborowego, środek sieciujący zmieszany z kwasem akrylowym i polimerem poliolowym z reakcją grupy estrowej sukcynoimidu, powstały klej biologiczny ma doskonałe wszechstronne działanie, może wykazywać dobrą przyczepność i właściwości mechaniczne w wilgotnym środowisku i może być prostsza przyczepność. Yang Yang i in. wyprodukował odporny na wysokie temperatury środek sieciujący z borem cyrkonu, który zastosowano do sieciowania płynu bazowego żelu guanidynowego w płynie szczelinującym i znacznie poprawił odporność na temperaturę i ścinanie płynu szczelinującego po obróbce sieciującej. Donoszono o modyfikacji eteru karboksymetylocelulozy za pomocą środka sieciującego kwasu borowego w płuczce wiertniczej. Ze względu na swoją specjalną budowę może być stosowany w medycynie i budownictwie
Sieciowanie eteru celulozy w budownictwie, powlekaniu i innych dziedzinach.
2.5 Fosforkowy środek sieciujący
Fosforanowe środki sieciujące obejmują głównie trichloroksy fosforu (chlorek fosfoacylu), trimetafosforan sodu, tripolifosforan sodu itp. Mechanizm sieciowania polega na tym, że wiązanie PO lub wiązanie P-Cl jest estryfikowane cząsteczkowym -OH w roztworze wodnym z wytworzeniem difosforanu, tworząc strukturę sieciową .
Fosforkowy środek sieciujący ze względu na nietoksyczność lub niską toksyczność, szeroko stosowany w żywności, modyfikacji sieciowania materiałów polimerowych w medycynie, takich jak skrobia, chitozan i inne naturalne metody sieciowania polimerów. Wyniki pokazują, że właściwości żelujące i pęczniejące skrobi można znacząco zmienić poprzez dodanie niewielkiej ilości fosforkowego środka sieciującego. Po usieciowaniu skrobi wzrasta temperatura żelatynizacji, poprawia się stabilność pasty, odporność na kwasy jest lepsza niż w przypadku oryginalnej skrobi, a wytrzymałość filmu wzrasta.
Istnieje również wiele badań nad sieciowaniem chitozanu za pomocą fosforkowego środka sieciującego, który może poprawić jego wytrzymałość mechaniczną, stabilność chemiczną i inne właściwości. Obecnie nie ma doniesień na temat stosowania fosforkowego środka sieciującego do obróbki sieciującej eterem celulozy. Ponieważ eter celulozy i skrobia, chitozan i inne naturalne polimery zawierają bardziej aktywny -OH, a fosforkowy środek sieciujący ma właściwości fizjologiczne nietoksyczne lub o niskiej toksyczności, jego zastosowanie w badaniach nad sieciowaniem eterów celulozy ma również potencjalne perspektywy. Takie jak CMC stosowane w żywności, pasty do zębów z modyfikacją fosforkowego środka sieciującego, mogą poprawić jego właściwości zagęszczające i reologiczne. MC, HPMC i HEC stosowane w medycynie można ulepszyć za pomocą fosforkowego środka sieciującego.
2.6 Inne środki sieciujące
Powyższe aldehydy, epoksydy i sieciujące etery celulozy należą do sieciowania eteryfikacyjnego, kwas karboksylowy, kwas borowy i fosforkowy środek sieciujący należą do sieciowania estryfikacji. Ponadto środki sieciujące stosowane do sieciowania eteru celulozy obejmują również związki izocyjanianowe, związki hydroksymetylowe azotu, związki sulfhydrylowe, środki sieciujące metale, środki sieciujące krzemoorganiczne itp. Wspólną cechą jej struktury molekularnej jest to, że cząsteczka zawiera wiele grup funkcyjnych, które są łatwo reaguje z -OH i może tworzyć wielowymiarową strukturę sieciową po usieciowaniu. Właściwości produktów sieciujących zależą od rodzaju środka sieciującego, stopnia usieciowania i warunków sieciowania.
Badit · Pabin · Condu i in. zastosowano diizocyjanian toluenu (TDI) do sieciowania metylocelulozy. Po usieciowaniu temperatura zeszklenia (Tg) rosła wraz ze wzrostem zawartości procentowej TDI i poprawiała się stabilność jego wodnego roztworu. TDI jest również powszechnie stosowany do modyfikacji sieciowania w klejach, powłokach i innych dziedzinach. Po modyfikacji ulegną poprawie właściwości klejące, odporność temperaturowa i wodoodporność folii. Dlatego TDI może poprawić działanie eteru celulozy stosowanego w budownictwie, powłokach i klejach poprzez modyfikację sieciowania.
Technologia sieciowania dwusiarczkowego jest szeroko stosowana w modyfikacji materiałów medycznych i ma pewną wartość badawczą w zakresie sieciowania produktów eterów celulozy w medycynie. Shu Shujun i in. połączono β-cyklodekstrynę z mikrosferami krzemionki, usieciowanym merkaptoilowanym chitozanem i glukanem przez gradientową warstwę otoczki i usunięto mikrosfery krzemionki, aby uzyskać nanokapsułki usieciowane dwusiarczkiem, które wykazywały dobrą stabilność w symulowanym fizjologicznym pH.
Środki sieciujące metale to głównie nieorganiczne i organiczne związki wysokich jonów metali, takich jak Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) i Fe(III). Jony metali o wysokiej zawartości są polimeryzowane, tworząc wielojądrowe jony mostka hydroksylowego poprzez hydratację, hydrolizę i mostek hydroksylowy. Powszechnie uważa się, że sieciowanie jonów metali o wysokiej wartościowości zachodzi głównie za pośrednictwem wielojądrowych hydroksylowych jonów mostkujących, które łatwo łączą się z grupami kwasu karboksylowego, tworząc polimery o wielowymiarowej strukturze przestrzennej. Xu Kai i in. badali właściwości reologiczne drogiej karboksymetylohydroksypropylocelulozy usieciowanej metalem serii Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) i Fe(III) oraz stabilność termiczną, straty filtracyjne , pojemność zawieszonego piasku, pozostałości po kleju i tolerancję soli po aplikacji. Wyniki wykazały, że środek sieciujący metal ma właściwości wymagane dla środka cementującego płynu szczelinującego do odwiertów naftowych.

3. Poprawa wydajności i rozwój techniczny eteru celulozy poprzez modyfikację sieciującą

3.1 Farba i konstrukcja
Eter celulozy, głównie HEC, HPMC, HEMC i MC, jest częściej stosowany w budownictwie, powlekaniu, ten rodzaj eteru celulozy musi mieć dobrą wodoodporność, zagęszczanie, odporność na sól i temperaturę, odporność na ścinanie, często stosowany w zaprawach cementowych, farbach lateksowych , klej do płytek ceramicznych, farba do ścian zewnętrznych, lakier i tak dalej. Ze względu na budowę, wymagania dotyczące powlekania materiałów muszą mieć dobrą wytrzymałość mechaniczną i stabilność, zazwyczaj wybiera się środek sieciujący typu eteryfikacji do modyfikacji sieciowania eterem celulozy, taki jak zastosowanie epoksyhalogenowanego alkanu, środka sieciującego kwasu borowego do jego sieciowania, może ulepszyć produkt lepkość, odporność na sól i temperaturę, odporność na ścinanie i właściwości mechaniczne.
3.2 Dziedziny medycyny, żywności i chemii gospodarczej
MC, HPMC i CMC w rozpuszczalnym w wodzie eterze celulozy są często stosowane w farmaceutycznych materiałach powłokowych, farmaceutycznych dodatkach o powolnym uwalnianiu oraz ciekłych farmaceutycznych zagęszczaczach i stabilizatorach emulsji. CMC można również stosować jako emulgator i zagęszczacz w jogurcie, produktach mlecznych i pastach do zębów. HEC i MC są stosowane w codziennej chemii do zagęszczania, dyspergowania i homogenizacji. Ponieważ medycyna, żywność i chemia codzienna wymagają materiałów bezpiecznych i nietoksycznych, dlatego do tego rodzaju eteru celulozy można zastosować kwas fosforowy, środek sieciujący kwas karboksylowy, środek sieciujący sulfhydryl itp., Po modyfikacji sieciowania można poprawić lepkość produktu, stabilność biologiczną i inne właściwości.
HEC jest rzadko stosowany w medycynie i żywności, ale ponieważ HEC jest niejonowym eterem celulozy o dużej rozpuszczalności, ma swoje wyjątkowe zalety w porównaniu z MC, HPMC i CMC. W przyszłości będzie on sieciowany bezpiecznymi i nietoksycznymi środkami sieciującymi, które będą miały duży potencjał rozwojowy w dziedzinach medycyny i żywności.
3.3 Obszary wierceń i wydobycia ropy naftowej
CMC i eter karboksylowanej celulozy są powszechnie stosowane jako przemysłowy środek do obróbki płuczki wiertniczej, środek zapobiegający utracie płynu, środek zagęszczający. Jako niejonowy eter celulozy, HEC jest również szeroko stosowany w dziedzinie wierceń naftowych ze względu na dobry efekt zagęszczający, dużą zdolność i stabilność zawiesiny piasku, odporność na ciepło, wysoką zawartość soli, niski opór rurociągu, mniejszą utratę cieczy, szybką gumę pękanie i niski poziom pozostałości. Obecnie więcej badań dotyczy zastosowania środków sieciujących kwasu borowego i środków sieciujących metale do modyfikacji CMC stosowanych w polach wiertniczych, badania dotyczące modyfikacji sieciowania niejonowego eteru celulozy donoszą mniej, ale hydrofobowa modyfikacja niejonowego eteru celulozy, wykazująca znaczące lepkość, odporność na temperaturę i sól oraz stabilność na ścinanie, dobra dyspersja i odporność na hydrolizę biologiczną. Po usieciowaniu kwasem borowym, metalem, epoksydem, epoksyhalogenowanymi alkanami i innymi środkami sieciującymi, eter celulozy stosowany w odwiertach i produkcji ropy naftowej poprawił swoje zagęszczenie, odporność na sól i temperaturę, stabilność itd., co ma doskonałe perspektywy zastosowania w przemyśle przyszły.
3.4 Inne pola
Eter celulozy ze względu na zagęszczanie, emulgowanie, tworzenie błony, ochronę koloidalną, zatrzymywanie wilgoci, przyczepność, antywrażliwość i inne doskonałe właściwości, szerzej stosowany, oprócz powyższych dziedzin, również stosowany w papiernictwie, ceramice, drukowaniu i farbowaniu tekstyliów, reakcja polimeryzacji i inne dziedziny. Zgodnie z wymaganiami właściwości materiałów w różnych dziedzinach, do modyfikacji sieciowania można zastosować różne środki sieciujące, aby spełnić wymagania aplikacji. Ogólnie usieciowany eter celulozy można podzielić na dwie kategorie: eteryfikowany usieciowany eter celulozy i estryfikowany usieciowany eter celulozy. Aldehydy, epoksydy i inne środki sieciujące reagują z -Oh na eterze celulozy, tworząc wiązanie eter-tlen (-O-), które należy do eterycznych środków sieciujących. Kwas karboksylowy, fosforek, kwas borowy i inne środki sieciujące reagują z -OH w eterze celulozy, tworząc wiązania estrowe, należące do estryfikacyjnych środków sieciujących. Grupa karboksylowa w CMC reaguje z -OH w środku sieciującym, tworząc estryfikowany usieciowany eter celulozy. Obecnie prowadzonych jest niewiele badań nad tego rodzaju modyfikacjami sieciującymi i nadal istnieje przestrzeń do rozwoju w przyszłości. Ponieważ stabilność wiązania eterowego jest lepsza niż wiązania estrowego, usieciowany eter celulozy typu eterowego ma większą stabilność i właściwości mechaniczne. W zależności od różnych obszarów zastosowań można wybrać odpowiedni środek sieciujący do modyfikacji sieciowania eterem celulozy, w celu uzyskania produktów spełniających potrzeby zastosowania.

4. Wniosek

Obecnie przemysł wykorzystuje glioksal do sieciowania eteru celulozy, aby opóźnić czas rozpuszczania i rozwiązać problem zbrylania się produktu podczas rozpuszczania. Glioksal usieciowany eter celulozy może jedynie zmienić jego rozpuszczalność, ale nie powoduje widocznej poprawy innych właściwości. Obecnie rzadko bada się zastosowanie innych środków sieciujących innych niż glioksal do sieciowania eteru celulozy. Ponieważ eter celulozy jest szeroko stosowany w odwiertach naftowych, budownictwie, powlekaniu, przemyśle spożywczym, medycynie i innych gałęziach przemysłu, jego rozpuszczalność, reologia i właściwości mechaniczne odgrywają kluczową rolę w jego zastosowaniu. Poprzez modyfikację sieciowania może poprawić wydajność aplikacji w różnych dziedzinach, aby spełnić potrzeby aplikacji. Na przykład kwas karboksylowy, kwas fosforowy, środek sieciujący kwas borowy do estryfikacji eteru celulozy mogą poprawić jego działanie w dziedzinie żywności i medycyny. Aldehydy nie mogą być jednak stosowane w przemyśle spożywczym i medycznym ze względu na ich toksyczność fizjologiczną. Kwas borowy i środki sieciujące metale są pomocne w poprawie wydajności płynu szczelinującego do ropy i gazu po sieciowaniu eteru celulozy stosowanego w odwiertach naftowych. Inne alkilowe środki sieciujące, takie jak epichlorohydryna, mogą poprawiać lepkość, właściwości reologiczne i właściwości mechaniczne eteru celulozy. Wraz z ciągłym rozwojem nauki i technologii wymagania różnych gałęzi przemysłu dotyczące właściwości materiałów stale się poprawiają. Aby spełnić wymagania wydajnościowe eteru celulozy w różnych obszarach zastosowań, przyszłe badania nad sieciowaniem eteru celulozy mają szerokie perspektywy rozwoju.