Características, preparação e aplicação do éter de celulose na indústria

Foram revisados ​​os tipos, métodos de preparação, propriedades e características do éter de celulose, bem como as aplicações do éter de celulose em petróleo, construção, fabricação de papel, têxtil, medicina, alimentos, materiais fotoelétricos e indústria química diária. Foram introduzidas algumas novas variedades de derivados de éter de celulose com perspectivas de desenvolvimento e prospectadas suas perspectivas de aplicação.

Palavras-chave:éter de celulose; Desempenho; Aplicativo; Derivados de celulose

A celulose é um tipo de composto polimérico natural. Sua estrutura química é uma macromolécula polissacarídica com β-glicose anidra como anel de base, com um grupo hidroxila primário e dois grupos hidroxila secundários em cada anel de base. Por modificação química pode-se obter uma série de derivados de celulose, sendo o éter de celulose um deles. O éter de celulose é obtido pela reação de celulose e NaOH, e depois eterizado com vários monômeros funcionais, como cloreto de metano, óxido de etileno, óxido de propileno, etc., lavando o subproduto sal e celulose sódica. O éter de celulose é um importante derivado da celulose, pode ser amplamente utilizado na medicina e na saúde, na química diária, no papel, na alimentação, na medicina, na construção, nos materiais e em outras indústrias. Portanto, o desenvolvimento e utilização do éter de celulose tem um significado positivo para a utilização abrangente dos recursos renováveis ​​de biomassa, o desenvolvimento de novos materiais e novas tecnologias.

1. Classificação e preparação de éter de celulose

A classificação dos éteres de celulose é geralmente dividida em quatro categorias de acordo com suas propriedades iônicas.

1.1 Éter de celulose não iônico

O éter de celulose não iônico é principalmente éter alquílico de celulose, o método de preparação é por reação de celulose e NaOH e, em seguida, com uma variedade de monômeros funcionais, como cloreto de metano, óxido de etileno, reação de eterificação de óxido de propileno e, em seguida, por lavagem do subproduto sal e celulose de sódio para obter. O principal éter de metilcelulose, éter de metil hidroxietil celulose, éter de metil hidroxipropil celulose, éter de hidroxietil celulose, éter de cianoetil celulose, éter de hidroxibutil celulose. Sua aplicação é muito ampla.

1.2 Éter de celulose aniônico

O éter aniônico de celulose é principalmente carboximetilcelulose sódica, carboximetil hidroxietilcelulose sódica. O método de preparação é pela reação de celulose e NaOH, e depois eterificar com ácido monocloroacético ou óxido de etileno, óxido de propileno, e depois lavar o subproduto sal e celulose sódica para obter.

1,3 éter de celulose catiônico

O éter de celulose catiônico é principalmente éter de celulose de cloreto de 3 - cloro - 2 - hidroxipropil trimetil amônio. O método de preparação é pela reação de celulose e NaOH e, em seguida, o agente eterificante catiônico 3 - cloro - 2 - cloreto de hidroxipropil trimetil amônio ou óxido de etileno, óxido de propileno juntamente com reação eterificante e, em seguida, lavando o subproduto sal e sódio celulose para obter.

1.4 Éter de celulose zwitteriônico

O éter de celulose zwitteriônico possui grupos aniônicos e grupos catiônicos na cadeia molecular, o método de preparação é por reação de celulose e NaOH e, em seguida, com ácido cloroacético e agente eterificante catiônico 3 - cloro - 2 reação de eterificação de cloreto de hidroxipropil trimetil amônio e depois lavado por subproduto sal e celulose sódica e obtido.

2.as propriedades e características do éter de celulose

2.1 Recursos de aparência

O éter de celulose é geralmente branco ou branco leitoso, insípido, não tóxico, com fluidez de pó fibroso, fácil de absorver a umidade, dissolvido em água em um colóide transparente, viscoso e estável.

2.2 Formação e adesão de filme

A eterificação do éter de celulose tem grande influência em suas propriedades, como solubilidade, capacidade de formação de filme, resistência de ligação e tolerância ao sal. O éter de celulose possui alta resistência mecânica, flexibilidade, resistência ao calor e ao frio, e possui boa compatibilidade com uma variedade de resinas e plastificantes, podendo ser utilizado na fabricação de plásticos, filmes, vernizes, adesivos, látex e materiais de revestimento farmacêutico.

2.3 Solubilidade

Metilcelulose solúvel em água fria, insolúvel em água quente, mas também solúvel em alguns solventes orgânicos; Metil hidroxietil celulose solúvel em água fria, insolúvel em água quente e solventes orgânicos. Mas quando a solução aquosa de metil celulose e metil hidroxietil celulose é aquecida, a metil celulose e a metil hidroxietil celulose precipitarão. A metilcelulose precipitou a 45 ~ 60 ℃, enquanto a metil hidroxietil celulose eterizada mista precipitou a 65 ~ 80 ℃. Quando a temperatura cai, os precipitados se dissolvem novamente.

A hidroxietil celulose de sódio e a carboximetil hidroxietil celulose são solúveis em água a qualquer temperatura, mas insolúveis em solventes orgânicos (com algumas exceções).

2.4 Espessamento

O éter de celulose é dissolvido em água na forma coloidal e sua viscosidade depende do grau de polimerização do éter de celulose. A solução contém macromoléculas de hidratação. Devido ao emaranhado de macromoléculas, o comportamento do fluxo da solução é diferente daquele dos fluidos newtonianos, mas apresenta um comportamento que varia com a mudança das forças de cisalhamento. Devido à estrutura macromolecular do éter de celulose, a viscosidade da solução aumenta rapidamente com o aumento da concentração e diminui rapidamente com o aumento da temperatura.

2.5 Degradabilidade

O éter de celulose é usado na fase aquosa. Enquanto houver água, as bactérias crescerão. O crescimento de bactérias leva à produção de bactérias enzimáticas. As bactérias enzimáticas fizeram com que a unidade de glicose desidratada não substituída se ligasse adjacente ao éter de celulose e o peso molecular do polímero diminuísse. Portanto, se uma solução aquosa de éter de celulose for conservada por um longo período de tempo, um conservante deverá ser adicionado a ela, mesmo que seja utilizado éter de celulose antibacteriano.

3.a aplicação do éter de celulose na indústria

3.1 Indústria Petrolífera

A carboximetilcelulose de sódio é usada principalmente na exploração de petróleo. É utilizado na fabricação de lama para aumentar a viscosidade e reduzir a perda de água. Pode resistir a vários tipos de poluição por sal solúvel e melhorar a taxa de recuperação de óleo.

A carboximetil hidroxipropil celulose de sódio e a carboximetil hidroxietil celulose de sódio são um tipo de melhor agente de tratamento de lama de perfuração e preparação de materiais fluidos de conclusão, alta taxa de polpação, resistência ao sal, resistência ao cálcio, boa capacidade de viscosificação, resistência à temperatura (160 ℃). Adequado para preparação de fluido de perfuração de água doce, água do mar e água salgada saturada, sob o peso do cloreto de cálcio pode ser misturado em uma variedade de fluidos de perfuração de densidades (103 ~ 1279 / cm3) e torná-lo com uma certa viscosidade e baixa filtração capacidade, sua viscosidade e capacidade de filtração são melhores que a hidroxietilcelulose, é um bom aditivo para a produção de petróleo. A carboximetilcelulose de sódio é amplamente utilizada no processo de exploração de petróleo de derivados de celulose, em fluido de perfuração, fluido de cimentação, fluido de fraturamento e melhoria da produção de petróleo, principalmente no consumo de fluido de perfuração é maior, a principal filtração e viscosificação de decolagem e pouso.

A hidroxietilcelulose é utilizada no processo de perfuração, completação e cimentação como estabilizador de espessamento de lama. Porque hidroxietilcelulose e carboximetilcelulose sódica, goma guar comparada com bom efeito de espessamento, areia em suspensão, alto teor de sal, boa resistência ao calor e pequena resistência, menos perda de líquido, bloco de borracha quebrado, características de baixo resíduo, tem sido amplamente utilizada.

3.2 Indústria de construção e revestimento

Aditivo para argamassa de construção e reboco: carboximetilcelulose sódica pode ser usada como agente retardador, agente de retenção de água, espessante e aglutinante, pode ser usado como fundo de gesso e gesso de fundo de cimento, dispersante de argamassa e material de nivelamento de solo, agente de retenção de água, espessante. É uma espécie de aditivo especial para argamassa de alvenaria e reboco para blocos de concreto aerado feitos de carboximetilcelulose, que pode melhorar a trabalhabilidade, retenção de água e resistência à fissuração da argamassa e evitar fissuras e cavidades na parede do bloco.

Materiais de decoração de superfícies de construção: Cao Mingqian e outras metilcelulose feitas de um tipo de materiais de decoração de superfícies de construção de proteção ambiental, seu processo de produção é simples, limpo, pode ser usado para paredes de alta qualidade, superfície de ladrilhos de pedra, também pode ser usado para colunas , decoração de superfície do tablet. Huang Jianping feito de carboximetilcelulose é um tipo de selante para ladrilhos cerâmicos, que possui forte força de colagem, boa capacidade de deformação, não produz rachaduras e quedas, bom efeito impermeável, cor brilhante e colorida, com excelente efeito decorativo.

Aplicação em revestimentos: Metilcelulose e hidroxietilcelulose podem ser utilizadas como estabilizador, espessante e agente retentor de água para revestimentos de látex, além disso, também podem ser utilizadas como dispersante, viscosificante e agente formador de filme para revestimentos de cimento coloridos. Adicionar éter de celulose com especificações e viscosidade apropriadas à tinta látex pode melhorar o desempenho de construção da tinta látex, evitar respingos, melhorar a estabilidade de armazenamento e o poder de cobertura. O principal campo de consumo no exterior são os revestimentos de látex, portanto, os produtos de éter de celulose muitas vezes se tornam a primeira escolha de espessante de tinta látex. Por exemplo, o éter de metil hidroxietil celulose modificado pode manter a posição de liderança no espessante de tinta látex devido às suas boas propriedades abrangentes. Por exemplo, como o éter de celulose possui características únicas de gel térmico e solubilidade, resistência ao sal, resistência ao calor e possui atividade superficial apropriada, pode ser usado como agente de retenção de água, agente de suspensão, emulsificante, agente formador de filme, lubrificante, aglutinante e corretivo reológico. .

3.3 Indústria de Papel

Aditivos úmidos de papel: o CMC pode ser usado como dispersante de fibra e intensificador de papel, pode ser adicionado à polpa, porque a carboximetilcelulose sódica e as partículas de polpa e embalagem têm a mesma carga, podem aumentar a uniformidade da fibra, melhorar a resistência do papel. Como reforço adicionado dentro do papel, aumenta a cooperação de ligação entre as fibras e pode melhorar a resistência à tração, resistência à ruptura, uniformidade do papel e outros índices físicos. A carboximetilcelulose de sódio também pode ser usada como agente de colagem na polpa. Além do seu próprio grau de colagem, também pode ser utilizado como agente protetor de breu, AKD e outros agentes de colagem. O éter de celulose catiônico também pode ser usado como filtro auxiliar de retenção de papel, melhora a taxa de retenção de fibras finas e enchimento, também pode ser usado como reforço de papel.

Adesivo de revestimento: Usado para revestimento de processamento de adesivo de revestimento de papel, pode substituir o queijo, parte do látex, para que a tinta de impressão seja fácil de penetrar e limpar a borda. Também pode ser usado como dispersante de pigmentos, viscosificante e estabilizante.

Agente de colagem de superfície: A carboximetilcelulose de sódio pode ser usada como agente de colagem de superfície de papel, melhora a resistência superficial do papel, em comparação com o uso atual de álcool polivinílico, amido modificado após a resistência superficial poder ser aumentada em cerca de 10%, a dosagem é reduzida em cerca de 30%. É um agente de colagem de superfície promissor para a fabricação de papel, e sua série de novas variedades deve ser desenvolvida ativamente. O éter de celulose catiônico tem melhor desempenho de colagem de superfície do que o amido catiônico, não só pode melhorar a resistência superficial do papel, mas também pode melhorar a absorção de tinta do papel, aumentar o efeito de tingimento e também é um agente de colagem de superfície promissor.

3.4 Indústria têxtil

Na indústria têxtil, o éter de celulose pode ser utilizado como agente de colagem, agente de nivelamento e agente espessante para pasta têxtil.

Agente de dimensionamento: éter de celulose, como carboximetilcelulose de sódio, éter de hidroxietil carboximetilcelulose, éter de hidroxipropil carboximetilcelulose e outras variedades, pode ser usado como agente de dimensionamento e não é fácil de deteriorar e moldar, imprimir e tingir, sem desengomagem, promover o corante pode obter uniforme colóide em água.

Agente nivelador: pode potencializar o poder hidrofílico e osmótico do corante, pois a alteração da viscosidade é pequena, fácil de ajustar a diferença de cor; O éter de celulose catiônico também tem efeito corante e corante.

Agente espessante: carboximetilcelulose de sódio, éter de hidroxietil carboximetilcelulose, éter de hidroxipropil carboximetilcelulose pode ser usado como agente espessante de pasta de impressão e tingimento, com pequenos resíduos, características de alta taxa de cor, é uma classe de aditivos têxteis com muito potencial.

3.5 Indústria química doméstica

Viscosificador estável: A metilcelulose de sódio em produtos de pasta de matéria-prima em pó sólido desempenha uma estabilidade de suspensão de dispersão, em espessamento, dispersão, homogeneização e outras funções de cosméticos líquidos ou emulsivos. Pode ser usado como estabilizador e viscosificante.

Estabilizador emulsificante: pomada, emulsificante de shampoo, agente espessante e estabilizador. A carboximetil hidroxipropil celulose sódica pode ser utilizada como estabilizador adesivo de creme dental, com boas propriedades tixotrópicas, para que o creme dental tenha boa conformabilidade, deformação a longo prazo, sabor uniforme e delicado. Resistência ao sal de carboximetil hidroxipropil celulose de sódio, resistência a ácidos é superior, o efeito é muito melhor do que a carboximetil celulose, pode ser usado como detergente no viscosificador, agente de prevenção de fixação de sujeira.

Espessante de dispersão: Na produção de detergentes, o uso geral de carboximetilcelulose de sódio como detergente detergente dispersante de sujeira, espessante e dispersante de detergente líquido.

3.6 Indústrias farmacêutica e alimentícia

Na indústria farmacêutica, a hidroxipropil carboximetilcelulose pode ser usada como excipientes de medicamentos, amplamente utilizada em preparações orais de liberação controlada e de liberação sustentada, como material bloqueador de liberação para regular a liberação de medicamentos, como material de revestimento, agente de liberação sustentada, pelotas de liberação sustentada , cápsulas de liberação sustentada. O mais amplamente utilizado é a metil carboximetil celulose, a etil carboximetil celulose, como o MC, é frequentemente usada na fabricação de comprimidos e cápsulas, ou comprimidos revestidos com açúcar.

O grau de qualidade do éter de celulose pode ser usado na indústria alimentícia, em uma variedade de alimentos é um agente espessante eficaz, emulsificante, estabilizador, excipiente, agente de retenção de água e agente espumante mecânico. A metilcelulose e a hidroxipropilmetilcelulose foram reconhecidas como substâncias inertes metabólicas não prejudiciais. A carboximetilcelulose de alta pureza (99,5% ou mais de pureza) pode ser adicionada a alimentos, como leite e cremes, condimentos, geléias, geleias, latas, xaropes de mesa e bebidas. Pureza superior a 90% de carboximetilcelulose pode ser utilizada em aspectos relacionados à alimentação, como aplicado no transporte e armazenamento de frutas frescas, o envoltório plástico tem bom efeito de preservação, menos poluição, sem danos, vantagens de produção fácil de mecanizar.

3.7 Materiais funcionais ópticos e elétricos

Estabilizador de espessamento eletrolítico: devido à alta pureza do éter de celulose, boa resistência a ácidos, resistência ao sal, especialmente o teor de ferro e metais pesados ​​é baixo, então o colóide é muito estável, adequado para bateria alcalina, estabilizador de espessamento eletrolítico de bateria de zinco manganês.

Materiais de cristal líquido: Desde 1976, a primeira descoberta de hidroxipropil celulose - fase de cristal líquido do sistema de água, foi encontrada em solução orgânica adequada, muitos derivados de celulose em alta concentração podem formar solução anisotrópica, por exemplo, hidroxipropil celulose e seu acetato, propionato , benzoato, ftalato, acetilxietil celulose, hidroxietil celulose, etc. Além de formar solução de cristal líquido iônico coloidal, alguns ésteres de hidroxipropil celulose também apresentam essa propriedade.

Muitos éteres de celulose apresentam propriedades termotrópicas de cristal líquido. A acetil hidroxipropil celulose formou cristal líquido colestérico termogênico abaixo de 164 ℃. Acetoacetato hidroxipropil celulose, trifluoroacetato hidroxipropil celulose, hidroxipropil celulose e seus derivados, etil hidroxipropil celulose, trimetilsiliccelulose e butildimetilsiliccelulose, heptil celulose e butoxiletil celulose, acetato de hidroxietil celulose, etc., todos apresentaram cristal líquido colestérico termogênico. Alguns ésteres de celulose, como benzoato de celulose, p-metoxibenzoato e p-metilbenzoato, heptanato de celulose podem formar cristais líquidos colestéricos termogênicos.

Material de isolamento elétrico: agente eterificante de cianoetilcelulose para acrilonitrila, sua alta constante dielétrica, baixo coeficiente de perda, pode ser usado como matriz de resina de lâmpadas de fósforo e eletroluminescentes e isolamento de transformador.

4. Observações finais

Utilizar a modificação química para obter derivados de celulose com funções especiais é uma forma eficaz de encontrar novos usos para a celulose, a maior matéria orgânica natural do mundo. Como um dos derivados da celulose, o éter de celulose, como materiais poliméricos solúveis em água, fisiologicamente inofensivos e isentos de poluição, devido às suas excelentes propriedades, tem sido utilizado em muitas indústrias e terá uma perspectiva mais ampla de desenvolvimento.