Como fazer éter de celulose?

Éter de celulose é um tipo de derivada de celulose obtida pela modificação da eterificação da celulose. É amplamente utilizado devido ao seu excelente espessamento, emulsificação, suspensão, formação de filmes, colóide protetor, retenção de umidade e propriedades de adesão. Ele desempenha um papel importante no desenvolvimento da economia nacional em setores científicos de pesquisa e industrial, como alimentos, medicina, fabricação de papel, revestimentos, materiais de construção, recuperação de petróleo, têxteis e componentes eletrônicos. Neste artigo, o progresso da pesquisa da modificação da eterificação da celulose é revisado.

Celuloseéteré o polímero orgânico mais abundante na natureza. É renovável, verde e biocompatível. É uma matéria -prima básica importante para a engenharia química. De acordo com os diferentes substituintes da molécula obtida da reação de etherificação, ela pode ser dividida em éteres únicos e misturados celulose Éteres.Aqui nós Revisa o progresso da pesquisa sobre a síntese de éteres únicos, incluindo éteres alquil, éteres hidroxialquil, éteres de carboxialquil e éteres mistos.

Palavras -chave: celulose éter, etherificação, éter único, éter misto, progresso da pesquisa

1.etificação reação da celulose

A reação de etinificação da celulose éter é a reação de derivatização de celulose mais importante. A fortalificação da celulose é uma série de derivados produzidos pela reação de grupos hidroxila em cadeias moleculares de celulose com agentes alquilantes sob condições alcalinas. Existem muitos tipos de produtos éter de celulose, que podem ser divididos em éteres únicos e éteres mistos, de acordo com os diferentes substituintes nas moléculas obtidas da reação de etherificação. Os éteres únicos podem ser divididos em éteres alquil, éteres hidroxialquil e éteres de carboxialquil e éteres mistos se referem aos éteres com dois ou mais grupos conectados na estrutura molecular. Entre os produtos éter de celulose, a carboximetillululose (CMC), hidroxietilululose (HEC), hidroxipropillululose (HPC), hidroxipropil celulose (HPMC) estão representados, entre alguns produtos comercializados.

2. Síntese de éter de celulose

2.1 Síntese de um único éter

Étistas únicos incluem éthers alquil (como etillululose, propillelulose, fenillululose, cianoetilululose, etc.), éthers hidroxialquil (como hidroximetilletile, hidroxietilululose, etc.), caroxiatilletiles (como caroxulímilos -hidroxiullulose, etc.), caroxiatelicillululose (como caroximethyllululose, etc.), caroxiatilyetherers (como caroximethyllululose, etc.), caroxi -reto (como caroxulymethill céluxuselose, etc. etc.).

2.1.1 Síntese de éteres alquil

Berglund et al. Primeiro tratou a celulose com solução de NaOH adicionada com cloreto de etila e depois adicionou cloreto de metila a uma temperatura de 65°C a 90°C e uma pressão de 3bar a 15bar, e reagiu para produzir éter de metillululose. Este método pode ser altamente eficiente para obter éteres de metillicululose solúvel em água com diferentes graus de substituição.

A etilcelulose é um grânulo termoplástico branco ou pó. As mercadorias gerais contêm 44% ~ 49% etoxi. Solúvel na maioria dos solventes orgânicos, insolúvel em água. Os liners de polpa ou algodão com solução aquosa de hidróxido de sódio a 40% ~ 50%, e a celulose alcalinada foi etoxilada com cloreto de etila para produzir etillululose. Com êxito sintetizou a etil celulose (CE) com um teor de etoxi de 43,98% por um método de uma etapa, reagindo celulose com excesso de cloreto de etila e hidróxido de sódio, usando tolueno como diluente. O tolueno foi usado como diluente no experimento. Durante a reação de etperificação, ela pode não apenas promover a difusão de cloreto de etila na celulose alcalina, mas também dissolver a altamente substituída etillululose. Durante a reação, a parte não reagida pode ser exposta continuamente, tornando o agente de etherificação que é fácil de invadir, de modo que a reação de etilação muda de heterogêneo a homogêneo, e a distribuição de substituintes no produto é mais uniforme.

Utilizou o brometo de etil como agente de etherificação e tetra -hidrofurano como diluente para sintetizar a etillululose (CE) e caracterizou a estrutura do produto por espectroscopia infravermelha, ressonância magnética nuclear e cromatografia de permeação em gel. Calcula -se que o grau de substituição da etillulululose sintetizado é de cerca de 2,5, a distribuição de massa molecular é estreita e tem boa solubilidade em solventes orgânicos.

A cianoetillelulose (CEC) através de métodos homogêneos e heterogêneos usando celulose com diferentes graus de polimerização como matérias -primas e prepararam materiais densos de membrana CEC por fundição de solução e prensagem a quente. As membranas porosas da CEC foram preparadas por tecnologia de separação de fase induzida por solvente (NIPS) e materiais de membrana nanocompósitos de titanato/cianoetillelulose (BT/CEC) foram preparados pela tecnologia NIPS, e suas estruturas e propriedades foram estudadas.

Utilizou o solvente de celulose auto-desenvolvido (solução alcalina/uréia) como meio de reação para sintetize homogeneamente a cianoetillelulose (CEC) com acrilonitrila como agente de etherificação e conduziu pesquisas sobre a estrutura, propriedades e aplicações do produto. Estudo em profundidade. E ao controlar diferentes condições de reação, uma série de CECs com valores de DS variando de 0,26 a 1,81 pode ser obtida.

2.1.2 Síntese de éteres de hidroxialquila

Fan Junlin et al prepararam a hidroxietillelululose (HEC) em um reator de 500 L usando algodão refinado como matéria-prima e 87,7%-água-isopropanol como solvente por alcalização de uma etapa, neutralização passo a passo e etherificação passo a passo. . Os resultados mostraram que a hidroxietilcululose preparada (HEC) apresentava uma substituição molar MS de 2,2-2,9, atingindo o mesmo padrão de qualidade que o produto de doações de grau comercial 250 HEC com uma substituição molar de 2,2-2.4. O uso do HEC na produção de tinta látex pode melhorar as propriedades de formação e nivelamento de filmes da tinta látex.

Liu Dan e outros discutiram a preparação de hidroxietilulululose quaternária de sal de salão de amônio pelo método semi-seco da hidroxietilululóia (HEC) e cloreto de 2,3-epoxipropiltrimetilamônio (GTA) sob a ação da catalisia alcali. condições de éter. Foi investigado o efeito da adição de éter catiônico de hidroxietillululose no papel. Os resultados experimentais mostram que: na polpa de madeira branqueada, quando o grau de substituição do éter catiônico hidroxietilululóise é de 0,26, a taxa total de retenção aumenta em 9%e a taxa de filtração de água aumenta 14%; Na polpa de madeira branqueada, quando a quantidade de éter catiônimo de hidroxietillelululose é de 0,08% da fibra pulpar, ele tem um efeito de reforço significativo no papel; Quanto maior o grau de substituição do éter catiônico da celulose, maior a densidade da carga catiônica e melhor o efeito de reforço.

Zhanhong usa o método de síntese de fase líquida para preparar a hidroxietillululose com um valor de viscosidade de 5×104MPa·S ou mais e um valor de cinzas inferiores a 0,3% através do processo de duas etapas de alcalização e etinificação. Foram utilizados dois métodos de alcalização. O primeiro método é usar a acetona como diluente. A matéria -prima de celulose é basificada diretamente em uma certa concentração de solução aquosa de hidróxido de sódio. Depois que a reação da basificação é realizada, um agente de etherificação é adicionado para realizar diretamente a reação de etherificação. O segundo método é que a matéria -prima de celulose é alcalinizada em uma solução aquosa de hidróxido de sódio e uréia, e a celulose alcalina preparada por esse método deve ser espremida para remover o excesso de lixouvante antes da reação de etéreo. Os resultados experimentais mostram que fatores como a quantidade de diluente selecionada, a quantidade de óxido de etileno adicionado, o tempo de alcalização, a temperatura e o tempo da primeira reação e a temperatura e o tempo da segunda reação têm uma grande influência no desempenho do produto.

Xu Qin et al. Reação de etherificação realizada da celulose alcalina e óxido de propileno e hidroxipropilululóia sintetizada (HPC) com baixo grau de substituição pelo método da fase solida a gás. Foram os efeitos da fração de massa do óxido de propileno, da taxa de aperto e da temperatura de etinário no grau de etinário do HPC e a utilização eficaz do óxido de propileno. Os resultados mostraram que as condições ideais de síntese do HPC foram fração de massa de óxido de propileno 20% (razão de massa para celulose), razão de extrusão de celulares alcalina 3.0 e temperatura de etherificação 60 60°C. O teste de estrutura do HPC por ressonância magnética nuclear mostra que o grau de etherificação do HPC é de 0,23, a taxa de utilização efetiva de óxido de propileno é de 41,51%e a cadeia molecular da celulose é conectada com sucesso com grupos hidroxipropil.

Kong Xingjie et al. Preparado hidroxipropilululose com líquido iônico como solvente para realizar a reação homogênea da celulose, a fim de realizar a regulação do processo e dos produtos da reação. Durante o experimento, o líquido fosfato sintético fosfato 1, o 3-dietilimidazol dietil fosfato foi usado para dissolver a celulose microcristalina e a hidroxipropillululose foi obtida por alcalização, etherificação, acidificação e lavagem.

2.1.3 Síntese de éteres de carboxialquil

A carboximetilcelulose mais típica é a carboximetillelululose (CMC). A solução aquosa de carboximetilcelulose tem as funções de espessamento, formação de filmes, ligação, retenção de água, proteção colóide, emulsificação e suspensão e é amplamente utilizada na lavagem. Farmacêuticos, alimentos, pasta de dente, têxteis, impressão e tingimento, fabricação de papel, petróleo, mineração, medicina, cerâmica, componentes eletrônicos, borracha, tinta, pesticidas, cosméticos, couro, plástico e perfuração de óleo, etc.

Em 1918, o alemão E. Jansen inventou o método de síntese da carboximetillelulose. Em 1940, a Fábrica Kalle da IG Farbeninaustrie Company alemã percebeu a produção industrial. Em 1947, a Wyandotle Chemical Company dos Estados Unidos desenvolveu com sucesso um processo de produção contínuo. Meu país colocou pela primeira vez a produção industrial da CMC na fábrica de celulóides de Xangai em 1958. A carboximetillelulose é um éter de celulose produzido a partir de algodão refinado sob a ação de hidróxido de sódio e ácido cloroacético. Seus métodos de produção industrial podem ser divididos em duas categorias: método baseado em água e método baseado em solvente, de acordo com diferentes meios de etherificação. O processo usando água como meio de reação é chamado de método de meio de água, e o processo que contém um solvente orgânico no meio de reação é chamado de método de solvente.

Com o aprofundamento da pesquisa e o avanço da tecnologia, novas condições de reação foram aplicadas à síntese de carboximetillelulose, e o novo sistema de solvente tem um impacto significativo no processo de reação ou na qualidade do produto. Olaru et al. descobriram que a reação de carboximetilação da celulose usando o sistema misto de etanol-acetona é melhor que a de etanol ou acetona isolada. Nicholson et al. No sistema, o CMC com baixo grau de substituição foi preparado. Philipp et al prepararam o CMC altamente substituído Óxido de N-metilmorfolina-N e sistemas de solvente N, Dimetilacetamida/cloreto de lítio, respectivamente. Cai et al. desenvolveu um método para preparar o CMC no sistema de solvente NaOH/uréia. Ramos et al. utilizou o sistema líquido iônico de fluoreto DMSO/tetrabutilamônio como solvente para carboximetilato, a matéria -prima de celulose refinada de algodão e sisal e obteve um produto CMC com um grau de substituição tão alto quanto 2,17. Chen Jinghuan et al. Utilizou celulose com alta concentração de polpa (20%) como matéria -prima, hidróxido de sódio e acrilamida como reagentes de modificação, realizou a reação de modificação da carboxietilação no tempo e na temperatura e, finalmente, obteve a celulose da base de carboxietil. O teor de carboxietil do produto modificado pode ser regulado alterando a quantidade de hidróxido de sódio e acrilamida.

2.2 Síntese de éteres mistos

O éter hidroxipropil-metillelululose é um tipo de éter de celulose não polar solúvel em água fria obtida da celulose natural por alcalização e modificação da etherificação. É alcalado com solução de hidróxido de sódio e adicionou uma certa quantidade de solvente de isopropanol e tolueno, o agente de etherificação que adota é o cloreto de metila e o óxido de propileno.

Dai Mingyun et al. utilizou a hidroxietillululose (HEC) como espinha dorsal do polímero hidrofílico e enxertou o agente hidrofobizador éter butil glicidil (BGE) no esqueleto por reação de etherificação para ajustar o grupo hidrofóbico butil. O grau de substituição do grupo, de modo que possui um valor de equilíbrio hidrofílico-lipofílico adequado e um 2-hidroxi-3-butoxipropil-butoxipropil com temperatura (HBPEC) é preparado; Uma propriedade responsiva à temperatura é preparada, os materiais funcionais baseados em celulose fornecem uma nova maneira de aplicar os materiais funcionais nos campos da liberação e biologia sustentada a medicamentos.

Chen Yangming e outros usaram a hidroxietillelululose como matéria -prima e, no sistema de solução de isopropanol, adicionaram uma pequena quantidade de Na2B4O7 ao reagente para a reação homogênea para preparar o éter misturado hidroxietil carboximetilululose. O produto é instantâneo na água e a viscosidade é estável.

Wang Peng usa o algodão refinado de celulose natural como matéria-prima básica e usa um processo de etperificação de uma etapa para produzir carboximetil hidroxipropillelululose com reação uniforme, alta viscosidade, boa resistência a ácido e resistência ao sal através de reações de alcalização e etéreo compostas. Utilizando o processo de eterificação de uma etapa, o carboximetil hidroxipropillululose produzido possui boa resistência ao sal, resistência ao ácido e solubilidade. Ao alterar as quantidades relativas de óxido de propileno e ácido cloroacético, os produtos com diferentes conteúdos carboximetil e hidroxipropil podem ser preparados. Os resultados dos testes mostram que a hidroxipropillelululose carboximetil produzida pelo método de uma etapa possui um ciclo de produção curto, baixo consumo de solvente, e o produto tem excelente resistência a sais monovalentes e divalentes e boa resistência ao ácido. Comparado com outros produtos éter de celulose, ele tem uma competitividade mais forte nos campos da exploração de alimentos e petróleo.

A hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é a variedade mais versátil e com melhor desempenho entre todos os tipos de celulose, e também é um representante típico de comercialização entre os éteres mistos. Em 1927, a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) foi sintetizada e isolada com sucesso. Em 1938, a Dow Chemical Co. dos Estados Unidos percebeu a produção industrial de metillululose e criou a conhecida marca registrada "Methocel". A produção industrial em larga escala de hidroxipropil-metilcelulose começou nos Estados Unidos em 1948. O processo de produção do HPMC pode ser dividido em duas categorias: método da fase e método da fase líquida. Atualmente, países desenvolvidos como Europa, América e Japão estão adotando mais o processo de fase gasosa, e a produção doméstica de HPMC é baseada principalmente no processo de fase líquida.

Zhang Shuangjian e outros refinaram algodão em pó como matéria -prima, alcalinizaram -o com hidróxido de sódio no meio de solvente de reação Tolueno e isopropanol, etificou -o com o agente de eterificante o óxido de propileno e o cloreto de metila, reagiu e preparou um tipo de tipo de célula de célula de alcoólatras hidroxidroxitil -meil -metrófil.

3. Outlook

A celulose é uma matéria -prima química e química importante que é rica em recursos, verde e ecológica e renovável. Os derivados da modificação da eterificação da celulose têm excelente desempenho, ampla gama de usos e excelentes efeitos de uso e atendem às necessidades da economia nacional em grande parte. E as necessidades do desenvolvimento social, com o progresso tecnológico contínuo e a realização da comercialização no futuro, se as matérias -primas sintéticas e os métodos sintéticos dos derivados de celulose puderem ser mais industrializados, eles serão mais utilizados e realizarão uma ampla gama de aplicações Valor.