Caracteristicile, prepararea și aplicarea eterului de celuloză în industrie

Au fost trecute în revistă tipurile, metodele de preparare, proprietățile și caracteristicile eterului de celuloză, precum și aplicațiile eterului de celuloză în petrol, construcții, fabricarea hârtiei, textile, medicină, alimentație, materiale fotoelectrice și industria chimică de zi cu zi. Au fost introduse unele noi soiuri de derivați de eter de celuloză cu perspective de dezvoltare și au fost prospectate perspectivele de aplicare a acestora.

Cuvinte cheie:eter de celuloză; Performanţă; Aplicare; Derivați de celuloză

Celuloza este un fel de compus polimeric natural. Structura sa chimică este o macromoleculă de polizaharidă cu β-glucoză anhidră ca inel de bază, cu o grupă hidroxil primară și două grupări hidroxil secundare pe fiecare inel de bază. Prin modificare chimică se pot obține o serie de derivați de celuloză, eterul de celuloză este unul dintre aceștia. Eterul de celuloză se obține prin reacția celulozei și NaOH, apoi se eterizează cu diverși monomeri funcționali, cum ar fi clorura de metan, oxidul de etilenă, oxidul de propilen etc., prin spălarea sării subprodusului și a celulozei de sodiu. Eterul de celuloză este un derivat important al celulozei, poate fi utilizat pe scară largă în medicină și sănătate, chimică zilnică, hârtie, alimente, medicină, construcții, materiale și alte industrii. Prin urmare, dezvoltarea și utilizarea eterului de celuloză are o semnificație pozitivă pentru utilizarea cuprinzătoare a resurselor regenerabile de biomasă, dezvoltarea de noi materiale și noi tehnologii.

1. Clasificarea și prepararea eterului de celuloză

Clasificarea eterilor de celuloză este în general împărțită în patru categorii în funcție de proprietățile ionice ale acestora.

1.1 Eter de celuloză neionic

Eterul de celuloză neionic este în principal eterul alchil de celuloză, metoda de preparare este prin reacția celulozei și NaOH și apoi cu o varietate de monomeri funcționali, cum ar fi clorura de metan, oxidul de etilenă, reacția de eterificare a oxidului de propilenă și apoi prin spălarea produsului secundar. sare și celuloză de sodiu pentru a obține. Principalul eter de metil celuloză, eter de metil hidroxietil celuloză, eter de metil hidroxipropil celuloză, eter de hidroxietil celuloză, eter de cianoetil celuloză, eter de hidroxibutil celuloză. Aplicația sa este foarte largă.

1.2 Eter anionic de celuloză

Eterul anionic de celuloză este în principal carboximetil celuloză de sodiu, carboximetil hidroxietil celuloză de sodiu. Metoda de preparare este prin reacția celulozei și NaOH, apoi se eterifică cu acid monocloroacetic sau oxid de etilenă, oxid de propilenă și apoi se spală sarea de produs secundar și celuloza de sodiu pentru a obține.

1,3 eter de celuloză cationic

Eterul de celuloză cationic este în principal 3 – clor – 2 – hidroxipropil trimetil amoniu clorură de celuloză eter. Metoda de preparare este prin reacția celulozei și NaOH, iar apoi agentul de eterificare cationic 3 – clor – 2 – clorură de hidroxipropil trimetil amoniu sau oxid de etilenă, oxid de propilenă împreună cu reacția de eterificare, apoi prin spălarea sării subprodusului și a sodiului. celuloză pentru a obține.

1.4 Eter de celuloză zwitterionic

Eterul de celuloză zwitterionic are atât grupări anionice, cât și grupări cationice pe lanțul molecular, metoda de preparare este prin reacția celulozei și NaOH, apoi cu un acid cloroacetic și agent de eterificare cationic 3 – clor – 2 hidroxipropil trimetil amoniu clorură de amoniu reacție de eterificare, apoi spălat ca produs secundar sare și celuloză de sodiu și obținut.

2.proprietățile și caracteristicile eterului de celuloză

2.1 Caracteristici de aspect

Eterul de celuloză este, în general, alb sau alb lăptos, fără gust, netoxic, cu fluiditate a pulberii fibroase, ușor de absorbit umiditatea, dizolvat în apă într-un coloid transparent, vâscos, stabil.

2.2 Formarea filmului și aderența

Eterificarea eterului de celuloză are o mare influență asupra proprietăților sale, cum ar fi solubilitatea, capacitatea de formare a peliculei, rezistența legăturii și toleranța la sare. Eterul de celuloză are rezistență mecanică ridicată, flexibilitate, rezistență la căldură și rezistență la frig și are o compatibilitate bună cu o varietate de rășini și plastifianți, poate fi utilizat pentru fabricarea de materiale plastice, filme, lacuri, adezivi, latex și materiale de acoperire farmaceutice.

2.3 Solubilitate

Metilceluloză solubilă în apă rece, insolubilă în apă fierbinte, dar și solubilă în unii solvenți organici; Metil hidroxietil celuloză solubilă în apă rece, insolubilă în apă fierbinte și solvenți organici. Dar când soluția apoasă de metil celuloză și metil hidroxietil celuloză este încălzită, metil celuloza și metil hidroxietil celuloza vor precipita. Metilceluloza a precipitat la 45 ~ 60℃, în timp ce amestecul de metil hidroxietil celuloză a precipitat la 65 ~ 80℃. Când temperatura scade, precipitatele se redizolvă.

Hidroxietil celuloza de sodiu și carboximetil hidroxietil celuloza sunt solubile în apă la orice temperatură, dar insolubile în solvenți organici (cu câteva excepții).

2.4 Îngroșare

Eterul de celuloză este dizolvat în apă sub formă coloidală, iar vâscozitatea acestuia depinde de gradul de polimerizare a eterului de celuloză. Soluția conține macromolecule de hidratare. Datorită încurcării macromoleculelor, comportamentul de curgere al soluției este diferit de cel al fluidelor newtoniene, dar prezintă un comportament care variază odată cu schimbarea forțelor tăietoare. Datorită structurii macromoleculare a eterului de celuloză, vâscozitatea soluției crește rapid odată cu creșterea concentrației și scade rapid odată cu creșterea temperaturii.

2.5 Degradabilitate

Eterul de celuloză este utilizat în faza apoasă. Atâta timp cât apă este prezentă, bacteriile vor crește. Creșterea bacteriilor duce la producerea de bacterii enzimatice. Bacteriile enzimatice au făcut legătura unității de glucoză deshidratată nesubstituită adiacentă ruperii eterului de celuloză și greutatea moleculară a polimerului a scăzut. Prin urmare, dacă o soluție apoasă de eter de celuloză urmează să fie conservată pentru o perioadă mai lungă de timp, trebuie adăugat un conservant, chiar dacă se folosește eter de celuloză antibacterian.

3. aplicarea eterului de celuloză în industrie

3.1 Industria petrolieră

Carboximetil celuloza de sodiu este utilizată în principal în exploatarea petrolului. Este folosit la fabricarea noroiului pentru a crește vâscozitatea și a reduce pierderile de apă. Poate rezista diferitelor poluări cu sare solubilă și poate îmbunătăți rata de recuperare a uleiului.

Carboximetil hidroxipropil celuloza de sodiu și carboximetil hidroxietil celuloza de sodiu sunt un fel de agent de tratare a noroiului de foraj mai bun și pregătirea materialelor fluide de completare, viteză mare de pulpare, rezistență la sare, rezistență la calciu, capacitate bună de vâscozificare, rezistență la temperatură (160 ℃). Potrivit pentru prepararea apei proaspete, a apei de mare și a fluidului de foraj cu apă sărată saturată, sub greutatea clorurii de calciu poate fi amestecat într-o varietate de densități (103 ~ 1279 / cm3) fluid de foraj și îl face să aibă o anumită vâscozitate și filtrare scăzută. capacitatea, vâscozitatea și capacitatea de filtrare sunt mai bune decât hidroxietil celuloza, este un bun aditivi pentru producția de ulei. Carboximetil celuloza de sodiu este utilizată pe scară largă în procesul de exploatare petrolieră a derivaților celulozei, în fluid de foraj, fluid de cimentare, fluid de fracturare și îmbunătățirea producției de petrol sunt utilizate, în special în consumul de fluid de foraj este mai mare, principala filtrare și vâscozificare de decolare și aterizare.

Hidroxietilceluloza este utilizată în procesul de forare, completare și cimentare ca stabilizator de îngroșare a noroiului. Deoarece hidroxietilceluloza și carboximetil celuloza de sodiu, guma de guar în comparație cu efect de îngroșare bun, nisip de suspensie, conținut ridicat de sare, rezistență bună la căldură și rezistență mică, pierderi mai puține de lichid, bloc de cauciuc spart, caracteristici scăzute de reziduuri, au fost utilizate pe scară largă.

3.2 Industria construcțiilor și a vopselelor

Aditiv pentru mortar pentru clădire și tencuială: carboximetil celuloza de sodiu poate fi utilizată ca agent de întârziere, agent de reținere a apei, agent de îngroșare și liant, poate fi folosit ca tencuială pentru fund de gips și ciment, dispersant pentru mortar și material de nivelare a solului, agent de reținere a apei, agent de îngroșare. Este un fel de aditiv special de mortar pentru zidărie și tencuială pentru blocurile de beton gazos din carboximetil celuloză, care poate îmbunătăți lucrabilitatea, reținerea apei și rezistența la fisurare a mortarului și poate evita fisurarea și scobirea peretelui blocului.

Materiale pentru decorarea suprafeței clădirii: Cao Mingqian și alte metilceluloză realizate dintr-un fel de materiale de decorare a suprafeței clădirii de protecție a mediului, procesul său de producție este simplu, curat, poate fi folosit pentru pereți de calitate superioară, suprafață de țiglă de piatră, poate fi folosit și pentru coloană , decorarea suprafeței tabletei. Huang Jianping fabricat din carboximetil celuloză este un fel de etanșant pentru plăci ceramice, care are o forță puternică de lipire, o bună capacitate de deformare, nu produce fisuri și nu se desprinde, efect impermeabil bun, culoare strălucitoare și colorată, cu efect decorativ excelent.

Aplicare în acoperiri: metil celuloza și hidroxietil celuloza pot fi utilizate ca stabilizator, îngroșător și agent de reținere a apei pentru acoperirile cu latex, în plus, pot fi utilizate și ca dispersant, viscozifiant și agent de formare a peliculei pentru acoperirile de ciment colorat. Adăugarea de eter de celuloză cu specificații și vâscozitate corespunzătoare la vopseaua latex poate îmbunătăți performanța de construcție a vopselei latex, poate preveni stropirea, îmbunătăți stabilitatea la depozitare și puterea de acoperire. Principalul domeniu de consum în străinătate este acoperirile cu latex, prin urmare, produsele cu eter de celuloză devin adesea prima alegere pentru îngroșarea vopselei din latex. De exemplu, eterul de metil hidroxietil celuloză modificat poate menține poziția de lider în agentul de îngroșare a vopselei latex datorită proprietăților sale bune cuprinzătoare. De exemplu, deoarece eterul de celuloză are caracteristici unice de gel termic și solubilitate, rezistență la sare, rezistență la căldură și are o activitate de suprafață adecvată, poate fi utilizat ca agent de reținere a apei, agent de suspensie, emulgator, agent de formare a peliculei, lubrifiant, liant și amendament reologic. .

3.3 Industria hârtiei

Aditivi umezi pentru hârtie: CMC poate fi utilizat ca dispersant de fibre și amplificator de hârtie, poate fi adăugat la pastă, deoarece carboximetil celuloza de sodiu și particulele de pulpă și de ambalare au aceeași încărcătură, pot crește uniformitatea fibrei, pot îmbunătăți rezistența hârtie. Ca un întăritor adăugat în interiorul hârtiei, crește cooperarea de legătură între fibre și poate îmbunătăți rezistența la tracțiune, rezistența la rupere, uniformitatea hârtiei și alți indici fizici. Carboximetil celuloza de sodiu poate fi, de asemenea, utilizată ca agent de dimensionare în pastă. În plus față de propriul grad de dimensionare, poate fi folosit și ca agent de protecție a colofonii, AKD și alți agenți de dimensionare. Eterul de celuloză cationic poate fi folosit și ca filtru de ajutor pentru reținerea hârtiei, îmbunătățește rata de reținere a fibrelor fine și a umpluturii, poate fi folosit și ca armare a hârtiei.

Adeziv de acoperire: Folosit pentru prelucrarea de acoperire a hârtiei adeziv de acoperire, poate înlocui brânza, parte din latex, astfel încât cerneala de imprimare ușor de pătruns, marginea clară. Poate fi folosit și ca dispersant de pigment, viscozifiant și stabilizator.

Agent de dimensionare a suprafeței: carboximetil celuloza de sodiu poate fi utilizată ca agent de dimensionare a suprafeței hârtiei, îmbunătățește rezistența suprafeței hârtiei, în comparație cu utilizarea curentă a alcoolului polivinilic, amidonul modificat după ce rezistența suprafeței poate fi crescută cu aproximativ 10%, doza este redusă cu aproximativ 30%. Este un agent promițător de dimensionare a suprafeței pentru fabricarea hârtiei, iar seria sa de noi soiuri ar trebui dezvoltată în mod activ. Eterul de celuloză cationic are o performanță mai bună de dimensionare a suprafeței decât amidonul cationic, nu numai că poate îmbunătăți rezistența suprafeței hârtiei, dar poate, de asemenea, îmbunătăți absorbția de cerneală a hârtiei, crește efectul de vopsire, este și un agent promițător de dimensionare a suprafeței.

3.4 Industria textilă

În industria textilă, eterul de celuloză poate fi utilizat ca agent de dimensionare, agent de nivelare și agent de îngroșare pentru celuloza textilă.

Agent de dimensionare: eter de celuloză, cum ar fi carboximetil celuloză de sodiu, eter de hidroxietil carboximetil celuloză, eter de hidroxipropil carboximetil celuloză și alte soiuri pot fi utilizate ca agent de dimensionare și nu sunt ușor de deteriorat și de modelat, imprimare și vopsire, fără dedimensionare, promovarea vopselei poate obține uniform coloid în apă.

Agent de nivelare: poate spori puterea hidrofilă și osmotică a colorantului, deoarece schimbarea vâscozității este mică, ușor de ajustat diferența de culoare; Eterul de celuloză cationic are, de asemenea, efect de vopsire și colorare.

Agent de îngroșare: carboximetil celuloză de sodiu, eter hidroxietil carboximetil celuloză, eter hidroxipropil carboximetil celuloză poate fi utilizat ca agent de îngroșare a șlamului de imprimare și vopsire, cu reziduuri mici, caracteristici de rată de culoare ridicată, este o clasă de aditivi textile foarte potențiali.

3.5 Industria chimică de uz casnic

Vâscozifiant stabil: metilceluloza de sodiu în produsele din pastă de materie primă din pulbere solidă joacă o stabilitate a suspensiei de dispersie, în produsele cosmetice lichide sau în emulsie, îngroșarea, dispersarea, omogenizarea și alte roluri. Poate fi folosit ca stabilizator și viscozifiant.

Stabilizator emulsionant: unguent, emulgator de șampon, agent de îngroșare și stabilizator. Carboximetil hidroxipropil celuloza de sodiu poate fi folosită ca stabilizator adeziv pentru pastă de dinți, cu proprietăți tixotropice bune, astfel încât pasta de dinți să aibă o formabilitate bună, deformare pe termen lung, gust uniform și delicat. Rezistența la sare de sodiu carboximetil hidroxipropil celuloză, rezistența la acid este superioară, efectul este mult mai bun decât carboximetil celuloza, poate fi folosit ca detergent în viscozifiant, agent de prevenire a atașării murdăriei.

Agent de îngroșare de dispersie: în producția de detergent, utilizarea generală a carboximetil celulozei de sodiu ca detergent detergent dispersant murdărie, agent de îngroșare a detergentului lichid și dispersant.

3.6 Industriile farmaceutice și alimentare

În industria farmaceutică, hidroxipropil carboximetil celuloza poate fi utilizată ca excipienți pentru medicamente, utilizate pe scară largă în preparatele cu eliberare controlată și cu eliberare susținută de scheletul medicamentului oral, ca material de blocare a eliberării pentru a regla eliberarea medicamentelor, ca material de acoperire agent cu eliberare susținută, pelete cu eliberare susținută , capsule cu eliberare susținută. Cel mai utilizat este metil carboximetil celuloza, etil carboximetil celuloza, cum ar fi MC este adesea folosit la fabricarea de tablete și capsule, sau tablete acoperite cu zahăr.

Eterul de celuloză de calitate poate fi utilizat în industria alimentară, într-o varietate de alimente este un agent eficient de îngroșare, emulgator, stabilizator, excipient, agent de reținere a apei și agent de spumare mecanic. Metilceluloza și hidroxipropilmetilceluloza au fost recunoscute ca substanțe inerte metabolice nevătămătoare. Carboximetil celuloza de înaltă puritate (99,5% sau mai multă puritate) poate fi adăugată în alimente, cum ar fi lapte și produse din smântână, condimente, gemuri, jeleuri, conserve, siropuri de masă și băuturi. Puritatea de peste 90% carboximetil celuloză poate fi utilizată în aspecte legate de alimentație, cum ar fi aplicată la transportul și depozitarea fructelor proaspete, folie de plastic are un efect de conservare bun, poluare mai mică, fără daune, avantaje de producție ușor de mecanizat.

3.7 Materiale funcționale optice și electrice

Stabilizator de îngroșare a electroliților: datorită purității ridicate a eterului de celuloză, rezistența bună la acid, rezistența la sare, în special conținutul de fier și metale grele este scăzut, astfel încât coloidul este foarte stabil, potrivit pentru baterie alcalină, stabilizator de îngroșare a electrolitului bateriei zinc mangan.

Materiale cu cristale lichide: Din 1976, prima descoperire a hidroxipropil celulozei – faza de cerere cu cristale lichide a sistemului de apă, a fost găsită în soluție organică adecvată, mulți derivați de celuloză în concentrație mare pot forma soluție anizotropă, de exemplu, hidroxipropil celuloza și acetatul său, propionat. , benzoat, ftalat, acetixietil celuloză, hidroxietil celuloză, etc. Pe lângă formarea soluției de cristale lichide ionice coloidale, unii esteri ai hidroxipropil celulozei prezintă și această proprietate.

Mulți eteri de celuloză prezintă proprietăți de cristale lichide termotrope. Acetil hidroxipropil celuloza a format cristale lichide colesterice termogenice sub 164℃. Acetoacetat hidroxipropil celuloză, trifluoracetat hidroxipropil celuloză, hidroxipropil celuloză și derivații săi, etil hidroxipropil celuloză, trimetilsiliceluloză și butildimetilsiliceluloză, heptil celuloză și butoxiletil celuloză, hidroxietil celuloză acetat de hidroxietil celuloză, etc. Unii esteri de celuloză, cum ar fi benzoatul de celuloză, p-metoxibenzoatul și p-metilbenzoatul, heptanatul de celuloză pot forma cristale lichide colesterice termogenice.

Material de izolare electrică: agent de eterificare cianoetil celuloză pentru acrilonitril, constanta sa dielectrică ridicată, coeficient de pierdere scăzut, poate fi folosit ca matrice de rășină și lămpi electroluminiscente cu fosfor și izolație pentru transformator.

4. Observații finale

Utilizarea modificărilor chimice pentru a obține derivați de celuloză cu funcții speciale este o modalitate eficientă de a găsi noi utilizări pentru celuloză, cea mai mare materie organică naturală din lume. Ca unul dintre derivații de celuloză, eterul de celuloză, cum ar fi materialele polimerice fiziologice inofensive, fără poluare, solubile în apă, datorită proprietăților sale excelente, a fost utilizat în multe industrii și va avea o perspectivă mai largă de dezvoltare.