Как сделать целлюлозный эфир?

Целлюлозный эфир это своего рода производное целлюлозы, полученное путем эфирной модификации целлюлозы. Он широко используется из -за его превосходного утолщения, эмульгирования, подвески, формирования пленки, защитного коллоида, удержания влаги и адгезионных свойств. Он играет важную роль в развитии национальной экономики в научных исследованиях и промышленных секторах, таких как продукты питания, медицина, сборы бумаг, покрытия, строительные материалы, восстановление нефти, текстиль и электронные компоненты. В этой статье рассматривается исследование модификации этерификации целлюлозы.

Целлюлозаэфирявляется наиболее распространенным органическим полимером по своей природе. Это возобновляемое, зеленое и биосовместимое. Это важное основное сырье для химического машиностроения. Согласно различным заместителям молекулы, полученной из реакции этерификации, ее можно разделить на отдельные эфиры и смешанные целлюлоза эфиры.Здесь мы Обзоры исследований в области синтеза отдельных эфиров, в том числе алкил -эфиров, гидроксиалкильных эфиров, карбоксиалкильных эфиров и смешанных эфиров.

Ключевые слова: целлюлоза эфир, эфиризация, одиночный эфир, смешанный эфир, прогресс в исследованиях

1. Реакция с помощью целлюлозы

Реакция этерификации целлюлозы эфир является наиболее важной реакцией дериватизации целлюлозы. Успокорение целлюлозы представляет собой серию производных, продуцируемых реакцией гидроксильных групп на молекулярных цепях целлюлозы с алкилирующими агентами в щелочных условиях. Существует много видов целлюлозных эфирных продуктов, которые можно разделить на отдельные эфиры и смешанные эфиры в соответствии с различными заместителями на молекулах, полученных в результате реакции этерификации. Одиночные эфиры можно разделить на алкилэфиры, гидроксиалкильные эфиры и карбобоксиловые эфиры, а смешанные эфиры ссылаются на эфиры с двумя или более групп, соединенными в молекулярной структуре. Среди продуктов эфира целлюлозного эфира карбоксиметил целлюлоза (CMC), гидроксиэтилцеллюлоза (HEC), гидроксипропил целлюлоза (HPC), гидроксипропиловая метиловая целлюлоза (HPMC), среди которых были коммерциализированы некоторые продукты.

2. Синтез эфира целлюлозного эфира

2.1 Синтез одного эфира

Одиночные эфиры включают алкил -эфиры (такие как этил целлюлоза, пропил целлюлоза, фенил целлюлоза, цианоэтил целлюлоза и т. Д.), Гидроксиалкильные эфиры (такие как гидроксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллулоза и т. Д.), Карбоксил -эфи (такие как карбобобиль -клеточная, карбобоя, клеточная клеточная, карбобоя, клеточная клетоза, карбобоя, карбобоя, каретилалиллея, каретилаллея, каретилаллея, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбобоя, карбоксил -эфи (такие и т. д.).

2.1.1 Синтез алкил -эфиров

Berglund et al. Сначала обработанная целлюлоза с помощью раствора NaOH, добавленного этилхлоридом, затем добавили метилхлорид при температуре 65°C до 90°C и давление от 3BAR до 15BAR и отреагировали на продуцирование метилового целлюлозного эфира. Этот метод может быть высокоэффективным для получения растворимых в воде метиловых целлюлозных эфиров с различной степенью замещения.

Этилцеллюлоза представляет собой белую термопластичную гранулу или порошок. Общие товары содержат 44% ~ 49% этокси. Растворим в большинстве органических растворителей, нерастворимый в воде. Линтеры пульпы или хлопка с 40% ~ 50% водного раствора натрия, а щелочная целлюлозатитировали этилхлоридом, образуя этил целлюлозу. Успешно синтезировал этил целлюлозу (EC) с содержанием этокси 43,98% с помощью одностадийного метода путем реагирования целлюлозы с избыточным этилхлоридом и гидроксидом натрия, используя толуол в качестве разбавителя. Толуол использовали в качестве разбавителя в эксперименте. Во время реакции этерификации это может не только способствовать диффузии этилхлорида к щелочной целлюлозе, но также растворить сильно замещенную этил целлюлозу. Во время реакции непрерывная часть может быть непрерывно выставлена, что делает эфирификационный агент, его легко вторгаться, так что реакция этилирования изменяется от неоднородного к однородному, а распределение заместителей в продукте было более равномерным.

Использовал этилбромид в качестве этерификационного агента и тетрагидрофурана в качестве разбавителя для синтеза этил целлюлозы (EC) и характеризовал структуру продукта с помощью инфракрасной спектроскопии, ядерного магнитного резонанса и хроматографии проникновения геля. Считается, что степень замещения синтезированной этил целлюлозы составляет около 2,5, распределение молекулярной массы узкое и имеет хорошую растворимость в органических растворителях.

Цианоээтил целлюлоза (CEC) посредством гомогенных и гетерогенных методов с использованием целлюлозы с различной степенью полимеризации в качестве сырья и приготовленные плотные мембранные материалы CEC путем литья раствора и горячего прессования. Пористые мембраны CEC готовили с помощью технологии разделения фазы (NIPS), вызванной растворителем, а также нанокомпозитные мембранные материалы титаната бария/цианоэтил целлюлозы (BT/CEC) готовили с помощью технологии NIPS, и их структуры и свойства были изучены.

Использовал саморазвитый растворитель целлюлозы (раствор щелочной/мочевины) в качестве реакционной среды для гомогенно синтезирования цианоэтил целлюлозы (CEC) с акрилонитрилом в качестве эфирного агента и проводил исследования по структуре, свойствам и применению продукта. изучить глубину. И, контролируя различные условия реакции, можно получить ряд CEC со значениями DS в диапазоне от 0,26 до 1,81.

2.1.2 Синтез гидроксиалкильных эфиров

Fan Junlin et al. Подготовлены гидроксиэтилце целлюлозы (HEC) в реакторе 500 л, используя изысканный хлопок в качестве сырья и 87,7% изопропанол-вода в качестве растворителя с помощью одностадийной щелочи, пошаговой нейтрализации и пошаговой эетерификации. Полем Результаты показали, что приготовленная гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) имела молярную замену MS 2,2-2,9, достигая того же стандарта качества, что и продукт коммерческого уровня 250 HEC с молярной заменой 2,2-2,4. Использование HEC в производстве латексной краски может улучшить формирующие и выравнивающие свойства пленки латексной краски.

Лю Дэн и другие обсуждали препарат катионной гидроксиэтилцеллулозы соли аммония с помощью полусухой метода гидроксиэтил целлюлозы (HEC) и 2,3-эпоксипропилтриметиламмония хлорид (GTA) при действии катализа лкила. Условия эфира. Было исследовано эффект добавления катионного гидроксиэтилового целлюлозного эфира на бумагу. Экспериментальные результаты показывают, что: в пульпе от обесцвеченной лиственной древесины, когда степень замены катионного гидроксиэтилового целлюлозного эфира составляет 0,26, общий уровень удержания увеличивается на 9%, а скорость фильтрации воды увеличивается на 14%; В пульпе из обесцвеченной лиственной древесины, когда количество катионного гидроксиэтилового целлюлозного эфира составляет 0,08% от пульпы, он оказывает значительное усиливающее влияние на бумагу; Чем больше степень замещения катионного целлюлозного эфира, тем больше плотность катионного заряда и тем лучше усиливающий эффект.

Zhanhong использует метод синтеза жидкости для приготовления гидроксиэтил целлюлозы со значением вязкости 5×104MPA·S или больше и значение золы менее 0,3% в результате двухэтапного процесса щелочи и этерификации. Были использованы два метода щелочной. Первым методом является использование ацетона в качестве разбавителя. Сырье целлюлозного сырья непосредственно базируется в определенной концентрации водного раствора натрия гидроксида. После того, как реакция базификации выполняется, добавляется эфирификационный агент для непосредственного выполнения реакции этерификации. Второй метод состоит в том, что целлюлозное сырье подщелачивается в водном растворе гидроксида натрия и мочевины, а щелочная целлюлоза, приготовленная этим методом, должна быть сжата, чтобы удалить избыток Lye перед реакцией этерификации. Результаты эксперимента показывают, что такие факторы, как выбранное количество разбавителя, количество добавленного этилена оксида, время щелочи, температура и время первой реакции, а также температура и время второй реакции - все это оказывают большое влияние на производительность продукта.

Xu Qin et al. Проводил реакцию этерификации щелочной целлюлозы и оксида пропилена, а также синтезированная гидроксипропил целлюлоза (HPC) с низкой степенью замещения с помощью метода газовой фазы. Было изучено влияние массовой фракции оксида пропилена, отношения сжатия и температуры этерификации на степень этерификации HPC и эффективного использования пропиленоксида. Результаты показали, что оптимальные условия синтеза HPC были фракция массы оксида пропилена 20% (массовое соотношение к целлюлозе), коэффициент экструзии щелочной целлюлозы 3.0 и температура этерификации 60°C. Структурный тест HPC с помощью ядерного магнитного резонанса показывает, что степень этерификации HPC составляет 0,23, эффективная скорость использования пропиленоксида составляет 41,51%, а молекулярная цепь целлюлозы успешно связана с гидроксипропильными группами.

Kong Xingjie et al. Подготовленная гидроксипропил целлюлоза с ионной жидкостью в качестве растворителя, чтобы реализовать гомогенную реакцию целлюлозы, чтобы реализовать регуляцию процесса реакции и продуктов. Во время эксперимента синтетический имидазол фосфатный ионная жидкость 1, 3-диэтилимидазол диэтилфосфат использовали для растворения микрокристаллической целлюлозы, и гидроксипропил целлюлоза получали посредством щелочной, этерификации, подкисления и промывки.

2.1.3 Синтез карбоксиалкильных эфиров

Наиболее типичной карбоксиметил целлюлозой является карбоксиметил целлюлоза (CMC). Водный раствор карбоксиметил целлюлозы имеет функции утолщения, формирования пленки, связывания, удержания воды, защиты коллоида, эмульгирования и суспензии, и широко используется при промывке. Фармацевтические препараты, пища, зубная паста, текстиль, печать и окрашивание, изготовление бумаги, нефть, добыча полезных ископаемых, лекарства, керамика, электронные компоненты, резина, краска, пестициды, косметика, кожа, пластмассы и бурение масла и т. Д.

В 1918 году немецкий Э. Янсен изобрел метод синтеза карбоксиметил целлюлозы. В 1940 году фабрика Калле немецкой компании IG Farbeninaustrie реализовала промышленное производство. В 1947 году химическая компания Wyandotle Chemical в Соединенных Штатах успешно разработала непрерывный процесс производства. Моя страна впервые вступила в промышленное производство CMC на заводе целлулоид Шанхая в 1958 году. Карбоксиметил целлюлоза представляет собой целлюлозный эфир, продуцируемый из изысканного хлопка под действием гидроксида натрия и хлоруксусной кислоты. Его методы промышленного производства можно разделить на две категории: метод на основе воды и метод на основе растворителей в соответствии с различными эфирными носителями. Процесс, использующий воду в качестве реакционной среды, называется методом воды, а процесс, содержащий органический растворитель в реакционной среде, называется методом растворителя.

При углублении исследований и развития технологии были применены новые условия реакции к синтезу карбоксиметил целлюлозы, а новая система растворителей оказывает значительное влияние на процесс реакции или качество продукта. Olaru et al. обнаружил, что реакция карбоксиметилирования целлюлозы с использованием этанол-ацетона смешанной системы лучше, чем у этанола или одного ацетона. Nicholson et al. В системе был получен CMC с низкой степенью замещения. Филипп и др. Подготовлены высокозамещенным CMC с N-метилморфолин-оксид и N, N, диметилацетамид/литий-хлоридный растворитель соответственно. Cai et al. разработал метод подготовки CMC в системе растворителя NaOH/мочевины. Ramos et al. Использовал ионную ионную жидкость ДМСО/тетрабутиламмония в качестве растворителя для карбоксиметиляции целлюлозного сырья, угасленного от хлопка и сизаля, и получил продукт CMC с степенью замещения до 2,17. Chen Jinghuan et al. Использовал целлюлозу с высокой концентрацией пульпы (20%) в качестве сырья, гидроксида натрия и акриламида в качестве модификационных реагентов, проводил реакцию модификации карбоксилирования при заданном времени и температуре и, наконец, получила карбоксиэтиловую целлюлозу. Содержание карбоксиэтила модифицированного продукта может регулироваться путем изменения количества гидроксида натрия и акриламида.

2.2 Синтез смешанных эфиров

Гидроксипропиловый метиловый целлюлозный эфир является своего рода неполярным целлюлозом, растворимым в холодной воде, полученной из природной целлюлозы, путем щелочной модификации и модификации этерификации. Он щелочится раствором гидроксида натрия и добавляет определенное количество изопропанол и растворителя -толуола, используемым эфирификационным агентом является метилохлорид и оксид пропилена.

Dai Mingyun et al. Использовал гидроксиэтил целлюлозу (HEC) в качестве основной цепи гидрофильного полимера и привила гидрофобизизирующий агент бутилоглицидиловой эфир (BGE) на основную цепь реакцией эфирификации, чтобы регулировать гидрофобную группу бутиловой группы. Степень замены группы, так что она имеет подходящее значение гидрофильного липофильного баланса и чувствительную к температуре 2-гидрокси-3-бутоксипропил-гидроксиэтил целлюлозу (HBPEC); Подготовлено температурное свойство. Функциональные материалы на основе целлюлозы обеспечивают новый способ применения функциональных материалов в области устойчивого высвобождения и биологии лекарственного средства.

Чен Янминг и другие использовали гидроксиэтил целлюлозу в качестве сырья, а в системе раствора изопропанола добавили небольшое количество Na2B4O7 в реагент для однородной реакции, чтобы подготовить смешанный эфирный гидроксиэтил карбобоксиметиловая целлюлоза. Продукт мгновенен в воде, а вязкость стабильна.

Wang Peng использует натуральный изысканный хлопок целлюлозы в качестве основного сырья и использует одностадийный эфирификационный процесс для получения карбоксиметилгидроксипропил целлюлозы с равномерной реакцией, высокой вязкости, хорошей кислотой устойчивости и устойчивости к соле посредством щелочной и этерификационной реакции. Используя одностадийный процесс этерификации, полученная карбоксиметил-гидроксипропил целлюлоза обладает хорошей устойчивостью к соле, кислотной устойчивости и растворимости. Изменив относительное количество пропиленоксида и хлоруксусной кислоты, могут быть приготовлены продукты с различным карбоксиметил и гидроксипропил. Результаты испытаний показывают, что карбоксиметил гидроксипропил целлюлоза, продуцируемая методом одного шага, имеет короткий производственный цикл, низкое потребление растворителя, а продукт обладает превосходной устойчивостью к одновалентным и двуспальным солям и хорошей кислотной устойчивостью. По сравнению с другими продуктами эфира целлюлозы, он обладает более высокой конкурентоспособностью в области разведки продуктов питания и нефти.

Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) является наиболее универсальным и наиболее эффективным разнообразием среди всех видов целлюлозы, а также типичный представитель коммерциализации среди смешанных эфиров. В 1927 году гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) была успешно синтезирована и изолирована. В 1938 году Dow Chemical Co. из Соединенных Штатов реализовала промышленное производство метиловой целлюлозы и создала хорошо известный товар «Метоцел». Крупномасштабное промышленное производство гидроксипропилметилцеллюлозы началось в Соединенных Штатах в 1948 году. Процесс HPMC может быть разделен на две категории: метод газовой фазы и метод жидкой фазы. В настоящее время развитые страны, такие как Европа, Америка и Япония, в большей степени внедряют процесс газовой фазы, а внутреннее производство HPMC в основном основано на процессе жидкой фазы.

Чжан Шуанджян и другие уточняли порошок хлопка в качестве сырья, щелочные его гидроксидом натрия в реакционном растворителе толуол и изопропанол, этерифицированный его с помощью этерифицирующего агента оксида пропилена и метилхлорида, реагировал и подготовил своего рода эфир мгновенного гидроксипропильного метилового спирта.

3. Outlook

Целлюлоза является важным химическим и химическим сырью, богатым ресурсами, зеленым и экологически чистым и возобновляемым. Производные модификации эфирификации целлюлозы имеют превосходную производительность, широкий спектр использования и превосходные эффекты использования и в значительной степени удовлетворяют потребности национальной экономики. И потребности социального развития, с непрерывным технологическим прогрессом и реализацией коммерциализации в будущем, если могут быть более индустриализованы синтетическое сырье и синтетические методы производных целлюлозы, они будут более полно использоваться и реализовать более широкий спектр применений. Ценить.