Charakteristika, príprava a použitie éteru celulózy v priemysle

Boli preskúmané typy, spôsoby prípravy, vlastnosti a charakteristiky éteru celulózy, ako aj aplikácie éteru celulózy v ropnom, stavebnom, papierenskom, textilnom, lekárskom, potravinárskom, fotoelektrickom a každodennom chemickom priemysle. Boli zavedené niektoré nové odrody derivátov éterov celulózy s perspektívou vývoja a skúmali sa perspektívy ich aplikácie.

kľúčové slová:éter celulózy; výkon; Aplikácia; Deriváty celulózy

Celulóza je druh prirodzenej polymérnej zlúčeniny. Jeho chemická štruktúra je polysacharidová makromolekula s bezvodou β-glukózou ako základným kruhom, s jednou primárnou hydroxylovou skupinou a dvoma sekundárnymi hydroxylovými skupinami na každom základnom kruhu. Chemickou modifikáciou možno získať rad derivátov celulózy, jedným z nich je éter celulózy. Éter celulózy sa získa reakciou celulózy a NaOH a potom sa éterizuje s rôznymi funkčnými monomérmi, ako je metánchlorid, etylénoxid, propylénoxid atď., premytím soli vedľajšieho produktu a sodnej soli celulózy. Éter celulózy je dôležitým derivátom celulózy, môže byť široko používaný v medicíne a zdravotníctve, každodennom chemickom, papierenskom, potravinárskom, medicíne, stavebníctve, materiáloch a iných priemyselných odvetviach. Vývoj a využitie celulózového éteru má preto pozitívny význam pre komplexné využitie obnoviteľných zdrojov biomasy, vývoj nových materiálov a nových technológií.

1. Klasifikácia a príprava éteru celulózy

Klasifikácia éterov celulózy je vo všeobecnosti rozdelená do štyroch kategórií podľa ich iónových vlastností.

1.1 Neiónový éter celulózy

Neiónový éter celulózy je hlavne alkyléter celulózy, spôsob prípravy je reakciou celulózy a NaOH a potom s rôznymi funkčnými monomérmi, ako je metánchlorid, etylénoxid, éterifikačná reakcia propylénoxidu a potom premytím vedľajšieho produktu soľ a sodnú celulózu získať. Hlavný éter metylcelulózy, éter metylhydroxyetylcelulózy, éter metylhydroxypropylcelulózy, éter hydroxyetylcelulózy, éter kyanoetylcelulózy, éter hydroxybutylcelulózy. Jeho uplatnenie je veľmi široké.

1.2 Aniónový éter celulózy

Aniónový éter celulózy je hlavne sodná soľ karboxymetylcelulózy, sodná soľ karboxymetylhydroxyetylcelulózy. Spôsob prípravy je reakciou celulózy a NaOH a potom éterifikáciou kyselinou monochlóroctovou alebo etylénoxidom, propylénoxidom a potom premytím soli vedľajšieho produktu a sodnej soli celulózy.

1,3 katiónový éter celulózy

Katiónový éter celulózy je hlavne éter celulózy 3 – chlór – 2 – hydroxypropyl trimetylamóniumchlorid. Spôsob prípravy je reakciou celulózy a NaOH a následne katiónového éterifikačného činidla 3 – chlór – 2 – hydroxypropyltrimetylamóniumchlorid alebo etylénoxid, propylénoxid spolu s éterifikačnou reakciou a následne premytím soli vedľajšieho produktu a sodíka. celulózu získať.

1.4 Zwitteriónový éter celulózy

Zwitteriónový éter celulózy má na molekulovom reťazci aniónové skupiny aj katiónové skupiny, spôsob prípravy je reakciou celulózy a NaOH a následne kyselinou chlóroctovou a katiónovým éterifikačným činidlom 3 – chlór – 2 hydroxypropyltrimetylamóniumchlorid etherifikačná reakcia a následne premytie soľou vedľajšieho produktu a sodnou celulózou a získa sa.

2.vlastnosti a charakteristiky éteru celulózy

2.1 Vlastnosti vzhľadu

Éter celulózy je vo všeobecnosti biely alebo mliečne biely, bez chuti, netoxický, s tekutosťou vláknitého prášku, ľahko absorbuje vlhkosť, rozpustený vo vode na priehľadný viskózny stabilný koloid.

2.2 Tvorba filmu a priľnavosť

Éterifikácia éteru celulózy má veľký vplyv na jeho vlastnosti, ako je rozpustnosť, filmotvornosť, pevnosť väzby a tolerancia soli. Éter celulózy má vysokú mechanickú pevnosť, pružnosť, tepelnú odolnosť a odolnosť proti chladu a má dobrú kompatibilitu s rôznymi živicami a zmäkčovadlami, môže sa použiť na výrobu plastov, fólií, lakov, lepidiel, latexu a farmaceutických poťahových materiálov.

2.3 Rozpustnosť

Metylcelulóza rozpustná v studenej vode, nerozpustná v horúcej vode, ale tiež rozpustná v niektorých organických rozpúšťadlách; Metylhydroxyetylcelulóza rozpustná v studenej vode, nerozpustná v horúcej vode a organických rozpúšťadlách. Ale keď sa vodný roztok metylcelulózy a metylhydroxyetylcelulózy zahrieva, metylcelulóza a metylhydroxyetylcelulóza sa vyzrážajú. Metylcelulóza sa vyzrážala pri 45 až 60 °C, zatiaľ čo zmiešaná éterizovaná metylhydroxyetylcelulóza sa vyzrážala pri 65 až 80 °C. Keď teplota klesne, zrazeniny sa znova rozpustia.

Sodná soľ hydroxyetylcelulózy a karboxymetylhydroxyetylcelulóza sú rozpustné vo vode pri akejkoľvek teplote, ale nerozpustné v organických rozpúšťadlách (až na niekoľko výnimiek).

2.4 Zahusťovanie

Éter celulózy je rozpustený vo vode v koloidnej forme a jeho viskozita závisí od stupňa polymerizácie éteru celulózy. Roztok obsahuje makromolekuly hydratácie. V dôsledku prepletenia makromolekúl je tokové správanie roztoku odlišné od chovania newtonovských tekutín, ale vykazuje správanie, ktoré sa mení so zmenou šmykových síl. Vzhľadom na makromolekulárnu štruktúru éteru celulózy sa viskozita roztoku rýchlo zvyšuje so zvyšujúcou sa koncentráciou a rýchlo klesá so zvyšujúcou sa teplotou.

2.5 Odbúrateľnosť

Éter celulózy sa používa vo vodnej fáze. Pokiaľ je prítomná voda, baktérie budú rásť. Rast baktérií vedie k produkcii enzýmových baktérií. Enzýmové baktérie prerušili nesubstituovanú dehydratovanú glukózovú jednotku v susedstve s celulózovým éterom a molekulová hmotnosť polyméru sa znížila. Ak sa teda vodný roztok éteru celulózy má konzervovať dlhší čas, treba doň pridať konzervačný prostriedok, aj keď sa použije antibakteriálny éter celulózy.

3.aplikácia éteru celulózy v priemysle

3.1 Ropný priemysel

Sodná soľ karboxymetylcelulózy sa používa hlavne pri ťažbe ropy. Používa sa pri výrobe bahna na zvýšenie viskozity a zníženie straty vody. Môže odolávať rôznym znečisteniu rozpustnými soľami a zlepšiť rýchlosť regenerácie oleja.

Sodná soľ karboxymetylhydroxypropylcelulózy a sodná soľ karboxymetylhydroxyetylcelulózy sú druhom lepšieho činidla na úpravu vrtného kalu a prípravy dokončovacích tekutých materiálov, vysoká rýchlosť rozvlákňovania, odolnosť voči soli, odolnosť voči vápniku, dobrá viskozita, teplotná odolnosť (160 ℃). Vhodné na prípravu sladkej vody, morskej vody a nasýtenej slanej vody na vŕtanie, pod hmotnosťou chloridu vápenatého sa môže miešať do rôznych hustôt (103 ~ 1279 / cm3) vrtnej kvapaliny, vďaka čomu má určitú viskozitu a nízku filtráciu kapacita, jej viskozita a filtračná kapacita sú lepšie ako u hydroxyetylcelulózy, je dobrým aditívom na výrobu oleja. Sodná soľ karboxymetylcelulózy je široko používaná v procese využívania ropných derivátov celulózy, vo vrtnej kvapaline, cementovacej kvapaline, štiepiacej kvapaline a zlepšovaní produkcie ropy sa používa, najmä pri spotrebe vrtnej kvapaliny je väčšia, hlavná vzletová a pristávacia filtrácia a viskozita.

Hydroxyetylcelulóza sa používa v procese vŕtania, dokončovania a cementovania ako stabilizátor zahusťovania bahna. Pretože hydroxyetylcelulóza a sodná soľ karboxymetylcelulózy, guarová guma v porovnaní s dobrým zahusťovacím účinkom, suspenzný piesok, vysoký obsah soli, dobrá tepelná odolnosť a malá odolnosť, menšie straty kvapaliny, zlomený gumový blok, nízke vlastnosti zvyškov.

3.2 Stavebníctvo a náterový priemysel

Prímes stavebnej a omietkovej malty: sodná soľ karboxymetylcelulózy možno použiť ako retardér, prostriedok na zadržiavanie vody, zahusťovadlo a spojivo, možno použiť ako sadrovú spodnú a cementovú spodnú omietku, dispergátor malty a vyrovnávacieho materiálu, prostriedok na zadržiavanie vody, zahusťovadlo. Je to druh špeciálnej prísady do murovacej a omietkovej malty pre pórobetónové tvárnice vyrobené z karboxymetylcelulózy, ktorá môže zlepšiť spracovateľnosť, zadržiavanie vody a odolnosť proti praskaniu malty a zabrániť praskaniu a prehĺbeniu steny tvárnice.

Materiály na dekoráciu povrchu budovy: Cao Mingqian a iná metylcelulóza vyrobená z druhu materiálov na dekoráciu povrchu budov na ochranu životného prostredia, jeho výrobný proces je jednoduchý, čistý, dá sa použiť na vysoko kvalitné steny, povrch kamenných dlaždíc, možno použiť aj na stĺpce , dekorácia povrchu tabletu. Huang Jianping vyrobený z karboxymetylcelulózy je druh keramického tmelu na dlaždice, ktorý má silnú lepiacu silu, dobrú deformačnú schopnosť, nevytvára praskliny a neopadáva, dobrý vodotesný efekt, svetlá a farebná farba, s vynikajúcim dekoratívnym efektom.

Aplikácia v náteroch: Metylcelulózu a hydroxyetylcelulózu je možné použiť ako stabilizátor, zahusťovadlo a činidlo zadržiavajúce vodu pre latexové nátery, okrem toho sa môžu použiť aj ako dispergačné činidlo, viskozifikátor a činidlo tvoriace film pre farebné cementové nátery. Pridanie éteru celulózy s vhodnými špecifikáciami a viskozitou do latexovej farby môže zlepšiť konštrukčný výkon latexovej farby, zabrániť rozstreku, zlepšiť stabilitu pri skladovaní a kryciu silu. Hlavnou spotrebiteľskou oblasťou v zahraničí sú latexové nátery, preto sa produkty z éteru celulózy často stávajú prvou voľbou zahusťovadla latexových farieb. Napríklad modifikovaný éter metylhydroxyetylcelulózy si môže udržať vedúcu pozíciu v zahusťovadle latexovej farby vďaka svojim dobrým komplexným vlastnostiam. Napríklad, pretože éter celulózy má jedinečné vlastnosti tepelného gélu a rozpustnosť, odolnosť voči soli, tepelnú odolnosť a má vhodnú povrchovú aktivitu, môže sa použiť ako činidlo na zadržiavanie vody, suspenzné činidlo, emulgátor, činidlo tvoriace film, lubrikant, spojivo a reologický doplnok .

3.3 Papierenský priemysel

Mokré prísady do papiera: CMC sa môže použiť ako disperzant vlákien a zosilňovač papiera, môže sa pridať do buničiny, pretože sodná soľ karboxymetylcelulózy a buničina a častice balenia majú rovnaký náboj, môžu zvýšiť rovnomernosť vlákna, zlepšiť pevnosť papier. Ako výstuž pridaná do papiera zvyšuje spoluprácu medzi vláknami a môže zlepšiť pevnosť v ťahu, odolnosť proti pretrhnutiu, rovnomernosť papiera a ďalšie fyzikálne ukazovatele. Sodná soľ karboxymetylcelulózy môže byť tiež použitá ako glejivo v buničine. Okrem vlastného stupňa glejenia ho možno použiť aj ako ochranný prostriedok proti kolofónii, AKD a iným glejovacím prostriedkom. Katiónový éter celulózy sa môže použiť aj ako pomocný retenčný filter na papier, zlepšuje mieru zadržania jemného vlákna a plniva, môže sa tiež použiť ako výstuž papiera.

Náterové lepidlo: Používa sa na nanášanie lepidla na nanášanie papiera, môže nahradiť syr, časť latexu, takže tlačový atrament ľahko prenikne, čistý okraj. Môže byť tiež použitý ako pigmentový dispergátor, viskozifikátor a stabilizátor.

Povrchové glejivo: Sodná soľ karboxymetylcelulózy sa môže použiť ako činidlo na povrchové glejenie papiera, zlepšuje povrchovú pevnosť papiera, v porovnaní so súčasným používaním polyvinylalkoholu, modifikovaný škrob po zvýšení povrchovej pevnosti o približne 10%, dávka sa zníži o približne 30 %. Je to sľubné povrchové glejivo pre výrobu papiera a jeho séria nových odrôd by sa mala aktívne rozvíjať. Katiónový éter celulózy má lepší výkon na glejenie povrchu ako katiónový škrob, môže nielen zlepšiť povrchovú pevnosť papiera, ale môže tiež zlepšiť absorpciu atramentu papiera, zvýšiť farbiaci účinok a je tiež sľubným činidlom na glejenie povrchu.

3.4 Textilný priemysel

V textilnom priemysle možno éter celulózy použiť ako glejivo, egalizačný prostriedok a zahusťovadlo pre textilnú buničinu.

Šlichtovacie činidlo: éter celulózy, ako je sodná soľ karboxymetylcelulózy, éter hydroxyetylkarboxymetylcelulózy, éter hydroxypropylkarboxymetylcelulózy a iné odrody, sa môžu použiť ako glejivo a nie je ľahké ich zhoršiť a formovať, tlač a farbenie, bez odglejovania, podporujúce farbivo môže získať jednotné koloid vo vode.

Vyrovnávacie činidlo: môže zvýšiť hydrofilnú a osmotickú silu farbiva, pretože zmena viskozity je malá, ľahko sa nastavuje farebný rozdiel; Katiónový éter celulózy má tiež farbiaci a farbiaci účinok.

Zahusťovadlo: sodná soľ karboxymetylcelulózy, éter hydroxyetylkarboxymetylcelulózy, éter hydroxypropylkarboxymetylcelulózy sa môže použiť ako zahusťovadlo tlačiarenskej a farbiacej kaše, s malým zvyškom, vysokou farebnou charakteristikou, je triedou veľmi potenciálnych textilných prísad.

3.5 Chemický priemysel pre domácnosť

Stabilný viskozifikátor: Sodná soľ metylcelulózy v pastových produktoch z pevných práškových surovín hrá stabilitu disperznej suspenzie, v tekutej alebo emulznej kozmetike zahusťuje, disperguje, homogenizuje a iné úlohy. Môže byť použitý ako stabilizátor a stabilizátor viskozity.

Emulgačný stabilizátor: masť, šampónový emulgátor, zahusťovadlo a stabilizátor. Sodná soľ karboxymetylhydroxypropylcelulózy môže byť použitá ako adhezívny stabilizátor zubnej pasty s dobrými tixotropnými vlastnosťami, takže zubná pasta má dobrú tvárnosť, dlhodobú deformáciu, jednotnú a jemnú chuť. Odolnosť sodnej soli karboxymetylhydroxypropylcelulózy, odolnosť voči kyselinám je lepšia, účinok je oveľa lepší ako karboxymetylcelulóza, môže sa použiť ako detergent vo viskozifikátore, prostriedok na zabránenie prichytenia nečistôt.

Disperzné zahusťovadlo: Pri výrobe detergentov sa všeobecne používa sodná soľ karboxymetylcelulózy ako dispergátor špiny detergentu, zahusťovadlo tekutého detergentu a disperzant.

3.6 Farmaceutický a potravinársky priemysel

Vo farmaceutickom priemysle sa hydroxypropylkarboxymetylcelulóza môže používať ako pomocné látky liečiva, široko používaná v prípravkoch s riadeným uvoľňovaním a predĺženým uvoľňovaním skeletu liečiva, ako materiál blokujúci uvoľňovanie na reguláciu uvoľňovania liečiv, ako poťahový materiál činidlo s predĺženým uvoľňovaním, pelety s predĺženým uvoľňovaním kapsuly s predĺženým uvoľňovaním. Najpoužívanejšia je metylkarboxymetylcelulóza, etylkarboxymetylcelulóza, ako napríklad MC sa často používa pri výrobe tabliet a kapsúl, alebo poťahovaných tabliet potiahnutých cukrom.

Kvalitný éter celulózy je možné použiť v potravinárskom priemysle, v rôznych potravinách je účinným zahusťovadlom, emulgátorom, stabilizátorom, pomocnou látkou, vodou zadržiavacou látkou a mechanickým penidlom. Metylcelulóza a hydroxypropylmetylcelulóza boli uznané ako neškodlivé metabolické inertné látky. Karboxymetylcelulóza s vysokou čistotou (čistota 99,5 % alebo viac) sa môže pridávať do potravín, ako sú mliečne a smotanové výrobky, koreniny, džemy, želé, konzervy, stolové sirupy a nápoje. Čistota viac ako 90% karboxymetylcelulózy sa môže použiť v aspektoch súvisiacich s potravinami, ako napríklad pri preprave a skladovaní čerstvého ovocia, plastový obal má dobrý konzervačný účinok, menšie znečistenie, žiadne poškodenie, výhody ľahko mechanizovanej výroby.

3.7 Optické a elektrické funkčné materiály

Stabilizátor zahusťovania elektrolytu: vďaka vysokej čistote éteru celulózy, dobrá odolnosť voči kyselinám, odolnosť voči soliam, najmä obsah železa a ťažkých kovov je nízky, takže koloid je veľmi stabilný, vhodný pre alkalické batérie, stabilizátor zahusťovania elektrolytov zinok-mangánových batérií.

Materiály z tekutých kryštálov: Od roku 1976 bol prvý objav hydroxypropylcelulózy – vodný systém tekutých kryštálov, nájdený vo vhodnom organickom roztoku, mnohé deriváty celulózy vo vysokej koncentrácii môžu tvoriť anizotropný roztok, napríklad hydroxypropylcelulóza a jej acetát, propionát benzoát, ftalát, acetyxyetylcelulóza, hydroxyetylcelulóza atď. Okrem tvorby koloidného iónového roztoku tekutých kryštálov vykazujú túto vlastnosť aj niektoré estery hydroxypropylcelulózy.

Mnohé étery celulózy vykazujú vlastnosti termotropných tekutých kryštálov. Acetylhydroxypropylcelulóza vytvorila termogénny cholesterický tekutý kryštál pod 164 °C. Acetoacetát-hydroxypropylcelulóza, trifluóracetát-hydroxypropylcelulóza, hydroxypropylcelulóza a jej deriváty, etylhydroxypropylcelulóza, trimetylsilikacelulóza a butyldimetylsiliccelulóza, heptylcelulóza a butoxyletylcelulóza, acetát hydroxyetylcelulózy atď., všetky vykazovali termogénny cholesterický tekutý kryštál. Niektoré estery celulózy, ako je benzoát celulózy, p-metoxybenzoát a p-metylbenzoát, heptanát celulózy môžu vytvárať termogénne cholesterické tekuté kryštály.

Elektrický izolačný materiál: kyanoetylcelulózové éterifikačné činidlo pre akrylonitril, jeho vysoká dielektrická konštanta, nízky stratový koeficient, môže byť použitý ako živicová matrica a izolácia transformátora pre fosforové a elektroluminiscenčné lampy.

4. Záverečné poznámky

Použitie chemickej modifikácie na získanie derivátov celulózy so špeciálnymi funkciami je efektívny spôsob, ako nájsť nové využitie celulózy, najväčšej prírodnej organickej hmoty na svete. Ako jeden z derivátov celulózy sa éter celulózy, ako sú fyziologicky neškodné vo vode rozpustné polymérne materiály bez znečistenia, vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam používa v mnohých priemyselných odvetviach a bude mať širšiu perspektívu vývoja.