Vo vode rozpustné éterové deriváty celulózy

Bol predstavený mechanizmus sieťovania, dráha a vlastnosti rôznych druhov sieťovacích činidiel a vo vode rozpustného éteru celulózy. Modifikáciou zosieťovania sa môže výrazne zlepšiť viskozita, reologické vlastnosti, rozpustnosť a mechanické vlastnosti vo vode rozpustného éteru celulózy, aby sa zlepšila jeho aplikačná výkonnosť. Podľa chemickej štruktúry a vlastností rôznych zosieťovacích činidiel boli zhrnuté typy modifikačných reakcií zosieťovania éterov celulózy a zosumarizované smery vývoja rôznych zosieťovacích činidiel v rôznych oblastiach použitia éteru celulózy. Vzhľadom na vynikajúci výkon vo vode rozpustného éteru celulózy modifikovaného sieťovaním a niekoľko štúdií doma iv zahraničí má budúca modifikácia sieťovania éteru celulózy široké vyhliadky na vývoj. Toto je odkaz pre príslušných výskumných pracovníkov a výrobné podniky.
Kľúčové slová: sieťovacia modifikácia; éter celulózy; Chemická štruktúra; rozpustnosť; Výkon aplikácie

Éter celulózy vďaka svojmu vynikajúcemu výkonu, ako zahusťovadlo, činidlo na zadržiavanie vody, lepidlo, spojivo a dispergačné činidlo, ochranný koloid, stabilizátor, suspenzné činidlo, emulgátor a činidlo tvoriace film, široko používané v náteroch, stavebníctve, rope, dennej chemikálii, potravinách a medicíne a iných odvetviach. Éter celulózy zahŕňa hlavne metylcelulózu,hydroxyetylcelulóza,karboxymetylcelulóza, etylcelulóza, hydroxypropylmetylcelulóza, hydroxyetylmetylcelulóza a iné druhy zmiešaných éterov. Éter celulózy sa vyrába z bavlneného vlákna alebo drevného vlákna alkalizáciou, éterifikáciou, praním odstreďovaním, sušením, procesom mletia, pri použití éterifikačných činidiel sa vo všeobecnosti používa halogénovaný alkán alebo epoxyalkán.
V procese aplikácie vo vode rozpustného éteru celulózy sa však pravdepodobne stretnete so špeciálnym prostredím, ako je vysoká a nízka teplota, acidobázické prostredie, komplexné iónové prostredie, tieto prostredia spôsobia zahustenie, rozpustnosť, zadržiavanie vody, adhéziu, lepidlo, stabilná suspenzia a emulgácia vo vode rozpustného éteru celulózy sú značne ovplyvnené a dokonca vedú k úplnej strate jeho funkčnosti.
Aby sa zlepšila aplikačná výkonnosť éteru celulózy, je potrebné vykonať zosieťovacie ošetrenie s použitím rôznych zosieťovacích činidiel, výkonnosť produktu je odlišná. Na základe štúdia rôznych typov sieťovacích činidiel a metód ich sieťovania v kombinácii s technológiou sieťovania v priemyselnom výrobnom procese tento článok pojednáva o sieťovaní éteru celulózy s rôznymi typmi sieťovacích činidiel, pričom poskytuje referenciu pre modifikáciu sieťovania éteru celulózy. .

1. Štruktúra a princíp zosieťovania éteru celulózy

Éter celulózyje druh derivátov celulózy, ktorý sa syntetizuje éterovou substitučnou reakciou troch alkoholových hydroxylových skupín na molekulách prírodnej celulózy a halogénovaného alkánu alebo epoxidového alkánu. Vzhľadom na rozdielnosť substituentov sú štruktúra a vlastnosti éteru celulózy odlišné. Sieťovacia reakcia éteru celulózy zahŕňa hlavne éterifikáciu alebo esterifikáciu -OH (OH na glukózovom jednotkovom kruhu alebo -OH na substituente alebo karboxylu na substituente) a sieťovacieho činidla s binárnymi alebo viacerými funkčnými skupinami, takže dve alebo viac molekúl éteru celulózy je spojených dohromady, aby vytvorili viacrozmernú priestorovú sieťovú štruktúru. To je zosieťovaný éter celulózy.
Všeobecne povedané, éter celulózy a zosieťovacie činidlo vodného roztoku obsahujúceho viac -OH, ako je HEC, HPMC, HEMC, MC a CMC, môžu byť éterifikované alebo esterifikované zosieťované. Pretože CMC obsahuje ióny karboxylových kyselín, funkčné skupiny v zosieťovacom činidle môžu byť esterifikované zosieťované iónmi karboxylových kyselín.
Po reakcii -OH alebo -COO- v molekule éteru celulózy so sieťovacím činidlom, v dôsledku zníženia obsahu vo vode rozpustných skupín a tvorby viacrozmernej sieťovej štruktúry v roztoku, jeho rozpustnosť, reológia a mechanické vlastnosti sa zmení. Použitím rôznych sieťovacích činidiel na reakciu s éterom celulózy sa zlepší aplikačná účinnosť éteru celulózy. Bol pripravený éter celulózy vhodný na priemyselné použitie.

2. Typy sieťovacích činidiel

2.1 Aldehydové sieťovacie činidlá
Aldehydové sieťovacie činidlá označujú organické zlúčeniny obsahujúce aldehydovú skupinu (-CHO), ktoré sú chemicky aktívne a môžu reagovať s hydroxylom, amoniakom, amidom a inými zlúčeninami. Aldehydové sieťovacie činidlá používané pre celulózu a jej deriváty zahŕňajú formaldehyd, glyoxal, glutaraldehyd, glyceraldehyd atď. Aldehydová skupina môže ľahko reagovať s dvoma -OH za vzniku acetálov za slabo kyslých podmienok a reakcia je reverzibilná. Bežné étery celulózy modifikované aldehydovými sieťovacími činidlami sú HEC, HPMC, HEMC, MC, CMC a iné vodné étery celulózy.
Jedna aldehydová skupina je zosieťovaná dvoma hydroxylovými skupinami na molekulovom reťazci éteru celulózy a molekuly éteru celulózy sú spojené tvorbou acetálov, čím sa vytvára sieťová priestorová štruktúra, aby sa zmenila jej rozpustnosť. V dôsledku voľnej reakcie -OH medzi aldehydovým sieťovacím činidlom a éterom celulózy sa množstvo molekulárnych hydrofilných skupín zníži, čo vedie k zlej rozpustnosti produktu vo vode. Preto riadením množstva sieťovacieho činidla môže mierne zosieťovanie éteru celulózy oddialiť čas hydratácie a zabrániť príliš rýchlemu rozpusteniu produktu vo vodnom roztoku, čo vedie k lokálnej aglomerácii.
Účinok aldehydového zosieťovacieho éteru celulózy všeobecne závisí od množstva aldehydu, pH, rovnomernosti zosieťovacej reakcie, času zosieťovania a teploty. Príliš vysoká alebo príliš nízka teplota zosieťovania a pH spôsobia nevratné zosieťovanie v dôsledku poloacetálu na acetál, čo povedie k úplne nerozpustnému éteru celulózy vo vode. Množstvo aldehydu a rovnomernosť zosieťovacej reakcie priamo ovplyvňujú stupeň zosieťovania éteru celulózy.
Formaldehyd sa menej používa na zosieťovanie éteru celulózy kvôli jeho vysokej toxicite a vysokej prchavosti. V minulosti sa formaldehyd používal skôr v oblasti náterov, lepidiel, textílií a v súčasnosti ho postupne nahrádzajú nízkotoxické neformaldehydové sieťovacie prostriedky. Zosieťovací účinok glutaraldehydu je lepší ako účinok glyoxalu, ale má silný štipľavý zápach a cena glutaraldehydu je relatívne vysoká. Vo všeobecnosti sa v priemysle glyoxal bežne používa na zosieťovanie vo vode rozpustného éteru celulózy na zlepšenie rozpustnosti produktov. Vo všeobecnosti pri teplote miestnosti, pH 5 ~ 7, v slabo kyslých podmienkach sa môže uskutočniť sieťovacia reakcia. Po zosieťovaní sa čas hydratácie a čas úplnej hydratácie éteru celulózy predĺži a fenomén aglomerácie sa oslabí. V porovnaní s nezosieťujúcimi produktmi je rozpustnosť éteru celulózy lepšia a v roztoku nebudú žiadne nerozpustené produkty, čo je priaznivé pre priemyselné použitie. Keď Zhang Shuangjian pripravoval hydroxypropylmetylcelulózu, pred sušením sa nastriekalo sieťovacie činidlo glyoxal, aby sa získala okamžitá hydroxypropylmetylcelulóza s disperziou 100 %, ktorá sa pri rozpúšťaní nelepila a mala rýchlu disperziu a rozpúšťanie, čo prakticky vyriešilo viazanie. aplikáciu a rozšírili aplikačné pole.
V alkalickom stave sa preruší reverzibilný proces tvorby acetálu, skráti sa čas hydratácie produktu a obnovia sa vlastnosti rozpúšťania éteru celulózy bez zosieťovania. Pri príprave a výrobe éteru celulózy sa zosieťovacia reakcia aldehydov zvyčajne uskutočňuje po procese éterickej reakcie, buď v kvapalnej fáze premývacieho procesu alebo v pevnej fáze po odstredení. Vo všeobecnosti je pri premývacom procese rovnomernosť zosieťovacej reakcie dobrá, ale účinok zosieťovania je slabý. Avšak kvôli obmedzeniam technického zariadenia je rovnomernosť sieťovania v pevnej fáze slabá, ale účinok zosieťovania je relatívne lepší a množstvo použitého sieťovacieho činidla je relatívne malé.
Aldehydové sieťovacie činidlá modifikované vo vode rozpustným éterom celulózy, okrem zlepšenia jeho rozpustnosti, existujú aj správy, ktoré možno použiť na zlepšenie jeho mechanických vlastností, stability viskozity a iných vlastností. Napríklad Peng Zhang použil glyoxal na zosieťovanie s HEC a skúmal vplyv koncentrácie zosieťovacieho činidla, pH zosieťovania a teploty zosieťovania na pevnosť HEC za mokra. Výsledky ukazujú, že za optimálnych podmienok zosieťovania sa pevnosť za mokra HEC vlákna po zosieťovaní zvýši o 41,5 % a jeho výkon sa výrazne zlepší. Zhang Jin použil na zosieťovanie CMC vo vode rozpustnú fenolovú živicu, glutaraldehyd a trichlóracetaldehyd. Porovnaním vlastností mal roztok vo vode rozpustnej fenolovej živice zosieťovanej CMC najmenšie zníženie viskozity po vysokoteplotnom spracovaní, to znamená najlepšiu tepelnú odolnosť.
2.2 Zosieťovacie činidlá na báze karboxylových kyselín
Zosieťovacie činidlá na báze karboxylových kyselín sa týkajú zlúčenín polykarboxylových kyselín, vrátane kyseliny jantárovej, kyseliny jablčnej, kyseliny vínnej, kyseliny citrónovej a iných binárnych alebo polykarboxylových kyselín. Zosieťovacie činidlá na báze karboxylových kyselín sa prvýkrát použili pri zosieťovaní vlákien tkaniny na zlepšenie ich hladkosti. Mechanizmus zosieťovania je nasledujúci: karboxylová skupina reaguje s hydroxylovou skupinou molekuly celulózy za vzniku esterifikovaného zosieťovaného éteru celulózy. Welch a Yang a kol. boli prví, ktorí študovali mechanizmus zosieťovania sieťovacích činidiel na báze karboxylových kyselín. Proces zosieťovania bol nasledujúci: za určitých podmienok sa dve susedné skupiny karboxylových kyselín v zosieťovadlách karboxylových kyselín najskôr dehydratovali za vzniku cyklického anhydridu a anhydrid reagoval s OH v molekulách celulózy za vzniku zosieťovaného éteru celulózy so sieťovou priestorovou štruktúrou.
Sieťovacie činidlá na báze karboxylových kyselín vo všeobecnosti reagujú s éterom celulózy obsahujúcim hydroxylové substituenty. Pretože sieťovacie činidlá karboxylových kyselín sú vo vode rozpustné a netoxické, v posledných rokoch sa široko používajú pri štúdiu dreva, škrobu, chitosanu a celulózy.
Deriváty a iné zosieťovacie modifikácie esterifikácie prírodných polymérov, aby sa zlepšila výkonnosť jeho aplikačnej oblasti.
Hu Hanchang a kol. použil katalyzátor na báze fosfornanu sodného na prijatie štyroch polykarboxylových kyselín s rôznymi molekulárnymi štruktúrami: použila sa kyselina propántrikarboxylová (PCA), kyselina 1,2,3, 4-butántetrakarboxylová (BTCA), cis-CPTA, cis-CHHA (Cis-ChHA). na dokončenie bavlnených látok. Výsledky ukázali, že kruhová štruktúra bavlnenej tkaniny na konečnú úpravu s polykarboxylovou kyselinou má lepší výkon pri obnove záhybov. Molekuly cyklických polykarboxylových kyselín sú potenciálne účinnými sieťovacími činidlami z dôvodu ich väčšej tuhosti a lepšieho sieťovacieho účinku ako molekuly reťazcových karboxylových kyselín.
Wang Jiwei a kol. použil zmes kyseliny citrónovej a acetanhydridu na esterifikáciu a modifikáciu zosieťovania škrobu. Testovaním vlastností vodného rozlíšenia a priehľadnosti pasty dospeli k záveru, že esterifikovaný zosieťovaný škrob má lepšiu stabilitu pri zmrazovaní a rozmrazovaní, nižšiu priehľadnosť pasty a lepšiu viskozitnú tepelnú stabilitu ako škrob.
Skupiny karboxylových kyselín môžu zlepšiť svoju rozpustnosť, biologickú odbúrateľnosť a mechanické vlastnosti po esterifikačnej zosieťovacej reakcii s aktívnym -OH v rôznych polyméroch a zlúčeniny karboxylových kyselín majú netoxické alebo nízkotoxické vlastnosti, čo má široké vyhliadky na sieťovaciu modifikáciu vody. rozpustný éter celulózy v potravinárskej, farmaceutickej kvalite a v oblasti náterov.
2.3 Epoxidové zosieťovacie činidlo
Epoxidové sieťovacie činidlo obsahuje dve alebo viac epoxidových skupín alebo epoxidových zlúčenín obsahujúcich aktívne funkčné skupiny. Pôsobením katalyzátorov reagujú epoxidové skupiny a funkčné skupiny s -OH v organických zlúčeninách za vzniku makromolekúl so sieťovou štruktúrou. Preto sa môže použiť na zosieťovanie éteru celulózy.
Viskozita a mechanické vlastnosti éteru celulózy sa môžu zlepšiť epoxidovým zosieťovaním. Epoxidy boli prvýkrát použité na úpravu vlákien tkaniny a vykazovali dobrý konečný efekt. Existuje však málo správ o modifikácii zosieťovania éteru celulózy epoxidmi. Hu Cheng a kol. vyvinuli nové multifunkčné zosieťovacie činidlo na báze epoxidovej zlúčeniny: EPTA, ktoré zlepšilo uhol obnovy elasticity za mokra skutočných hodvábnych tkanín z 200º pred úpravou na 280º. Okrem toho kladný náboj sieťovacieho činidla výrazne zvýšil rýchlosť farbenia a rýchlosť absorpcie skutočných hodvábnych tkanín na kyslé farbivá. Epoxidové zosieťovacie činidlo používané Chen Xiaohui et al. : polyetylénglykol diglycidyléter (PGDE) je zosieťovaný želatínou. Po zosieťovaní má želatínový hydrogél vynikajúcu elastickú regeneračnú schopnosť, s najvyššou elastickou regeneráciou až 98,03 %. Na základe štúdií o sieťovacej modifikácii prírodných polymérov, ako sú tkaniny a želatína centrálnymi oxidmi v literatúre, má sľubnú perspektívu aj sieťovacia modifikácia éteru celulózy epoxidmi.
Epichlórhydrín (tiež známy ako epichlórhydrín) je bežne používané sieťovacie činidlo na úpravu prírodných polymérnych materiálov obsahujúcich -OH, -NH2 a iné aktívne skupiny. Po zosieťovaní epichlórhydrínom sa zlepší viskozita, odolnosť voči kyselinám a zásadám, teplotná odolnosť, odolnosť voči soliam, odolnosť v strihu a mechanické vlastnosti materiálu. Preto má aplikácia epichlórhydrínu pri sieťovaní éterom celulózy veľký výskumný význam. Napríklad Su Maoyao vyrobil vysoko adsorpčný materiál pomocou epichlórhydrínu zosieťovaného CMC. Diskutoval o vplyve štruktúry materiálu, stupňa substitúcie a stupňa zosieťovania na adsorpčné vlastnosti a zistil, že hodnota retencie vody (WRV) a hodnota retencie soľanky (SRV) produktu vyrobeného s približne 3 % sieťovacieho činidla sa zvýšili o 26 krát a 17 krát. Keď Ding Changguang a spol. pripravenej extrémne viskóznej karboxymetylcelulózy, po éterifikácii sa na zosieťovanie pridal epichlórhydrín. Na porovnanie, viskozita zosieťovaného produktu bola až o 51 % vyššia ako viskozita nezosieťovaného produktu.
2.4 Zosieťovacie činidlá kyselina boritá
Borité sieťovacie činidlá zahŕňajú hlavne kyselinu boritú, bórax, borát, organoboritan a ďalšie sieťovacie činidlá obsahujúce boritan. Všeobecne sa predpokladá, že mechanizmus zosieťovania spočíva v tom, že kyselina boritá (H3BO3) alebo borát (B4O72-) vytvára v roztoku tetrahydroxyboritanový ión (B(OH)4-) a potom sa dehydratuje s -Oh v zlúčenine. Vytvorte zosieťovanú zlúčeninu so sieťovou štruktúrou.
Zosieťovacie činidlá na báze kyseliny boritej sú široko používané ako pomocné látky v medicíne, sklárstve, keramike, rope a iných oblastiach. Mechanická pevnosť materiálu ošetreného sieťovacím činidlom na báze kyseliny boritej sa zlepší a môže sa použiť na zosieťovanie éteru celulózy, aby sa zlepšila jeho výkonnosť.
V 60. rokoch 20. storočia bol anorganický bór (bórax, kyselina boritá a tetraboritan sodný atď.) hlavným sieťovacím činidlom používaným pri vývoji štiepiacich kvapalín na báze vody v ropných a plynových poliach. Borax bol najskôr používaným sieťovacím činidlom. V dôsledku nedostatkov anorganického bóru, ako je krátky čas zosieťovania a zlá tepelná odolnosť, sa vývoj sieťovacieho činidla na báze organického bóru stal ohniskom výskumu. Výskum organobóru sa začal v 90. rokoch 20. storočia. Vďaka svojim vlastnostiam odolnosti voči vysokej teplote, ľahko rozbitnému lepidlu, kontrolovateľnému oneskorenému zosieťovaniu atď., organobór dosiahol dobrý aplikačný efekt pri štiepení ropných a plynových polí. Liu Ji a kol. vyvinul polymérne sieťovacie činidlo obsahujúce skupinu kyseliny fenylboritej, sieťovacie činidlo zmiešané s kyselinou akrylovou a polyolový polymér s reakciou sukcínimidesterovej skupiny, výsledné biologické lepidlo má vynikajúci komplexný výkon, môže vykazovať dobrú priľnavosť a mechanické vlastnosti vo vlhkom prostredí a môže byť jednoduchšia adhézia. Yang Yang a kol. vyrobili vysokoteplotne odolné zosieťovacie činidlo zirkóniumbór, ktoré sa použilo na zosieťovanie tekutiny na báze guanidínového gélu štiepiacej tekutiny a výrazne zlepšilo odolnosť štiepiacej tekutiny voči teplote a šmyku po zosieťovaní. Bola opísaná modifikácia éteru karboxymetylcelulózy sieťovacím činidlom na báze kyseliny boritej v ropnej vrtnej kvapaline. Vďaka svojej špeciálnej štruktúre môže byť použitý v medicíne a stavebníctve
Zosieťovanie éteru celulózy v stavebníctve, náteroch a iných oblastiach.
2.5 Fosfidové sieťovacie činidlo
Fosfátové sieťovacie činidlá zahŕňajú najmä fosfortrichloroxy (fosfoacylchlorid), trimetafosforečnan sodný, tripolyfosforečnan sodný atď. Mechanizmus zosieťovania spočíva v tom, že PO väzba alebo P-Cl väzba je esterifikovaná molekulárnou -OH vo vodnom roztoku za vzniku difosfátu, ktorý tvorí sieťovú štruktúru .
Fosfidové sieťovacie činidlo v dôsledku netoxickej alebo nízkej toxicity, široko používané v modifikácii sieťovania polymérnych materiálov v potravinárstve, medicíne, ako je škrob, chitosan a iné zosieťovanie prírodných polymérov. Výsledky ukazujú, že želatinizačné a napučiavacie vlastnosti škrobu môžu byť významne zmenené pridaním malého množstva fosfidového sieťovacieho činidla. Po zosieťovaní škrobu sa zvyšuje teplota želatinácie, zlepšuje sa stabilita pasty, odolnosť voči kyselinám je lepšia ako u pôvodného škrobu a zvyšuje sa pevnosť filmu.
Existuje tiež veľa štúdií o zosieťovaní chitosanu s fosfidovým sieťovacím činidlom, ktoré môže zlepšiť jeho mechanickú pevnosť, chemickú stabilitu a ďalšie vlastnosti. V súčasnosti neexistujú žiadne správy o použití fosfidového sieťovacieho činidla na zosieťovanie éterom celulózy. Pretože éter celulózy a škrob, chitosan a iné prírodné polyméry obsahujú aktívnejší -OH a fosfidové sieťovacie činidlo má netoxické alebo fyziologické vlastnosti s nízkou toxicitou, jeho aplikácia vo výskume sieťovania éteru celulózy má tiež potenciálne vyhliadky. Ako napríklad CMC používaná v potravinách, oblasť zubnej pasty s modifikáciou fosfidového sieťovacieho činidla, môže zlepšiť jej zahusťovanie, reologické vlastnosti. MC, HPMC a HEC používané v oblasti medicíny možno zlepšiť fosfidovým sieťovacím činidlom.
2.6 Iné sieťovacie činidlá
Vyššie uvedené aldehydy, epoxidy a celulózové éterové zosieťovanie patria k éterifikačnému sieťovaniu, karboxylová kyselina, kyselina boritá a fosfidové sieťovacie činidlo patria k esterifikačnému sieťovaniu. Okrem toho sieťovacie činidlá používané na sieťovanie éterom celulózy zahŕňajú tiež izokyanátové zlúčeniny, dusíkaté hydroxymetylové zlúčeniny, sulfhydrylové zlúčeniny, kovové sieťovacie činidlá, organokremičité sieťovacie činidlá atď. Spoločnou charakteristikou jej molekulárnej štruktúry je, že molekula obsahuje viacero funkčných skupín, ktoré sú ľahko reaguje s -OH a po zosieťovaní môže vytvoriť viacrozmernú sieťovú štruktúru. Vlastnosti sieťovacích produktov súvisia s typom sieťovacieho činidla, stupňom zosieťovania a podmienkami zosieťovania.
Badit · Pabin · Condu a spol. použil toluéndiizokyanát (TDI) na zosieťovanie metylcelulózy. Po zosieťovaní sa teplota skleného prechodu (Tg) zvýšila so zvýšením percenta TDI a zlepšila sa stabilita jeho vodného roztoku. TDI sa tiež bežne používa na modifikáciu sieťovania v lepidlách, náteroch a iných oblastiach. Po úprave sa zlepší priľnavosť, teplotná odolnosť a vodeodolnosť fólie. Preto TDI môže zlepšiť výkon éteru celulózy používaného v stavebníctve, náteroch a lepidlách modifikáciou zosieťovania.
Technológia disulfidového sieťovania je široko používaná pri modifikácii medicínskych materiálov a má určitú výskumnú hodnotu pre sieťovanie produktov éterov celulózy v oblasti medicíny. Shu Shujun a kol. spojil β-cyklodextrín s mikroguľôčkami oxidu kremičitého, zosieťoval merkaptoylovaný chitosan a glukán cez vrstvu s gradientom obalu a odstránil mikroguľôčky oxidu kremičitého, aby sa získali disulfidovo zosieťované nanokapsuly, ktoré vykazovali dobrú stabilitu pri simulovanom fyziologickom pH.
Kovové sieťovacie činidlá sú hlavne anorganické a organické zlúčeniny s vysokým obsahom kovových iónov, ako sú Zr(IV), Al(III), Ti(IV), Cr(III) a Fe(III). Ióny s vysokým obsahom kovov sa polymerizujú za vzniku viacjadrových iónov hydroxylových mostíkov prostredníctvom hydratácie, hydrolýzy a hydroxylového mostíka. Všeobecne sa predpokladá, že k zosieťovaniu vysokovalenčných kovových iónov dochádza hlavne prostredníctvom mnohojadrových hydroxylových premosťujúcich iónov, ktoré sa ľahko kombinujú so skupinami karboxylových kyselín za vzniku polymérov s viacrozmernou priestorovou štruktúrou. Xu Kai a kol. študovali reologické vlastnosti drahých kovov zosieťovanej karboxymetylhydroxypropylcelulózy (CMHPC) a tepelnú stabilitu, filtračné straty, Ti (IV), Cr(III) a Fe(III) radu , kapacita suspendovaného piesku, zvyšky po rozbití lepidla a kompatibilita so soľou po aplikácii. Výsledky ukázali, že kovové zosieťovacie činidlo má vlastnosti požadované pre tmeliace činidlo kvapaliny na štiepenie ropných vrtov.

3. Zlepšenie výkonu a technický rozvoj éteru celulózy modifikáciou sieťovania

3.1 Farba a konštrukcia
Éter celulózy, hlavne HEC, HPMC, HEMC a MC sa viac používajú v oblasti stavebníctva, náterov, tento druh éteru celulózy musí mať dobrú odolnosť proti vode, zahusťovanie, odolnosť voči soli a teplote, odolnosť v šmyku, často sa používa v cementovej malte, latexovej farbe , lepidlo na keramické dlaždice, farba na vonkajšie steny, lak a tak ďalej. Vzhľadom na budovu, požiadavky na náterové pole materiálov musia mať dobrú mechanickú pevnosť a stabilitu, vo všeobecnosti si vyberte sieťovacie činidlo typu éterifikácie na modifikáciu sieťovania celulózového éteru, ako je použitie epoxidového halogénovaného alkánu, sieťovacieho činidla kyseliny boritej na jeho sieťovanie, môže zlepšiť produkt. viskozita, odolnosť voči soli a teplote, odolnosť v šmyku a mechanické vlastnosti.
3.2 Oblasti medicíny, potravín a denných chemikálií
MC, HPMC a CMC vo vode rozpustnom éteri celulózy sa často používajú vo farmaceutických poťahových materiáloch, farmaceutických prísadách s pomalým uvoľňovaním a kvapalnom farmaceutickom zahusťovadle a stabilizátore emulzie. CMC možno použiť aj ako emulgátor a zahusťovadlo v jogurtoch, mliečnych výrobkoch a zubných pastách. HEC a MC sa používajú v každodennej chemickej oblasti na zahusťovanie, dispergovanie a homogenizáciu. Pretože oblasť medicíny, potravín a dennej chemickej kvality potrebuje materiály bezpečné a netoxické, preto sa pre tento druh éteru celulózy môže po modifikácii zosieťovania použiť kyselina fosforečná, sieťovacie činidlo na báze karboxylovej kyseliny, sieťovacie činidlo na báze sulfhydrylu atď. zlepšiť viskozitu produktu, biologickú stabilitu a ďalšie vlastnosti.
HEC sa zriedka používa v oblasti medicíny a potravín, ale pretože HEC je neiónový éter celulózy so silnou rozpustnosťou, má svoje jedinečné výhody oproti MC, HPMC a CMC. V budúcnosti bude zosieťovaný bezpečnými a netoxickými sieťovacími činidlami, ktoré budú mať veľký rozvojový potenciál v oblasti medicíny a potravinárstva.
3.3 Oblasti ťažby ropy a výroby
CMC a éter karboxylovanej celulózy sa bežne používajú ako činidlo na úpravu priemyselného vrtného kalu, činidlo na stratu tekutiny, zahusťovadlo. Ako neiónový éter celulózy sa HEC široko používa aj v oblasti ropných vrtov vďaka svojmu dobrému zahusťovaciemu účinku, silnej kapacite a stabilite pieskovej suspenzie, tepelnej odolnosti, vysokému obsahu soli, nízkemu odporu potrubia, menšej strate kvapaliny, rýchlej gume lámanie a nízky zvyšok. V súčasnosti sa viac skúma použitie sieťovacích činidiel na báze kyseliny boritej a sieťovacích činidiel na báze kovu na modifikáciu CMC používanej v oblasti ropných vrtov, výskum o modifikácii sieťovania neiónovým éterom celulózy uvádza menej, ale hydrofóbna modifikácia neiónového éteru celulózy, ktorá ukazuje významné viskozita, odolnosť voči teplote a soli a stabilita v šmyku, dobrá disperzia a odolnosť voči biologickej hydrolýze. Po zosieťovaní kyselinou boritou, kovom, epoxidom, epoxidovými halogenovanými alkánmi a inými sieťovacími činidlami zlepšil éter celulózy používaný pri ropných vrtoch a výrobe svoje zahusťovanie, odolnosť voči soli a teplotám, stabilitu atď., čo má veľkú perspektívu použitia v budúcnosti.
3.4 Ostatné polia
Éter celulózy vďaka zahusťovaniu, emulgácii, tvorbe filmu, koloidnej ochrane, retencii vlhkosti, priľnavosti, anti-senzitivite a ďalším vynikajúcim vlastnostiam, širšie používaným, okrem vyššie uvedených oblastí aj v papierenstve, keramike, textilnej tlači a farbení, polymerizačná reakcia a iné oblasti. Podľa požiadaviek na vlastnosti materiálu v rôznych oblastiach je možné na modifikáciu zosieťovania použiť rôzne sieťovacie činidlá, aby sa splnili aplikačné požiadavky. Vo všeobecnosti možno zosieťovaný éter celulózy rozdeliť do dvoch kategórií: éterifikovaný zosieťovaný éter celulózy a esterifikovaný éter zosieťovanej celulózy. Aldehydy, epoxidy a iné sieťovacie činidlá reagujú s -Oh na éteri celulózy za vzniku väzby éter-kyslík (-O-), ktorá patrí medzi éterifikačné sieťovacie činidlá. Karboxylová kyselina, fosfid, kyselina boritá a ďalšie sieťovacie činidlá reagujú s -OH na éteri celulózy za vzniku esterových väzieb, ktoré patria k esterifikačným sieťovacím činidlám. Karboxylová skupina v CMC reaguje s -OH v sieťovacom činidle za vzniku esterifikovaného zosieťovaného éteru celulózy. V súčasnosti existuje len málo výskumov o tomto druhu zosieťovacej modifikácie a stále existuje priestor na vývoj v budúcnosti. Pretože stabilita éterovej väzby je lepšia ako stabilita esterovej väzby, zosieťovaný celulózový éter éterového typu má silnejšiu stabilitu a mechanické vlastnosti. Podľa rôznych oblastí použitia je možné zvoliť vhodné sieťovacie činidlo na modifikáciu sieťovania éterom celulózy, aby sa získali produkty, ktoré spĺňajú potreby aplikácie.

4. Záver

V súčasnosti priemysel používa glyoxal na zosieťovanie éteru celulózy, aby sa spomalil čas rozpúšťania, aby sa vyriešil problém spekania produktu počas rozpúšťania. Glyoxalom zosieťovaný celulózový éter môže zmeniť iba svoju rozpustnosť, ale nemá žiadne zjavné zlepšenie iných vlastností. V súčasnosti sa zriedka skúma použitie iných sieťovacích činidiel iných ako glyoxal na sieťovanie éterom celulózy. Pretože éter celulózy je široko používaný v ropných vrtoch, stavebníctve, náteroch, potravinárstve, medicíne a iných priemyselných odvetviach, jeho rozpustnosť, reológia, mechanické vlastnosti zohrávajú kľúčovú úlohu pri jeho aplikácii. Prostredníctvom modifikácie zosieťovania môže zlepšiť výkonnosť svojej aplikácie v rôznych oblastiach tak, aby vyhovovala potrebám aplikácie. Napríklad karboxylová kyselina, kyselina fosforečná, sieťovacie činidlo na báze kyseliny boritej na esterifikáciu éteru celulózy môže zlepšiť svoju aplikačnú výkonnosť v oblasti potravín a medicíny. Aldehydy však nemožno použiť v potravinárskom a lekárskom priemysle pre ich fyziologickú toxicitu. Kyselina boritá a kovové sieťovacie činidlá sú užitočné na zlepšenie výkonu kvapaliny na štiepenie ropy a plynu po zosieťovaní celulózového éteru používaného pri ropných vrtoch. Iné alkylové sieťovacie činidlá, ako je epichlórhydrín, môžu zlepšiť viskozitu, reologické vlastnosti a mechanické vlastnosti éteru celulózy. S neustálym rozvojom vedy a techniky sa požiadavky rôznych priemyselných odvetví na vlastnosti materiálov neustále zlepšujú. Aby sa splnili výkonnostné požiadavky éteru celulózy v rôznych oblastiach použitia, budúci výskum zosieťovania éteru celulózy má široké vyhliadky na rozvoj.