Značilnosti, priprava in uporaba celuloznega etra v industriji

Pregledani so bili tipi, načini priprave, lastnosti in značilnosti celuloznega etra, pa tudi uporaba celuloznega etra v nafti, gradbeništvu, papirništvu, tekstilu, medicini, hrani, fotoelektričnih materialih in dnevni kemični industriji. Predstavljene so bile nekatere nove različice derivatov celuloznega etra z razvojnimi perspektivami in raziskane možnosti njihove uporabe.

Ključne besede:celulozni eter; uspešnost; Aplikacija; Derivati ​​celuloze

Celuloza je neke vrste naravna polimerna spojina. Njegova kemijska struktura je polisaharidna makromolekula z brezvodno β-glukozo kot osnovnim obročem, z eno primarno hidroksilno skupino in dvema sekundarnima hidroksilnima skupinama na vsakem osnovnem obroču. S kemično modifikacijo lahko dobimo vrsto celuloznih derivatov, med njimi je celulozni eter. Celulozni eter se pridobi z reakcijo celuloze in NaOH, nato pa se eterizira z različnimi funkcionalnimi monomeri, kot so metan klorid, etilen oksid, propilen oksid itd., z izpiranjem soli stranskega produkta in natrijeve celuloze. Celulozni eter je pomemben derivat celuloze, ki se lahko široko uporablja v medicini in zdravstvu, dnevni kemični, papirni, živilski, medicinski, gradbeništvu, industriji materialov in drugih industrijah. Zato ima razvoj in uporaba celuloznega etra pozitiven pomen za celovito izrabo obnovljivih virov biomase, razvoj novih materialov in novih tehnologij.

1. Razvrstitev in priprava celuloznega etra

Klasifikacija celuloznih etrov je na splošno razdeljena v štiri kategorije glede na njihove ionske lastnosti.

1.1 Neionski celulozni eter

Neionski celulozni eter je predvsem celulozni alkil eter, metoda priprave je z reakcijo celuloze in NaOH, nato pa z različnimi funkcionalnimi monomeri, kot so metan klorid, etilen oksid, reakcija eterifikacije propilen oksida in nato s pranjem stranskega produkta. soli in natrijeve celuloze. Glavni metil celulozni eter, metil hidroksietil celulozni eter, metil hidroksipropil celulozni eter, hidroksietil celulozni eter, cianoetil celulozni eter, hidroksibutil celulozni eter. Njegova uporaba je zelo široka.

1.2 Anionski celulozni eter

Anionski celulozni eter je predvsem natrijeva karboksimetil celuloza, natrijeva karboksimetil hidroksietil celuloza. Metoda priprave je z reakcijo celuloze in NaOH, nato pa eterificiramo z monokloroocetno kislino ali etilen oksidom, propilen oksidom in nato speremo sol stranskega produkta in natrijevo celulozo, da dobimo.

1.3 kationski celulozni eter

Kationski celulozni eter je predvsem 3 – klor – 2 – hidroksipropil trimetil amonijev klorid celulozni eter. Metoda priprave je reakcija celuloze in NaOH, nato pa kationsko eterificirajoče sredstvo 3 – klor – 2 – hidroksipropil trimetil amonijev klorid ali etilen oksid, propilen oksid skupaj z eterificirajočo reakcijo in nato s pranjem stranskega produkta soli in natrija. celulozo dobiti.

1.4 Zwitterionski celulozni eter

Zwitterionski celulozni eter ima tako anionske skupine kot kationske skupine na molekularni verigi, metoda priprave je z reakcijo celuloze in NaOH, nato pa s kloroocetno kislino in kationskim eterificirajočim sredstvom 3 – klor – 2 hidroksipropil trimetil amonijev klorid reakcija eterifikacije in nato izpiranje. stranski produkt sol in natrijeva celuloza ter pridobljena.

2. lastnosti in značilnosti celuloznega etra

2.1 Značilnosti videza

Celulozni eter je na splošno bel ali mlečno bel, brez okusa, nestrupen, s tekočim vlaknastim prahom, ki zlahka absorbira vlago, raztopljen v vodi v prozoren viskozen stabilen koloid.

2.2 Tvorba filma in oprijem

Eterifikacija celuloznega etra ima velik vpliv na njegove lastnosti, kot so topnost, sposobnost tvorjenja filma, trdnost vezi in toleranca na sol. Celulozni eter ima visoko mehansko trdnost, prožnost, toplotno odpornost in odpornost proti mrazu ter ima dobro združljivost z različnimi smolami in mehčali, lahko se uporablja za proizvodnjo plastike, filmov, lakov, lepil, lateksa in farmacevtskih premaznih materialov.

2.3 Topnost

Metil celuloza, topna v hladni vodi, netopna v vroči vodi, topna pa tudi v nekaterih organskih topilih; Metil hidroksietil celuloza, topna v hladni vodi, netopna v vroči vodi in organskih topilih. Ko pa vodno raztopino metil celuloze in metil hidroksietil celuloze segrejemo, se bosta metil celuloza in metil hidroksietil celuloza oborili. Metil celuloza se je oborila pri 45 ~ 60 ℃, medtem ko se je mešana eterizirana metil hidroksietil celuloza oborila pri 65 ~ 80 ℃. Ko temperatura pade, se oborina ponovno raztopi.

Natrijeva hidroksietil celuloza in karboksimetil hidroksietil celuloza sta topni v vodi pri kateri koli temperaturi, vendar netopni v organskih topilih (z nekaj izjemami).

2.4 Zgostitev

Celulozni eter je v vodi raztopljen v koloidni obliki, njegova viskoznost pa je odvisna od stopnje polimerizacije celuloznega etra. Raztopina vsebuje makromolekule hidracije. Zaradi prepletenosti makromolekul je obnašanje toka raztopine drugačno od obnašanja newtonskih tekočin, vendar kaže obnašanje, ki se spreminja s spremembo strižnih sil. Zaradi makromolekularne strukture celuloznega etra viskoznost raztopine hitro narašča z naraščajočo koncentracijo in hitro pada z naraščajočo temperaturo.

2.5 Razgradljivost

Celulozni eter se uporablja v vodni fazi. Dokler je prisotna voda, bodo bakterije rasle. Rast bakterij vodi do proizvodnje encimskih bakterij. Encimske bakterije so povzročile prekinitev nesubstituirane dehidrirane enote glukoze, ki meji na celulozni eter, in molekulska masa polimera se je zmanjšala. Če želimo torej vodno raztopino celuloznega etra ohraniti dlje časa, ji moramo dodati konzervans, tudi če uporabimo antibakterijski celulozni eter.

3. uporaba celuloznega etra v industriji

3.1 Naftna industrija

Natrijeva karboksimetil celuloza se uporablja predvsem pri izkoriščanju nafte. Uporablja se pri izdelavi blata za povečanje viskoznosti in zmanjšanje izgube vode. Lahko se upre različnim onesnaženjem s topno soljo in izboljša stopnjo pridobivanja olja.

Natrijeva karboksimetil hidroksipropil celuloza in natrijeva karboksimetil hidroksietil celuloza sta neke vrste boljše sredstvo za obdelavo vrtalnega blata in priprava materialov za zaključno tekočino, visoka stopnja pulpe, odpornost na sol, odpornost na kalcij, dobra sposobnost viskozifikacije, temperaturna odpornost (160 ℃). Primerno za pripravo vrtalne tekočine za sladko vodo, morsko vodo in nasičeno slano vodo, pod težo kalcijevega klorida se lahko zmeša v vrtalno tekočino različnih gostot (103 ~ 1279 / cm3), zaradi česar ima določeno viskoznost in nizko filtracijo. zmogljivost, njegova viskoznost in filtracijska zmogljivost sta boljši od hidroksietil celuloze, je dober aditiv za proizvodnjo olja. Natrijeva karboksimetil celuloza se pogosto uporablja v procesu naftnega izkoriščanja celuloznih derivatov, v vrtalni tekočini, tekočini za cementiranje, tekočini za lomljenje in izboljšanju proizvodnje nafte, zlasti pri večji porabi tekočine za vrtanje, glavni vzlet in pristanek filtracija in viskozifikacija.

Hidroksietil celuloza se uporablja v procesu vrtanja, dokončanja in cementiranja kot stabilizator za zgoščevanje blata. Ker je hidroksietil celuloza in natrijeva karboksimetil celuloza, guar gumi v primerjavi z dobrim učinkom zgoščevanja, suspenzijski pesek, visoka vsebnost soli, dobra toplotna odpornost in majhna odpornost, manjša izguba tekočine, zlomljen gumijasti blok, nizke lastnosti ostankov, se pogosto uporablja.

3.2 Gradbena in premazna industrija

Dodatek malti za gradbeništvo in omete: natrijeva karboksimetil celuloza se lahko uporablja kot zaviralec, sredstvo za zadrževanje vode, zgoščevalec in vezivo, lahko se uporablja kot omet za mavčno dno in cementno dno, dispergator za malto in material za izravnavo tal, sredstvo za zadrževanje vode, zgoščevalec. Je nekakšen poseben dodatek za zidarske in ometne malte za gazirane betonske bloke iz karboksimetil celuloze, ki lahko izboljšajo obdelavnost, zadrževanje vode in odpornost malte na razpoke ter preprečijo razpoke in votlo steno blokov.

Materiali za dekoracijo gradbenih površin: Cao Mingqian in druga metil celuloza, izdelana iz nekakšnih materialov za dekoracijo gradbenih površin za varstvo okolja, njihov proizvodni proces je preprost, čist, lahko se uporablja za visokokakovostno steno, površino kamnitih ploščic, lahko se uporablja tudi za steber , okras površine tablice. Huang Jianping iz karboksimetil celuloze je nekakšna tesnilna masa za keramične ploščice, ki ima močno silo lepljenja, dobro sposobnost deformacije, ne povzroča razpok in odpadanja, ima dober vodoodporen učinek, svetle in barvite barve, z odličnim dekorativnim učinkom.

Uporaba v premazih: Metil celuloza in hidroksietil celuloza se lahko uporabljata kot stabilizator, zgoščevalec in sredstvo za zadrževanje vode za premaze iz lateksa, poleg tega pa se lahko uporabljata tudi kot dispergator, viskozifikator in sredstvo za tvorjenje filma za barvne cementne premaze. Dodajanje celuloznega etra z ustreznimi specifikacijami in viskoznostjo barvi iz lateksa lahko izboljša gradbeno delovanje barve iz lateksa, prepreči brizganje, izboljša stabilnost pri shranjevanju in pokrivnost. Glavno potrošniško področje v tujini so premazi iz lateksa, zato izdelki iz celuloznega etra pogosto postanejo prva izbira zgoščevalca za barve iz lateksa. Na primer, modificirani metil hidroksietil celulozni eter lahko obdrži vodilni položaj v zgoščevalcu barve iz lateksa zaradi svojih dobrih celovitih lastnosti. Na primer, ker ima celulozni eter edinstvene lastnosti toplotnega gela in topnost, odpornost na sol, toplotno odpornost in ustrezno površinsko aktivnost, se lahko uporablja kot sredstvo za zadrževanje vode, sredstvo za suspenzijo, emulgator, sredstvo za tvorbo filma, mazivo, vezivo in reološki dodatek .

3.3 Papirna industrija

Mokri dodatki za papir: CMC se lahko uporablja kot dispergator vlaken in ojačevalec papirja, lahko se doda celulozi, ker imajo natrijeva karboksimetil celuloza ter delci celuloze in embalaže enak naboj, lahko poveča enakomernost vlaken, izboljša trdnost papir. Kot ojačevalec, dodan znotraj papirja, poveča sodelovanje vezi med vlakni in lahko izboljša natezno trdnost, odpornost proti zlomu, enakomernost papirja in druge fizikalne indekse. Natrijeva karboksimetil celuloza se lahko uporablja tudi kot sredstvo za klejenje celuloze. Poleg lastne stopnje klejenja se lahko uporablja tudi kot zaščitno sredstvo kolofonije, AKD in drugih klejilcev. Kationski celulozni eter se lahko uporablja tudi kot filter za pomoč pri zadrževanju papirja, izboljša stopnjo zadrževanja finih vlaken in polnila, lahko se uporablja tudi kot ojačitev papirja.

Lepilo za premaz: Uporablja se za lepilo za premazovanje, obdelavo papirja, lahko nadomesti sir, del lateksa, tako da tiskarska barva zlahka prodre, čisti rob. Uporablja se lahko tudi kot dispergator pigmentov, viskozator in stabilizator.

Sredstvo za površinsko lepljenje: Natrijeva karboksimetil celuloza se lahko uporablja kot sredstvo za površinsko lepljenje papirja, izboljša površinsko trdnost papirja v primerjavi s trenutno uporabo polivinil alkohola, modificiranega škroba, potem ko se lahko površinska trdnost poveča za približno 10%, odmerek se zmanjša za približno 30 %. Je obetavno sredstvo za površinsko klejenje za izdelavo papirja, njegovo serijo novih sort pa je treba aktivno razvijati. Kationski celulozni eter ima boljšo zmogljivost površinskega klejenja kot kationski škrob, ne samo da lahko izboljša površinsko trdnost papirja, ampak lahko tudi izboljša absorpcijo črnila papirja, poveča učinek barvanja, je tudi obetavno sredstvo za klejenje površin.

3.4 Tekstilna industrija

V tekstilni industriji se lahko celulozni eter uporablja kot sredstvo za lepljenje, sredstvo za izravnavo in sredstvo za zgoščevanje tekstilne kaše.

Sredstvo za lepljenje: celulozni eter, kot je natrijeva karboksimetil celuloza, hidroksietil karboksimetil celulozni eter, hidroksipropil karboksimetil celulozni eter in druge sorte, se lahko uporabijo kot sredstvo za lepljenje, ki ga ni enostavno pokvariti in plesni, tiskanje in barvanje, brez odstranjevanja velikosti, spodbujanje barvila lahko pridobi enotno koloid v vodi.

Sredstvo za izravnavo: lahko poveča hidrofilno in osmotsko moč barvila, ker je sprememba viskoznosti majhna, enostavno prilagodi barvno razliko; Kationski celulozni eter ima tudi učinek barvanja in barvanja.

Sredstvo za zgoščevanje: natrijeva karboksimetil celuloza, hidroksietil karboksimetil celulozni eter, hidroksipropil karboksimetil celulozni eter se lahko uporablja kot sredstvo za zgoščevanje gnojevke za tiskanje in barvanje, z majhnim ostankom, visokimi značilnostmi barvne stopnje, je razred zelo potencialnih tekstilnih dodatkov.

3.5 Industrija gospodinjskih kemikalij

Stabilno sredstvo za viskoziranje: Natrijeva metilceluloza v trdnih praškastih izdelkih iz surovin ima stabilnost suspenzije disperzije, v tekočih ali emulzijskih kozmetičnih izdelkih zgoščevanje, dispergiranje, homogeniziranje in druge vloge. Lahko se uporablja kot stabilizator in viskozifikator.

Emulgator stabilizator: mazilo, emulgator šampona, zgoščevalec in stabilizator. Natrijeva karboksimetil hidroksipropil celuloza se lahko uporablja kot stabilizator lepila za zobno pasto z dobrimi tiksotropnimi lastnostmi, tako da ima zobna pasta dobro sposobnost oblikovanja, dolgotrajno deformacijo, enakomeren in nežen okus. Odpornost na sol natrijeve karboksimetil hidroksipropil celuloze, odpornost na kisline je boljša, učinek je veliko boljši od karboksimetil celuloze, lahko se uporablja kot detergent v viskozatorju, sredstvo za preprečevanje nastajanja umazanije.

Disperzijski zgoščevalec: v proizvodnji detergentov splošna uporaba natrijeve karboksimetil celuloze kot detergentnega detergentnega razpršilca ​​umazanije, tekočega detergentnega zgoščevalca in dispergenta.

3.6 Farmacevtska in živilska industrija

V farmacevtski industriji se lahko hidroksipropil karboksimetil celuloza uporablja kot pomožna snov za zdravila, ki se pogosto uporablja v pripravkih za nadzorovano sproščanje in podaljšano sproščanje oralnega okostja zdravila, kot material za blokiranje sproščanja za uravnavanje sproščanja zdravil, kot premazni material, sredstvo za podaljšano sproščanje, peleti s podaljšanim sproščanjem , kapsule s podaljšanim sproščanjem. Najpogosteje uporabljena je metil karboksimetil celuloza, etil karboksimetil celuloza, kot je MC, se pogosto uporablja pri izdelavi tablet in kapsul ali obloženih s sladkorjem obloženih tablet.

Kakovostni razred celuloznega etra se lahko uporablja v prehrambeni industriji, v različnih živilih je učinkovito sredstvo za zgoščevanje, emulgator, stabilizator, pomožna snov, sredstvo za zadrževanje vode in mehansko sredstvo za penjenje. Metil celuloza in hidroksipropil metil celuloza sta bili priznani kot neškodljivi presnovno inertni snovi. Karboksimetil celulozo visoke čistosti (99,5 % ali več) je mogoče dodati živilom, kot so izdelki iz mleka in smetane, začimbe, džemi, želeji, pločevinke, namizni sirupi in pijače. Čistost več kot 90 % karboksimetil celuloze se lahko uporablja v vidikih, povezanih s hrano, na primer pri prevozu in skladiščenju svežega sadja, plastična folija ima dober učinek ohranjanja, manj onesnaževanja, brez poškodb, prednosti enostavne mehanizirane proizvodnje.

3.7 Optični in električni funkcionalni materiali

Stabilizator za zgoščevanje elektrolita: zaradi visoke čistosti celuloznega etra, dobre kislinske odpornosti, odpornosti na sol, zlasti železa in vsebnosti težkih kovin je nizka, zato je koloid zelo stabilen, primeren za alkalne baterije, stabilizator za zgoščevanje elektrolitov iz cink-manganove baterije.

Materiali s tekočimi kristali: od leta 1976 je bilo prvo odkritje hidroksipropil celuloze – tekoče kristalna faza vodnega sistema, najdena v primerni organski raztopini, številni derivati ​​celuloze v visoki koncentraciji lahko tvorijo anizotropno raztopino, na primer hidroksipropil celuloza in njen acetat, propionat , benzoat, ftalat, acetiksietil celuloza, hidroksietil celuloza itd. Poleg tvorbe koloidne ionske raztopine tekočih kristalov kažejo to lastnost tudi nekateri estri hidroksipropil celuloze.

Mnogi celulozni etri kažejo lastnosti termotropnih tekočih kristalov. Acetil hidroksipropil celuloza tvori termogeni holesterični tekoči kristal pod 164 ℃. Acetoacetat hidroksipropil celuloza, trifluoroacetat hidroksipropil celuloza, hidroksipropil celuloza in njeni derivati, etil hidroksipropil celuloza, trimetilsilicceluloza in butildimetilsilicceluloza, heptil celuloza in butoksiletil celuloza, hidroksietilceluloza acetat itd., Vse so pokazale termogeni holesterični tekoči kristal. Nekateri celulozni estri, kot so celulozni benzoat, p-metoksibenzoat in p-metilbenzoat, celulozni heptanat lahko tvorijo termogene holesterične tekoče kristale.

Električni izolacijski material: cianoetilcelulozno eterificirajoče sredstvo za akrilonitril, njegova visoka dielektrična konstanta, nizek koeficient izgube, se lahko uporablja kot fosfor in elektroluminiscenčne sijalke smolna matrica in izolacija transformatorja.

4. Zaključne besede

Uporaba kemične modifikacije za pridobivanje celuloznih derivatov s posebnimi funkcijami je učinkovit način za iskanje novih uporab celuloze, največje naravne organske snovi na svetu. Kot eden izmed derivatov celuloze se celulozni eter, kot je fiziološko neškodljiv vodotopni polimerni material brez onesnaževanja, zaradi svojih odličnih lastnosti uporablja v številnih panogah in bo imel širše možnosti za razvoj.