Kumaha cara ngadamel éter Selulosa?

Selulosa éter mangrupakeun jenis turunan selulosa diala ku modifikasi éterifikasi selulosa. Hal ieu loba dipaké alatan thickening alus teuing, émulsification, gantung, formasi pilem, koloid pelindung, ingetan Uap, sarta sipat adhesion. Ieu muterkeun hiji peran penting dina ngembangkeun ékonomi nasional dina panalungtikan ilmiah sarta séktor industri kayaning dahareun, ubar, papermaking, coatings, bahan wangunan, recovery minyak, tékstil jeung komponén éléktronik. Dina makalah ieu, kamajuan panalungtikan modifikasi éterifikasi selulosa diulas.

Selulosaétermangrupa polimér organik paling loba pisan di alam. Éta tiasa diperbaharui, héjo sareng biokompatibel. Ieu mangrupa bahan baku dasar penting pikeun rékayasa kimiawi. Numutkeun kana substituén anu béda dina molekul anu dicandak tina réaksi éterifikasi, éta tiasa dibagi kana éter tunggal sareng campuran. selulosa éter.Di dieu urang marios kamajuan panalungtikan ngeunaan sintésis éter tunggal, kalebet éter alkil, éter hidroksialkil, éter karboksialkil, sareng éter campuran.

kecap konci: selulosa éter, éterifikasi, éter tunggal, éter campuran, kamajuan panalungtikan

1. Réaksi éterifikasi selulosa

Réaksi éterifikasi selulosa éter mangrupa réaksi derivatisasi selulosa nu pangpentingna.Éterifikasi selulosa nyaéta runtuyan turunan nu dihasilkeun ku réaksi gugus hidroksil dina ranté molekul selulosa jeung agén alkilasi dina kaayaan basa. Aya seueur jinis produk éter selulosa, anu tiasa dibagi kana éter tunggal sareng éter campuran dumasar kana substituén anu béda dina molekul anu dicandak tina réaksi éterifikasi. Éter tunggal bisa dibagi kana éter alkil, éter hidroksialkil jeung éter karboksialkil, sarta éter campuran ngarujuk kana éter nu dua atawa leuwih gugus nu disambungkeun dina struktur molekul. Diantara produk éter selulosa, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl cellulose (HPC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) digambarkeun, diantarana Sababaraha produk geus commercialized.

2.Sintésis éter selulosa

2.1 Sintésis éter tunggal

Éter tunggal kalebet alkil éter (sapertos étil selulosa, propil selulosa, fényl selulosa, sianoétil selulosa, jsb.), éter hidroksialkil (sapertos hidroksimétil selulosa, hidroksiétil selulosa, jsb. ), éter karboksilkil (sapertos karboksimétil selulosa, selulosa karboksimétil. jsb.).

2.1.1 Sintesis alkil eter

Berglund dkk. mimiti ngarawat selulosa ku larutan NaOH ditambahan étil klorida, tuluy ditambahkeun métil klorida dina suhu 65°C nepi ka 90°C jeung tekanan 3bar nepi ka 15bar, sarta diréaksikeun pikeun ngahasilkeun métil selulosa éter. Metoda ieu tiasa kacida éfisiénna Pikeun ménta éter métil selulosa larut cai kalayan tingkat substitusi anu béda.

Étilselulosa mangrupikeun granul atanapi bubuk termoplastik bodas. Komoditas umum ngandung 44% ~ 49% ethoxy. Leyur dina kalolobaan pangleyur organik, teu leyur dina cai. pulp atawa kapas linters kalawan 40% ~ 50% natrium hidroksida leyuran cai, sarta selulosa alkalized ieu ethoxylated kalawan étil klorida pikeun ngahasilkeun étil selulosa. hasil nyintésis étil selulosa (EC) kalawan eusi étoksi 43,98% ku cara hiji-hambalan ku ngaréaksikeun selulosa jeung kaleuwihan étil klorida jeung natrium hidroksida, ngagunakeun toluene salaku diluent a. Toluén dipaké salaku éncér dina percobaan. Salila réaksi éterifikasi, éta henteu ngan ukur tiasa ngamajukeun difusi étil klorida kana selulosa alkali, tapi ogé ngabubarkeun étil selulosa anu disubstitusi pisan. Salila réaksi, bagian unreacted bisa terus kakeunaan, sahingga agén éterifikasi Ieu gampang narajang, ku kituna réaksi étilasi robah tina hétérogén jadi homogen, sarta sebaran substituén dina produk leuwih seragam.

dipaké étil bromida salaku agén éterifikasi jeung tetrahydrofuran salaku diluent pikeun sintésis étil selulosa (EC), sarta dicirikeun struktur produk ku spéktroskopi infra red, résonansi magnetik nuklir jeung kromatografi permeation gél. Hal ieu diitung yén darajat substitusi tina étil selulosa disintésis ngeunaan 2,5, sebaran massa molekular sempit, sarta mibanda kaleyuran alus dina pangleyur organik.

cyanoethyl cellulose (CEC) ngaliwatan métode homogén jeung hétérogén ngagunakeun selulosa kalawan derajat béda tina polimérisasi salaku bahan baku, sarta disiapkeun bahan mémbran CEC padet ku casting solusi na panas mencét. Mémbran CEC porous anu disiapkeun ku pangleyur-ngainduksi fase separation (NIPS) téhnologi, sarta barium titanate / cyanoethyl selulosa (BT / CEC) bahan mémbran nanocomposite anu disiapkeun ku téhnologi NIPS, sarta struktur jeung sipat maranéhanana diulik.

dipaké pangleyur selulosa timer dimekarkeun (solusi alkali / uréa) salaku médium réaksi pikeun homogeneously nyintésis sianoétil selulosa (CEC) kalawan acrylonitrile salaku agén éterifikasi, sarta ngalaksanakeun panalungtikan ngeunaan struktur, sipat sarta aplikasi produk. diajar jero. Sareng ku ngadalikeun kaayaan réaksi anu béda, séri CEC kalayan nilai DS mimitian ti 0,26 dugi ka 1,81 tiasa didapet.

2.1.2 Sintésis hidroksialkil éter

Fan Junlin dkk nyiapkeun hydroxyethyl cellulose (HEC) dina reaktor 500 L ngagunakeun katun disampurnakeun salaku bahan baku sarta 87,7% isopropanol-cai salaku pangleyur ku alkalization hiji-hambalan, nétralisasi step-demi-step jeung step-demi-step éterifikasi. . Hasilna nunjukkeun yén hydroxyethyl cellulose (HEC) anu disiapkeun ngagaduhan substitusi molar MS 2.2-2.9, ngahontal standar kualitas anu sami sareng produk kelas komersial Dows 250 HEC kalayan substitusi molar 2.2-2.4. Ngagunakeun HEC dina produksi cet lateks bisa ningkatkeun pilem-ngabentuk jeung sipat leveling tina cet lateks.

Liu Dan jeung nu lianna ngabahas persiapan kuarternér amonium uyah kationik hidroksiétil selulosa ku métode semi-garing tina hydroxyethyl cellulose (HEC) jeung 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride (GTA) dina aksi katalisis alkali. kaayaan éter. Pangaruh nambahkeun kationik hidroksiétil selulosa éter dina kertas ditalungtik. Hasil eksperimen némbongkeun yén: dina bubur hardwood bleached, nalika darajat substitusi kationik hydroxyethyl selulosa éter nyaéta 0,26, laju ingetan total naek ku 9%, sarta laju filtration cai naek ku 14%; dina bubur hardwood bleached, nalika Lamun jumlah kationik hidroksiétil selulosa éter nyaéta 0,08% tina serat bubur, éta miboga éfék reinforcing signifikan dina kertas; Nu leuwih gede darajat substitusi kationik selulosa éter, nu gede dénsitas muatan kationik, jeung leuwih alus pangaruh reinforcing.

Zhanhong ngagunakeun metode sintésis fase cair pikeun nyiapkeun hidroksiétil selulosa kalayan nilai viskositas 5×104mPa·s atawa leuwih sarta nilai lebu kirang ti 0,3% ngaliwatan prosés dua-hambalan tina alkalization jeung éterifikasi. Dua metode alkalisasi dianggo. Metodeu munggaran nyaéta ngagunakeun acetone salaku éncér. Bahan baku selulosa langsung didasarkeun dina konsentrasi tangtu larutan cai natrium hidroksida. Saatos réaksi basifikasi dilaksanakeun, agén éterifikasi ditambahkeun pikeun langsung ngalaksanakeun réaksi éterifikasi. Metodeu kadua nyaéta yén bahan baku selulosa alkalized dina leyuran cai natrium hidroksida jeung uréa, sarta selulosa alkali disiapkeun ku metoda ieu kudu squeezed pikeun miceun kaleuwihan lye saméméh réaksi éterifikasi. Hasil ékspérimén nunjukkeun yén faktor-faktor sapertos jumlah éncér anu dipilih, jumlah étiléna oksida anu katambah, waktos alkalisasi, suhu sareng waktos réaksi kahiji, sareng suhu sareng waktos réaksi kadua sadayana gaduh pangaruh anu ageung kana kinerja. tina produk.

Xu Qin et al. dilumangsungkeun réaksi éterifikasi selulosa alkali jeung propilén oksida, sarta disintésis hidroksipropil selulosa (HPC) kalawan gelar substitusi low ku metoda fase gas-padet. Pangaruh fraksi massa propiléna oksida, rasio squeeze sareng suhu éterifikasi dina darajat éterifikasi HPC sareng panggunaan efektif propilén oksida ditaliti. Hasilna nunjukkeun yén kaayaan sintésis optimal HPC nyaéta propiléna oksida fraksi massa 20% (rasio massa jeung selulosa), rasio ékstrusi selulosa alkali 3,0, jeung suhu éterifikasi 60°C. Uji struktur HPC ku résonansi magnetik nuklir nunjukkeun yén darajat éterifikasi HPC nyaéta 0,23, tingkat panggunaan efektif propiléna oksida nyaéta 41,51%, sareng ranté molekul selulosa suksés dihubungkeun sareng gugus hidroksipropil.

Kong Xingjie et al. disiapkeun hydroxypropyl selulosa jeung cairan ionik salaku pangleyur pikeun ngawujudkeun réaksi homogen selulosa ku kituna pikeun ngawujudkeun pangaturan prosés réaksi jeung produk. Salila percobaan, sintétik imidazole fosfat ionik cair 1, 3-diethylimidazole dietil fosfat ieu dipaké pikeun ngabubarkeun microcrystalline selulosa, sarta hydroxypropyl selulosa dicandak ngaliwatan alkalization, éterifikasi, acidification, jeung cuci.

2.1.3 Sintésis éter karboksilkil

Karboksimétil selulosa anu paling khas nyaéta karboksimétil selulosa (CMC). Solusi cai tina carboxymethyl cellulose boga fungsi thickening, film ngabentuk, beungkeutan, ingetan cai, panyalindungan koloid, emulsification jeung gantung, sarta loba dipaké dina cuci. Farmasi, kadaharan, odol, tékstil, percetakan jeung dyeing, papermaking, minyak bumi, pertambangan, ubar, keramik, komponén éléktronik, karét, cet, péstisida, kosmétik, kulit, plastik jeung pangeboran minyak, jsb.

Dina 1918, Jérman E. Jansen nimukeun métode sintésis karboksimétil selulosa. Dina 1940, pabrik Kalle tina Perusahaan IG Farbeninaustrie Jerman ngawujudkeun produksi industri. Dina 1947, Wyandotle Chemical Company Amérika Serikat hasil ngembangkeun prosés produksi kontinyu. nagara urang mimiti nempatkeun kana produksi industri CMC di Shanghai Celluloid Factory di 1958. Carboxymethyl cellulose mangrupakeun éter selulosa dihasilkeun tina katun refined handapeun aksi natrium hidroksida jeung asam chloroacetic. Métode produksi industrina tiasa dibagi kana dua kategori: metode dumasar cai sareng metode dumasar pangleyur dumasar kana média éterifikasi anu béda. Prosés ngagunakeun cai salaku médium réaksi disebut métode médium cai, sarta prosés ngandung pangleyur organik dina médium réaksi disebut métode pangleyur.

Kalawan deepening panalungtikan sarta kamajuan téhnologis, kaayaan réaksi anyar geus dilarapkeun ka sintésis carboxymethyl selulosa, sarta sistem pangleyur anyar boga dampak signifikan dina prosés réaksi atawa kualitas produk. Olaru et al. kapanggih yén réaksi karboksimétilasi selulosa ngagunakeun sistem campuran étanol-aseton leuwih hade tinimbang étanol atawa aseton wungkul. Nicholson et al. Dina sistem, CMC kalayan tingkat substitusi anu handap disiapkeun. Philipp dkk disiapkeun kacida diganti CMC kalawan N-methylmorpholine-N oksida jeung N, N dimethylacetamide / litium klorida sistem pangleyur masing-masing. Cai et al. dimekarkeun métode pikeun Nyiapkeun CMC dina NaOH / sistem pangleyur uréa. Ramos et al. dipaké sistem cairan ionik DMSO / tetrabutylammonium fluoride salaku pangleyur pikeun carboxymethylate bahan baku selulosa disampurnakeun tina katun sarta sisal, sarta diala produk CMC kalawan gelar substitusi saluhur 2,17. Chen Jinghuan et al. dipaké selulosa kalayan konsentrasi pulp luhur (20%) salaku bahan baku, natrium hidroksida jeung acrylamide salaku réagen modifikasi, dilumangsungkeun réaksi modifikasi karboksitilasi dina waktu jeung suhu diatur, sarta ahirna diala carboxythyl base cellulose. Eusi carboxythyl tina produk dirobah bisa diatur ku cara ngarobah jumlah natrium hidroksida jeung acrylamide.

2.2 Sintésis éter campuran

Hydroxypropyl métil selulosa éter mangrupakeun jenis non-polar selulosa éter leyur dina cai tiis dicandak ti selulosa alam ngaliwatan alkalization jeung éterifikasi modifikasi. Hal ieu alkalized kalawan leyuran natrium hidroksida sarta ditambahkeun jumlah nu tangtu Jumlah isopropanol na toluene pangleyur, agén éterifikasi nu adopts nyaéta métil klorida jeung propiléna oksida.

Dai Mingyun et al. ngagunakeun hydroxyethyl cellulose (HEC) salaku tulang tonggong tina polimér hidrofilik, sarta grafted agén hydrophobizing butyl glycidyl éter (BGE) kana tulang tonggong ku réaksi éterifikasi pikeun nyaluyukeun gugus butil hidrofobik. Darajat substitusi gugus, ku kituna mibanda nilai kasaimbangan hidrofilik-lipofilik cocog, sarta suhu-responsif 2-hidroksi-3-butoxypropyl hydroxyethyl cellulose (HBPEC) disiapkeun; a sipat suhu-responsif disiapkeun Bahan fungsional dumasar-selulosa nyadiakeun cara anyar pikeun aplikasi bahan fungsional dina widang release sustained ubar na biologi.

Chen Yangming jeung nu lianna dipaké hydroxyethyl selulosa salaku bahan baku, sarta dina sistem solusi isopropanol, ditambahkeun jumlah leutik Na2B4O7 kana réaktan pikeun réaksi homogen nyiapkeun campuran éter hydroxyethyl carboxymethyl selulosa. Produkna instan dina cai, sareng viskositasna stabil.

Wang Peng ngagunakeun katun refined selulosa alam salaku bahan baku dasar, sarta ngagunakeun prosés éterifikasi hiji-hambalan pikeun ngahasilkeun carboxymethyl hydroxypropyl selulosa kalayan réaksi seragam, viskositas tinggi, résistansi asam alus tur lalawanan uyah ngaliwatan réaksi alkalization jeung éterifikasi sanyawa éter. Ngagunakeun prosés éterifikasi hiji-hambalan, anu dihasilkeun carboxymethyl hydroxypropyl selulosa boga résistansi uyah alus, résistansi asam sarta kaleyuran. Ku cara ngarobah jumlah relatif propiléna oksida jeung asam kloroasetat, produk kalawan eusi carboxymethyl jeung hidroksipropil béda bisa disiapkeun. Hasil tés nunjukkeun yén karboksimétil hidroksipropil selulosa anu diproduksi ku metode salengkah gaduh siklus produksi anu pondok, konsumsi pangleyur anu rendah, sareng produkna gaduh résistansi anu saé pikeun uyah monovalén sareng divalent sareng résistansi asam anu saé. Dibandingkeun sareng produk éter selulosa anu sanés, éta gaduh daya saing anu langkung kuat dina widang pangan sareng éksplorasi minyak.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) mangrupikeun variétas anu paling serbaguna sareng paling berprestasi diantara sadaya jinis selulosa, sareng éta ogé mangrupikeun perwakilan komersialisasi diantara éter campuran. Dina 1927, hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) suksés disintésis sareng diisolasi. Dina 1938, Dow Chemical Co. Amérika Serikat sadar produksi industri métil selulosa jeung nyieun mérek dagang kawentar "Methocel". Produksi industri skala badag hydroxypropyl methylcellulose dimimitian di Amérika Serikat dina 1948. Prosés produksi HPMC bisa dibagi jadi dua kategori: métode fase gas jeung métode fase cair. Ayeuna, nagara-nagara maju sapertos Eropa, Amérika sareng Jepang langkung nganut prosés fase gas, sareng produksi domestik HPMC utamina dumasar kana prosés fase cair.

Zhang Shuangjian jeung sajabana bubuk katun refined salaku bahan baku, alkalized eta kalawan natrium hidroksida dina réaksi pangleyur toluene sedeng jeung isopropanol, etherified eta kalawan agén etherifying propiléna oksida jeung métil klorida, diréaksikeun jeung disiapkeun jenis instan hydroxypropyl métil alkohol basa selulosa éter.

3. Tinjauan

Selulosa mangrupikeun bahan baku kimiawi sareng kimia anu penting anu beunghar ku sumber daya, héjo sareng ramah lingkungan, sareng tiasa dianyari. Turunan tina modifikasi éterifikasi selulosa boga kinerja alus teuing, rupa-rupa kagunaan jeung épék pamakéan alus teuing, sarta minuhan kaperluan ékonomi nasional ka extent badag. Jeung kabutuhan pangwangunan sosial, jeung kamajuan téhnologis kontinyu jeung realisasi commercialization di mangsa nu bakal datang, lamun bahan baku sintétik jeung métode sintétik turunan selulosa bisa jadi leuwih industrialized, maranéhanana bakal leuwih lengkep garapan jeung ngawujudkeun rentang lega tina aplikasi. Nilai.