Tabia, maandalizi na matumizi ya etha ya selulosi katika sekta

Aina, mbinu za maandalizi, mali na sifa za ether ya selulosi zilipitiwa upya, pamoja na matumizi ya ether ya selulosi katika mafuta ya petroli, ujenzi, karatasi, nguo, dawa, chakula, vifaa vya photoelectric na sekta ya kemikali ya kila siku. Baadhi ya aina mpya za derivatives za selulosi etha zenye matarajio ya maendeleo zilianzishwa na matarajio ya matumizi yao yalitarajiwa.

Maneno muhimu:etha ya selulosi; Utendaji; Maombi; Dawa za selulosi

Cellulose ni aina ya kiwanja cha polima asilia. Muundo wake wa kemikali ni macromolecule ya polisakaridi yenye β-glucose isiyo na maji kama pete ya msingi, yenye kundi moja la msingi la hidroksili na vikundi viwili vya pili vya hidroksili kwenye kila pete ya msingi. Kwa marekebisho ya kemikali, mfululizo wa derivatives ya selulosi inaweza kupatikana, ether ya selulosi ni mmoja wao. Etha ya selulosi hupatikana kwa mmenyuko wa selulosi na NaOH, na kisha ethari kwa kutumia monoma mbalimbali zinazofanya kazi kama vile kloridi ya methane, oksidi ya ethilini, oksidi ya propylene, n.k., kwa kuosha chumvi ya bidhaa na selulosi ya sodiamu. Cellulose etha ni derivative muhimu ya selulosi, inaweza kutumika sana katika dawa na afya, kemikali ya kila siku, karatasi, chakula, dawa, ujenzi, vifaa na viwanda vingine. Kwa hivyo, ukuzaji na utumiaji wa etha ya selulosi ina umuhimu chanya kwa utumiaji wa kina wa rasilimali za biomasi inayoweza kurejeshwa, ukuzaji wa nyenzo mpya na teknolojia mpya.

1. Uainishaji na maandalizi ya ether ya selulosi

Uainishaji wa etha za selulosi kwa ujumla umegawanywa katika makundi manne kulingana na sifa zao za ionic.

1.1 Nonionic cellulose etha

Etha ya selulosi isiyo ya ionic ni alkyl etha ya selulosi, njia ya maandalizi ni selulosi na mmenyuko wa NaOH, na kisha na monoma mbalimbali za kazi kama vile kloridi ya methane, oksidi ya ethilini, mmenyuko wa etherification ya oksidi ya propylene, na kisha kwa kuosha bidhaa. chumvi na selulosi ya sodiamu kupata. Etha kuu ya selulosi ya methyl, etha ya selulosi ya methyl hydroxyethyl, etha ya selulosi ya methyl hydroxypropyl, etha ya selulosi ya hydroxyethyl, etha ya selulosi ya cyanoethyl, etha ya selulosi hidroksibuti. Utumizi wake ni pana sana.

1.2 Anionic cellulose etha

Anionic selulosi etha ni hasa carboxymethyl selulosi sodiamu, carboxymethyl hidroxyethyl selulosi sodiamu. njia ya maandalizi ni kwa mmenyuko wa selulosi na NaOH, na kisha etherify na asidi monochloroacetic au oksidi ethilini, oksidi propylene, na kisha kuosha na-bidhaa chumvi na selulosi sodiamu kupata.

1.3 etha ya selulosi ya cationic

Etha ya selulosi ya cationic ni 3 - klorini - 2 - hidroksipropyl trimethyl ammoniamu kloridi selulosi etha. Njia ya maandalizi ni kwa mmenyuko wa selulosi na NaOH, na kisha wakala wa cationic etherifying 3 - klorini - 2 - hydroxypropyl trimethyl ammoniamu kloridi au oksidi ya ethilini, oksidi ya propylene pamoja na mmenyuko wa etherifying, na kisha kwa kuosha chumvi ya bidhaa na sodiamu. selulosi kupata.

1.4 Etha ya selulosi ya Zwitterionic

Etha ya selulosi ya Zwitterionic ina vikundi vyote viwili vya anionic na vikundi vya cationic kwenye mnyororo wa molekuli, njia ya maandalizi ni kwa selulosi na mmenyuko wa NaOH, na kisha kwa asidi ya kloroasetiki na wakala wa cationic etherifying 3 - klorini - 2 hidroksipropyl trimethyl ammonium kloridi majibu ya etherification, na kisha kuosha. kwa chumvi ya bidhaa na selulosi ya sodiamu na kupatikana.

2.sifa na sifa za etha ya selulosi

2.1 Sifa za Mwonekano

Selulosi etha kwa ujumla ni nyeupe au Milky nyeupe, dufu, mashirika yasiyo ya sumu, pamoja na fluidity ya unga wa nyuzi, rahisi kunyonya unyevu, kufutwa katika maji ndani ya uwazi KINATACHO koloidi imara.

2.2 Uundaji wa filamu na kushikamana

Uboreshaji wa etha ya selulosi ina ushawishi mkubwa juu ya sifa zake, kama vile umumunyifu, uwezo wa kutengeneza filamu, nguvu ya dhamana na uvumilivu wa chumvi. Etha ya selulosi ina nguvu ya juu ya mitambo, kubadilika, upinzani wa joto na upinzani wa baridi, na ina utangamano mzuri na aina mbalimbali za resini na plasticizers, inaweza kutumika kutengeneza plastiki, filamu, varnishes, adhesives, mpira na vifaa vya mipako ya dawa.

2.3 Umumunyifu

Methyl selulosi mumunyifu katika maji baridi, hakuna katika maji ya moto, lakini pia mumunyifu katika baadhi ya vimumunyisho kikaboni; Methyl hydroxyethyl selulosi mumunyifu katika maji baridi, hakuna katika maji moto na vimumunyisho vya kikaboni. Lakini wakati mmumunyo wa maji wa selulosi ya methyl na selulosi ya methyl hydroxyethyl inapokanzwa, selulosi ya methyl na selulosi ya methyl hydroxyethyl itatoka nje. Selulosi ya Methyl iliongezeka kwa 45 ~ 60 ℃, huku selulosi ya etherized ya methyl hidroxyethyl ikiongezeka kwa 65 ~ 80℃. Wakati hali ya joto inapungua, maji huyeyuka tena.

Selulosi ya hidroxyethyl ya sodiamu na selulosi ya carboxymethyl hidroxyethyl huyeyushwa katika maji kwa halijoto yoyote ile, lakini haiyeyuki katika vimumunyisho vya kikaboni (isipokuwa chache).

2.4 Kunenepa

Ether ya selulosi hupasuka katika maji kwa fomu ya colloidal, na viscosity yake inategemea kiwango cha upolimishaji wa ether ya selulosi. Suluhisho lina macromolecules ya hydration. Kwa sababu ya kuunganishwa kwa macromolecules, tabia ya mtiririko wa suluhisho ni tofauti na ile ya maji ya Newton, lakini inaonyesha tabia ambayo inatofautiana na mabadiliko ya nguvu za shear. Kutokana na muundo wa macromolecular wa ether ya selulosi, mnato wa suluhisho huongezeka kwa kasi na kuongezeka kwa mkusanyiko na hupungua kwa kasi kwa kuongezeka kwa joto.

2.5 Uharibifu

Ether ya selulosi hutumiwa katika awamu ya maji. Kwa muda mrefu kama maji yapo, bakteria itaongezeka. Ukuaji wa bakteria husababisha utengenezaji wa enzymes. Bakteria ya kimeng'enya ilifanya dhamana ya kitengo cha glukosi isiyo na maji ambayo haijabadilishwa karibu na kukatika kwa etha ya selulosi na uzito wa molekuli ya polima kupungua. Kwa hivyo, ikiwa suluhisho la maji la ether ya selulosi inapaswa kuhifadhiwa kwa muda mrefu, kihifadhi kinapaswa kuongezwa kwake, hata ikiwa ether ya antibacterial cellulose hutumiwa.

3.utumiaji wa etha ya selulosi katika tasnia

3.1 Sekta ya Mafuta

Selulosi ya sodiamu carboxymethyl hutumiwa hasa katika unyonyaji wa petroli. Inatumika katika utengenezaji wa matope ili kuongeza mnato na kupunguza upotezaji wa maji. Inaweza kupinga uchafuzi mbalimbali wa chumvi mumunyifu na kuboresha kiwango cha kurejesha mafuta.

Sodium carboxymethyl hydroxypropyl cellulose na sodium carboxymethyl hidroxyethyl selulosi ni aina ya wakala bora wa kuchimba visima vya matibabu ya matope na maandalizi ya vifaa vya kukamilisha maji, kiwango cha juu cha msukumo, upinzani wa chumvi, upinzani wa kalsiamu, uwezo mzuri wa viscosification, upinzani wa joto (160 ℃). Yanafaa kwa ajili ya maandalizi ya maji safi, maji ya bahari na ulijaa maji ya kuchimba visima maji ya chumvi, chini ya uzito wa kloridi kalsiamu inaweza kuchanganywa katika aina mbalimbali za msongamano (103 ~ 1279 / cm3) kuchimba visima maji, na kuifanya ina mnato fulani na filtration chini. uwezo, mnato wake na uwezo filtration ni bora kuliko selulosi hydroxyethyl, ni livsmedelstillsatser nzuri ya uzalishaji wa mafuta. Selulosi ya sodiamu carboxymethyl hutumiwa sana katika mchakato wa unyonyaji wa petroli ya derivatives ya selulosi, katika maji ya kuchimba visima, maji ya saruji, maji ya fracturing na kuboresha uzalishaji wa mafuta hutumiwa, hasa katika matumizi ya kuchimba visima ni kubwa, takeoff kuu na filtration kutua na mnato.

Selulosi ya Hydroxyethyl hutumiwa katika mchakato wa kuchimba visima, kukamilisha na kuweka saruji kama kiimarishaji cha unene wa matope. Kwa sababu hydroxyethyl selulosi na sodiamu carboxymethyl selulosi, guar gum ikilinganishwa na athari nzuri thickening, mchanga kusimamishwa, maudhui ya juu ya chumvi chumvi, upinzani nzuri ya joto, na upinzani ndogo, chini ya kioevu hasara, kuvunjwa block mpira, sifa mabaki ya chini, imekuwa sana kutumika.

3.2 Sekta ya ujenzi na mipako

Mchanganyiko wa chokaa cha ujenzi na upakaji: selulosi ya sodiamu carboxymethyl inaweza kutumika kama wakala wa kuchelewesha, wakala wa kuhifadhi maji, kinene na binder, inaweza kutumika kama plasta ya chini ya jasi na plasta ya chini ya saruji, chokaa na vifaa vya kusawazisha ardhi, wakala wa kuhifadhi maji, thickener. Ni aina ya mchanganyiko maalum wa uashi na upakaji wa chokaa kwa vitalu vya zege vilivyotiwa hewa vilivyotengenezwa na selulosi ya carboxymethyl, ambayo inaweza kuboresha ufanyaji kazi, uhifadhi wa maji na upinzani wa nyufa ya chokaa na kuzuia kupasuka na mashimo ya ukuta wa kuzuia.

Kujenga vifaa vya mapambo ya uso: Cao Mingqian na selulosi nyingine ya methyl iliyofanywa kwa aina ya ulinzi wa mazingira ya vifaa vya mapambo ya uso, mchakato wa uzalishaji wake ni rahisi, safi, inaweza kutumika kwa ajili ya ukuta wa daraja la juu, uso wa tile ya mawe, pia inaweza kutumika kwa safu. , mapambo ya uso wa kibao. Huang Jianping alifanya ya selulosi carboxymethyl ni aina ya kauri tile sealant, ambayo ina nguvu bonding nguvu, nzuri deformation uwezo, haina kuzalisha nyufa na kuanguka mbali, nzuri waterproof athari, mkali na rangi rangi, na athari bora mapambo.

Utumiaji katika mipako: Selulosi ya Methyl na selulosi ya hydroxyethyl inaweza kutumika kama kiimarishaji, kinene na kikali cha kubakiza maji kwa mipako ya mpira, kwa kuongeza, inaweza pia kutumika kama kisambazaji, viscosifier na wakala wa kutengeneza filamu kwa mipako ya rangi ya saruji. Kuongeza etha ya selulosi yenye vipimo vinavyofaa na mnato kwenye rangi ya mpira kunaweza kuboresha utendaji wa ujenzi wa rangi ya mpira, kuzuia spatter, kuboresha uthabiti wa uhifadhi na nguvu ya kufunika. Shamba kuu la walaji nje ya nchi ni mipako ya mpira, kwa hiyo, bidhaa za ether za selulosi mara nyingi huwa chaguo la kwanza la thickener ya rangi ya mpira. Kwa mfano, etha ya selulosi ya methyl hydroxyethyl iliyorekebishwa inaweza kuweka nafasi ya kwanza katika unene wa rangi ya mpira kwa sababu ya sifa zake nzuri za kina. Kwa mfano, kwa sababu etha ya selulosi ina sifa za kipekee za gel ya joto na umumunyifu, upinzani wa chumvi, upinzani wa joto, na ina shughuli inayofaa ya uso, inaweza kutumika kama wakala wa kuhifadhi maji, wakala wa kusimamishwa, emulsifier, wakala wa kutengeneza filamu, lubricant, binder na marekebisho ya rheological. .

3.3 Sekta ya Karatasi

Viungio vya mvua vya karatasi: CMC inaweza kutumika kama kisambazaji cha nyuzinyuzi na kiboreshaji cha karatasi, inaweza kuongezwa kwenye massa, kwa sababu selulosi ya sodiamu carboxymethyl na massa na chembe za upakiaji zina malipo sawa, zinaweza kuongeza usawa wa nyuzi, kuboresha nguvu ya nyuzi. karatasi. Kama kiimarisho kilichoongezwa ndani ya karatasi, huongeza ushirikiano wa dhamana kati ya nyuzi, na inaweza kuboresha nguvu ya mkazo, upinzani wa kuvunja, usawa wa karatasi na fahirisi nyingine za kimwili. Selulosi ya sodiamu carboxymethyl pia inaweza kutumika kama wakala wa kupima kwenye massa. Mbali na kiwango chake cha ukubwa, inaweza pia kutumika kama wakala wa kinga wa rosini, AKD na mawakala wengine wa kupima. Cationic cellulose etha pia inaweza kutumika kama kichujio cha usaidizi wa uhifadhi wa karatasi, kuboresha kiwango cha uhifadhi wa nyuzi laini na vichungi, pia inaweza kutumika kama uimarishaji wa karatasi.

Mipako adhesive: Kutumika kwa ajili ya usindikaji mipako karatasi mipako adhesive, inaweza kuchukua nafasi ya jibini, sehemu ya mpira, ili uchapishaji wino rahisi kupenya, wazi makali. Inaweza pia kutumika kama dispersant rangi, viscosifier na kiimarishaji.

Wakala wa kupima uso: Selulosi ya sodiamu carboxymethyl inaweza kutumika kama wakala wa kupima uso wa karatasi, kuboresha nguvu ya uso wa karatasi, ikilinganishwa na matumizi ya sasa ya pombe ya polyvinyl, wanga iliyobadilishwa baada ya nguvu ya uso inaweza kuongezeka kwa karibu 10%, kipimo hupunguzwa. karibu 30%. Ni wakala wa kuahidi wa kupima uso kwa utengenezaji wa karatasi, na safu yake ya aina mpya inapaswa kuendelezwa kikamilifu. Cationic selulosi etha ina utendaji bora uso sizing kuliko wanga cationic, si tu inaweza kuboresha uso nguvu ya karatasi, lakini pia inaweza kuboresha ngozi ya wino wa karatasi, kuongeza athari dyeing, pia ni kuahidi uso sizing kikali.

3.4 Sekta ya nguo

Katika tasnia ya nguo, etha ya selulosi inaweza kutumika kama wakala wa kupima, wakala wa kusawazisha na wakala wa unene wa massa ya nguo.

Wakala wa ukubwa: etha ya selulosi kama vile sodium carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl carboxymethyl cellulose etha, hydroxypropyl carboxymethyl cellulose etha na aina nyingine zinaweza kutumika kama wakala wa kupima, na si rahisi kuharibika na mold, uchapishaji na dyeing, bila desizing, kukuza rangi inaweza kupata sare. colloid katika maji.

Wakala wa kusawazisha: inaweza kuongeza nguvu ya hydrophilic na osmotic ya rangi, kwa sababu mabadiliko ya mnato ni ndogo, rahisi kurekebisha tofauti ya rangi; Cationic selulosi etha pia ina dyeing na Coloring athari.

Wakala wa unene: sodiamu carboxymethyl selulosi, hydroxyethyl carboxymethyl selulosi etha, hydroxypropyl carboxymethyl selulosi etha inaweza kutumika kama wakala wa uchapishaji na dyeing tope thickening, pamoja na mabaki madogo, kiwango cha juu cha rangi sifa, ni darasa la viungio vya nguo vinavyowezekana sana.

3.5 Sekta ya kemikali za kaya

Kinato thabiti: Methylcellulose ya sodiamu katika bidhaa za kuweka malighafi ya unga hucheza uthabiti wa kusimamishwa kwa utawanyiko, katika vipodozi vya kioevu au emulsion, unene, utawanyiko, homogenizing na majukumu mengine. Inaweza kutumika kama kiimarishaji na viscosifier.

Kiimarishaji cha emulsifying: fanya mafuta, emulsifier ya shampoo, wakala wa kuimarisha na utulivu. Sodium carboxymethyl hydroxypropyl selulosi inaweza kutumika kama kiimarishaji wambiso wa dawa ya meno, na mali nzuri thixotropic, ili dawa ya meno iwe na uundaji mzuri, deformation ya muda mrefu, sare na ladha dhaifu. Sodiamu carboxymethyl hydroxypropyl selulosi chumvi upinzani, upinzani asidi ni bora, athari ni bora zaidi kuliko selulosi carboxymethyl, inaweza kutumika kama sabuni katika mnato, kikali uchafu kuzuia attachment.

Kinene cha mtawanyiko: Katika utengenezaji wa sabuni, matumizi ya jumla ya selulosi ya sodium carboxymethyl kama kisambaza uchafu wa sabuni, kinene cha sabuni ya maji na kisambaza.

3.6 Viwanda vya dawa na chakula

Katika tasnia ya dawa, selulosi ya hydroxypropyl carboxymethyl inaweza kutumika kama vichochezi vya dawa, kutumika sana katika kutolewa kwa mifupa ya dawa ya mdomo na maandalizi endelevu ya kutolewa, kama nyenzo ya kuzuia kutolewa ili kudhibiti utolewaji wa dawa, kama nyenzo ya mipako, wakala wa kutolewa endelevu, pellets za kutolewa. , vidonge vya kutolewa kwa muda mrefu. Inayotumika sana ni selulosi ya methyl carboxymethyl, selulosi ya ethyl carboxymethyl, kama vile MC mara nyingi hutumika katika utengenezaji wa vidonge na vidonge, au vidonge vilivyopakwa sukari.

Daraja la ubora wa etha selulosi inaweza kutumika katika sekta ya chakula, katika aina mbalimbali za chakula ni ufanisi thickening kikali, emulsifier, kiimarishaji, excipient, maji kubakiza kikali na mitambo kikali matendo. Selulosi ya Methyl na selulosi ya hydroxypropyl methyl zimetambuliwa kuwa ajizi zisizo na madhara za kimetaboliki. Usafi wa hali ya juu (asilimia 99.5 au zaidi ya usafi) selulosi ya carboxymethyl inaweza kuongezwa kwa vyakula, kama vile maziwa na bidhaa za krimu, vitoweo, jamu, jeli, makopo, syrups za mezani na vinywaji. Usafi wa zaidi ya 90% ya selulosi carboxymethyl inaweza kutumika katika masuala yanayohusiana na chakula, kama vile kutumika kwa usafiri na uhifadhi wa matunda, wrap plastiki ina athari nzuri ya kuhifadhi, uchafuzi wa mazingira chini, hakuna uharibifu, rahisi mechanized uzalishaji faida.

3.7 Nyenzo za kazi za macho na umeme

Electrolyte thickening kiimarishaji: kutokana na usafi juu ya etha selulosi, nzuri asidi upinzani, upinzani chumvi, hasa chuma na metali nzito maudhui ni ya chini, hivyo colloid ni imara sana, yanafaa kwa ajili ya betri alkali, zinki manganese betri electrolyte thickening kiimarishaji.

Nyenzo za kioo za kioevu: Tangu 1976, ugunduzi wa kwanza wa selulosi ya hydroxypropyl - awamu ya kuuliza kioevu ya mfumo wa maji, imepatikana katika suluhisho la kikaboni linalofaa, derivatives nyingi za selulosi katika mkusanyiko wa juu zinaweza kuunda ufumbuzi wa anisotropic, kwa mfano, selulosi ya hydroxypropyl na acetate yake, propionate. , benzoate, phthalate, selulosi ya acetyxyethyl, selulosi hidroxyethyl, n.k. Mbali na kutengeneza mmumunyo wa fuwele wa ioni ya colloidal, baadhi ya esta za selulosi hidroksipropyl pia zinaonyesha sifa hii.

Etha nyingi za selulosi zinaonyesha mali ya fuwele ya kioevu ya thermotropic. Selulosi ya Asetili hydroxypropyl ilitengeneza fuwele ya kioevu ya thermogenic ya cholesteric chini ya 164 ℃. Acetoacetate hydroxypropyl cellulose, trifluoroacetate hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl cellulose na derivatives yake, selulosi ya ethyl hydroxypropyl, trimethylsiliccellulose na butyldimethylsiliccellulose, selulosi ya heptyl na selulosi ya butoxylethyl selulosi ya fuwele n.k . Baadhi ya esta selulosi kama vile benzoate ya selulosi, p-methoxybenzoate na p-methylbenzoate, heptanate ya selulosi inaweza kutengeneza fuwele za kioevu za thermogenic za cholesteric.

Umeme insulation nyenzo: cyanoethyl selulosi etherifying kikali kwa acrylonitrile, dielectric yake ya juu mara kwa mara, chini hasara mgawo, inaweza kutumika kama fosforasi na electroluminescent taa resin tumbo na insulation transformer.

4. Maneno ya Kufunga

Kutumia urekebishaji wa kemikali ili kupata derivatives za selulosi na utendaji maalum ni njia mwafaka ya kupata matumizi mapya ya selulosi, dutu ya kikaboni kubwa zaidi ulimwenguni. Kama mojawapo ya viambajengo vya selulosi, etha ya selulosi kama vile nyenzo zisizo na madhara za kisaikolojia, zisizo na uchafuzi wa maji mumunyifu kwa sababu ya sifa zake bora, imetumika katika tasnia nyingi, na itakuwa na matarajio mapana zaidi ya maendeleo.