Jinsi ya kutengeneza ether ya Cellulose?

Etha ya selulosi ni aina ya derivative ya selulosi inayopatikana kwa urekebishaji wa etherification ya selulosi. Inatumika sana kwa sababu ya unene wake bora, emulsification, kusimamishwa, uundaji wa filamu, colloid ya kinga, uhifadhi wa unyevu, na sifa za kushikamana. Inachukua jukumu muhimu katika maendeleo ya uchumi wa kitaifa katika utafiti wa kisayansi na sekta za viwanda kama vile chakula, dawa, utengenezaji wa karatasi, mipako, vifaa vya ujenzi, urejeshaji wa mafuta, nguo na vifaa vya elektroniki. Katika karatasi hii, maendeleo ya utafiti wa marekebisho ya etherification ya selulosi yanapitiwa.

Selulosiethani polima kikaboni kwa wingi zaidi katika asili. Ni mbadala, kijani na biocompatible. Ni malighafi muhimu ya msingi kwa uhandisi wa kemikali. Kulingana na viambajengo tofauti kwenye molekuli iliyopatikana kutokana na mmenyuko wa etherification, inaweza kugawanywa katika etha moja na kuchanganywa. selulosi etha.Hapa sisi hukagua maendeleo ya utafiti kuhusu usanisi wa etha moja, ikijumuisha etha za alkili, etha za hidroksilikili, etha za carboxyalkyl, na etha mchanganyiko.

Maneno muhimu: selulosi etha, etha, etha moja, etha mchanganyiko, maendeleo ya utafiti

1.Etherification mmenyuko wa selulosi

Mmenyuko wa etherification ya selulosi etha ni mmenyuko muhimu zaidi wa derivatization ya selulosi.Etherification ya selulosi ni mfululizo wa derivatives zinazozalishwa na mmenyuko wa vikundi vya hidroksili kwenye minyororo ya molekuli ya selulosi na mawakala wa alkylating chini ya hali ya alkali. Kuna aina nyingi za bidhaa za etha za selulosi, ambazo zinaweza kugawanywa katika etha moja na etha zilizochanganywa kulingana na vibadala tofauti kwenye molekuli zilizopatikana kutokana na mmenyuko wa ethari. Etha moja inaweza kugawanywa katika etha za alkyl, etha za hydroxyalkyl na etha za carboxyalkyl, na etha zilizochanganywa hurejelea etha zilizo na vikundi viwili au zaidi vilivyounganishwa katika muundo wa molekuli. Miongoni mwa bidhaa za etha za selulosi, selulosi ya carboxymethyl (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl cellulose (HPC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) inawakilishwa, kati ya ambayo Baadhi ya bidhaa zimeuzwa.

2.Utangulizi wa etha ya selulosi

2.1 Mchanganyiko wa etha moja

Etha moja ni pamoja na etha za alkili (kama vile selulosi ya ethyl, selulosi ya propyl, selulosi ya phenyl, selulosi ya cyanoethyl, n.k.), etha za hidroksili (kama vile selulosi ya hydroxymethyl, selulosi ya hydroxyethyl, nk. ) nk).

2.1.1 Mchanganyiko wa etha za alkyl

Berglund et al alitibu kwanza selulosi na myeyusho wa NaOH ulioongezwa na kloridi ya ethyl, kisha akaongeza kloridi ya methyl kwa joto la 65.°C hadi 90°C na shinikizo la 3bar hadi 15bar, na iliguswa na kutoa etha ya selulosi ya methyl. Njia hii inaweza kuwa na ufanisi mkubwa Ili kupata etha za selulosi ya methyl mumunyifu katika maji na viwango tofauti vya uingizwaji.

Ethylcellulose ni granule nyeupe ya thermoplastic au poda. Bidhaa za jumla zina 44% ~ 49% ethoxy. Mumunyifu katika vimumunyisho vingi vya kikaboni, hakuna katika maji. massa au lita za pamba zenye mmumunyo wa maji wa hidroksidi ya sodiamu 40% ~ 50%, na selulosi ya alkali ilitolewa kwa ethoksidi na kloridi ya ethyl kutoa selulosi ya ethyl. ilitengeneza kwa ufanisi selulosi ya ethyl (EC) yenye maudhui ya ethoksi ya 43.98% kwa mbinu ya hatua moja kwa kuitikia selulosi yenye kloridi ya ethyl na hidroksidi ya sodiamu, kwa kutumia toluini kama kiyeyusho. Toluene ilitumika kama kiyeyushi katika jaribio. Wakati wa mmenyuko wa etherification, haiwezi tu kukuza uenezaji wa kloridi ya ethyl kwenye selulosi ya alkali, lakini pia kufuta selulosi ya ethyl iliyobadilishwa sana. Wakati wa mmenyuko, sehemu isiyoathiriwa inaweza kufunuliwa kwa kuendelea, na kufanya wakala wa etherification Ni rahisi kuvamia, ili mmenyuko wa ethylation ubadilike kutoka kwa tofauti hadi homogeneous, na usambazaji wa substituents katika bidhaa ni sare zaidi.

ilitumia bromidi ya ethyl kama wakala wa etherification na tetrahidrofurani kama kiyeyusho ili kusanisi selulosi ya ethyl (EC), na kubainisha muundo wa bidhaa kwa mwonekano wa infrared, mwangwi wa sumaku wa nyuklia na kromatografia ya upenyezaji wa jeli. Imehesabiwa kuwa kiwango cha uingizwaji wa selulosi ya ethyl iliyounganishwa ni karibu 2.5, usambazaji wa molekuli ya molekuli ni nyembamba, na ina umumunyifu mzuri katika vimumunyisho vya kikaboni.

selulosi ya cyanoethyl (CEC) kwa njia za homogeneous na tofauti tofauti kwa kutumia selulosi yenye viwango tofauti vya upolimishaji kama malighafi, na kutayarisha nyenzo mnene za utando wa CEC kwa kutupa myeyusho na kushinikiza moto. Utando wa vinyweleo vya CEC ulitayarishwa na teknolojia ya utenganishaji wa awamu inayotokana na kutengenezea (NIPS), na vifaa vya utando wa bariamu titanate/cyanoethyl cellulose (BT/CEC) nanocomposite vilitayarishwa na teknolojia ya NIPS, na miundo na mali zao zilichunguzwa.

ilitumia kutengenezea selulosi iliyojitengenezea (suluhisho la alkali/urea) kama njia ya kukabiliana na kuunganisha kwa usawa selulosi ya cyanoethyl (CEC) na acrylonitrile kama wakala wa uthibitishaji, na kufanya utafiti kuhusu muundo, mali na matumizi ya bidhaa. jifunze kwa kina. Na kwa kudhibiti hali tofauti za athari, mfululizo wa CEC zilizo na thamani za DS kuanzia 0.26 hadi 1.81 zinaweza kupatikana.

2.1.2 Mchanganyiko wa etha za hidroksiliki

Fan Junlin et al walitayarisha selulosi ya hydroxyethyl (HEC) katika kiyeyeyusha cha Lita 500 kwa kutumia pamba iliyosafishwa kama malighafi na 87.7% ya maji ya isopropanoli kama kiyeyusho kwa alkalization ya hatua moja, kugeuza hatua kwa hatua na uimarishaji wa hatua kwa hatua. . Matokeo yalionyesha kuwa selulosi ya hydroxyethyl (HEC) iliyotayarishwa ilikuwa na uingizwaji wa molar MS wa 2.2-2.9, na kufikia kiwango cha ubora sawa na bidhaa ya daraja la kibiashara la Dows 250 HEC na uingizwaji wa molar wa 2.2-2.4. Kutumia HEC katika utengenezaji wa rangi ya mpira kunaweza kuboresha sifa za kutengeneza filamu na kusawazisha za rangi ya mpira.

Liu Dan na wengine walijadili utayarishaji wa selulosi ya amonia ya quaternary cationic hydroxyethyl kwa njia ya nusu-kavu ya selulosi ya hydroxyethyl (HEC) na 2,3-epoxypropyltrimethylammonium kloride (GTA) chini ya hatua ya kichocheo cha alkali. hali ya ether. Athari ya kuongeza cationic hydroxyethyl selulosi etha kwenye karatasi ilichunguzwa. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kuwa: katika massa ya mbao ngumu iliyopauka, wakati kiwango cha uingizwaji cha etha ya cationic hydroxyethyl selulosi ni 0.26, kiwango cha jumla cha uhifadhi huongezeka kwa 9%, na kiwango cha kuchujwa kwa maji huongezeka kwa 14%; katika bleached hardwood massa, wakati Wakati kiasi cha cationic hydroxyethyl selulosi etha ni 0.08% ya fiber massa, ina athari kubwa ya kuimarisha kwenye karatasi; kiwango kikubwa cha uingizwaji wa etha ya selulosi ya cationic, msongamano mkubwa wa malipo ya cationic, na athari bora ya kuimarisha.

Zhanhong hutumia mbinu ya usanisi ya awamu ya kioevu kuandaa selulosi ya hidroxyethyl yenye thamani ya mnato wa 5.×104 mPa·s au zaidi na thamani ya majivu ya chini ya 0.3% kupitia mchakato wa hatua mbili wa alkalization na etherification. Njia mbili za alkalization zilitumika. Njia ya kwanza ni kutumia asetoni kama diluent. Malighafi ya selulosi ni msingi wa moja kwa moja katika mkusanyiko fulani wa mmumunyo wa maji wa hidroksidi ya sodiamu. Baada ya mmenyuko wa basification kufanywa, wakala wa etherification huongezwa ili kutekeleza majibu ya etherification moja kwa moja. Njia ya pili ni kwamba malighafi ya selulosi hutiwa alkali katika mmumunyo wa maji wa hidroksidi ya sodiamu na urea, na selulosi ya alkali iliyoandaliwa kwa njia hii lazima ikanywe ili kuondoa lie ya ziada kabla ya mmenyuko wa etherification. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kuwa mambo kama vile kiasi kilichochaguliwa cha diluji, kiasi cha oksidi ya ethilini iliyoongezwa, muda wa alkalization, halijoto na wakati wa mmenyuko wa kwanza, na halijoto na wakati wa majibu ya pili yote yana ushawishi mkubwa juu ya utendaji. ya bidhaa.

Xu Qin et al. ilifanya mmenyuko wa etherification ya selulosi ya alkali na oksidi ya propylene, na selulosi ya hidroksipropyl iliyounganishwa (HPC) na kiwango cha chini cha uingizwaji kwa njia ya awamu ya gesi-imara. Madhara ya sehemu kubwa ya oksidi ya propylene, uwiano wa kubana na joto la etherification kwenye kiwango cha etherification ya HPC na utumiaji mzuri wa oksidi ya propylene zilichunguzwa. Matokeo yalionyesha kuwa hali bora zaidi za usanisi wa HPC zilikuwa sehemu ya molekuli ya oksidi ya propylene 20% (uwiano wa molekuli na selulosi), uwiano wa selulosi ya alkali extrusion 3.0, na joto la etherification 60.°C. Jaribio la muundo wa HPC kwa resonance ya sumaku ya nyuklia inaonyesha kuwa kiwango cha etherification ya HPC ni 0.23, kiwango cha ufanisi cha matumizi ya oksidi ya propylene ni 41.51%, na mnyororo wa molekuli ya selulosi imeunganishwa kwa mafanikio na vikundi vya hidroksipropyl.

Kong Xingjie et al. ilitayarisha selulosi ya hydroxypropyl na kioevu ioni kama kutengenezea ili kutambua mmenyuko wa homogeneous wa selulosi ili kutambua udhibiti wa mchakato wa mmenyuko na bidhaa. Wakati wa jaribio, kioevu ya syntetisk ya imidazole phosphate ionic 1, 3-diethylimidazole diethyl phosphate ilitumiwa kufuta selulosi ya microcrystalline, na selulosi ya hydroxypropyl ilipatikana kupitia alkalization, etherification, acidification, na kuosha.

2.1.3 Mchanganyiko wa etha za carboxyalkyl

Selulosi ya kawaida ya carboxymethyl ni selulosi ya carboxymethyl (CMC). Suluhisho la maji ya selulosi ya carboxymethyl ina kazi za kuimarisha, kutengeneza filamu, kuunganisha, kuhifadhi maji, ulinzi wa colloid, emulsification na kusimamishwa, na hutumiwa sana katika kuosha. Madawa, chakula, dawa ya meno, nguo, uchapishaji na dyeing, karatasi, mafuta ya petroli, madini, dawa, keramik, vipengele vya elektroniki, mpira, rangi, dawa, vipodozi, ngozi, plastiki na kuchimba mafuta, nk.

Mnamo 1918, Mjerumani E. Jansen aligundua njia ya awali ya selulosi ya carboxymethyl. Mnamo 1940, kiwanda cha Kalle cha Kampuni ya Ujerumani ya IG Farbeninaustrie iligundua uzalishaji wa viwandani. Mnamo 1947, Kampuni ya Kemikali ya Wyandotle ya Marekani ilifanikiwa kuendeleza mchakato wa uzalishaji. nchi yangu iliwekwa kwa mara ya kwanza katika uzalishaji wa viwanda wa CMC katika Kiwanda cha Celluloid cha Shanghai mwaka wa 1958. Selulosi ya Carboxymethyl ni etha ya selulosi inayozalishwa kutoka kwa pamba iliyosafishwa chini ya hatua ya hidroksidi ya sodiamu na asidi ya kloroasetiki. Mbinu zake za uzalishaji wa viwanda zinaweza kugawanywa katika makundi mawili: mbinu ya maji na mbinu ya kutengenezea kulingana na vyombo vya habari tofauti vya etherification. Mchakato wa kutumia maji kama njia ya majibu huitwa njia ya kati ya maji, na mchakato ulio na kutengenezea kikaboni katika njia ya majibu huitwa njia ya kutengenezea.

Pamoja na kuongezeka kwa utafiti na maendeleo ya teknolojia, hali mpya za athari zimetumika kwa usanisi wa selulosi ya carboxymethyl, na mfumo mpya wa kutengenezea una athari kubwa kwenye mchakato wa athari au ubora wa bidhaa. Olaru et al. iligundua kuwa mmenyuko wa carboxymethylation ya selulosi kwa kutumia mfumo wa mchanganyiko wa ethanol-asetoni ni bora zaidi kuliko ule wa ethanol au asetoni pekee. Nicholson na wengine. Katika mfumo, CMC yenye kiwango cha chini cha uingizwaji ilitayarishwa. Philipp et al walitayarisha CMC iliyobadilishwa sana N-methylmorpholine-N oksidi na N, N dimethylacetamide/mifumo ya kutengenezea kloridi ya lithiamu kwa mtiririko huo. Cai na wengine. ilitengeneza mbinu ya kuandaa CMC katika mfumo wa kutengenezea NaOH/urea. Ramos na wenzake. alitumia mfumo wa kioevu wa ioni wa floridi wa DMSO/tetrabutylammonium kama kiyeyusho cha kaboksiimethylate malighafi ya selulosi iliyosafishwa kutoka kwa pamba na mkonge, na kupata bidhaa ya CMC iliyo na kiwango cha juu zaidi cha 2.17. Chen Jinghuan et al. kutumika selulosi na ukolezi juu massa (20%) kama malighafi, hidroksidi sodiamu na akrilamidi kama vitendanishi muundo, kufanyika carboxyethilation muundo mmenyuko kwa wakati na joto, na hatimaye kupatikana carboxyethyl msingi selulosi. Maudhui ya carboxyethyl ya bidhaa iliyobadilishwa yanaweza kudhibitiwa kwa kubadilisha kiasi cha hidroksidi ya sodiamu na acrylamide.

2.2 Mchanganyiko wa etha zilizochanganywa

Hydroxypropyl methyl cellulose etha ni aina ya etha ya selulosi isiyo ya polar ambayo huyeyuka katika maji baridi inayopatikana kutoka kwa selulosi asili kupitia urekebishaji wa alkali na etherification. Imeunganishwa na mmumunyo wa hidroksidi sodiamu na kuongezwa kiasi fulani cha Kiasi cha isopropanoli na kiyeyusho cha toluini, wakala wa etherification ambao huchukua ni kloridi ya methyl na oksidi ya propylene.

Dai Mingyun et al. ilitumia selulosi ya hydroxyethyl (HEC) kama uti wa mgongo wa polima haidrofili, na kupandikiza wakala wa haidrofobiasi butilamini glycidyl etha (BGE) kwenye uti wa mgongo kwa mmenyuko wa etherification ili kurekebisha kundi la butilamini haidrofobu. Kiwango cha uingizwaji wa kikundi, ili iwe na thamani inayofaa ya usawa wa hydrophilic-lipophilic, na 2-hydroxy-3-butoxypropyl hydroxyethyl cellulose (HBPEC) inayojibu joto imeandaliwa; mali ya kukabiliana na hali ya joto huandaliwa Nyenzo za kazi za msingi wa selulosi hutoa njia mpya ya matumizi ya nyenzo za kazi katika nyanja za kutolewa kwa madawa ya kulevya na biolojia.

Chen Yangming na wengine walitumia selulosi ya hydroxyethyl kama malighafi, na katika mfumo wa myeyusho wa isopropanoli, waliongeza kiasi kidogo cha Na2B4O7 kwenye kiitikio cha mmenyuko wa homogeneous ili kuandaa selulosi ya etha hidroxyethyl kaboksimethyl. Bidhaa ni papo hapo katika maji, na mnato ni thabiti.

Wang Peng hutumia pamba ya asili iliyosafishwa ya selulosi kama malighafi ya msingi, na hutumia mchakato wa hatua moja wa uthibitishaji ili kuzalisha selulosi ya carboxymethyl hidroksipropyl yenye mmenyuko sare, mnato wa juu, ukinzani mzuri wa asidi na ukinzani wa chumvi kwa njia ya alkalization na athari za etherification Kiwanja etha. Kwa kutumia mchakato wa uthibitishaji wa hatua moja, selulosi ya carboxymethyl hydroxypropyl inayo upinzani mzuri wa chumvi, upinzani wa asidi na umumunyifu. Kwa kubadilisha kiasi cha kiasi cha oksidi ya propylene na asidi ya kloroasetiki, bidhaa zilizo na maudhui tofauti ya carboxymethyl na hidroksipropyl zinaweza kutayarishwa. Matokeo ya mtihani yanaonyesha kuwa selulosi ya carboxymethyl hydroxypropyl inayozalishwa kwa njia ya hatua moja ina mzunguko mfupi wa uzalishaji, matumizi ya chini ya kutengenezea, na bidhaa ina upinzani bora kwa chumvi monovalent na divalent na upinzani mzuri wa asidi. Ikilinganishwa na bidhaa zingine za selulosi etha, ina ushindani mkubwa katika nyanja za utafutaji wa chakula na mafuta.

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ndiyo aina nyingi zaidi na inayofanya kazi vizuri zaidi kati ya kila aina ya selulosi, na pia ni mwakilishi wa kawaida wa uuzaji kati ya etha mchanganyiko. Mnamo 1927, hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) iliundwa kwa mafanikio na kutengwa. Mnamo 1938, kampuni ya Dow Chemical Co. ya Marekani iligundua uzalishaji wa viwandani wa selulosi ya methyl na kuunda alama ya biashara inayojulikana "Methocel". Uzalishaji mkubwa wa viwanda wa hydroxypropyl methylcellulose ulianza nchini Marekani mwaka wa 1948. Mchakato wa uzalishaji wa HPMC unaweza kugawanywa katika makundi mawili: njia ya awamu ya gesi na njia ya awamu ya kioevu. Kwa sasa, nchi zilizoendelea kama vile Ulaya, Amerika na Japan zinapitisha zaidi mchakato wa awamu ya gesi, na uzalishaji wa ndani wa HPMC unategemea zaidi mchakato wa awamu ya kioevu.

Zhang Shuangjian na wengineo poda ya pamba iliyosafishwa kama malighafi, aliifanya alkali pamoja na hidroksidi sodiamu katika toluini ya kati ya kutengenezea na isopropanoli, ikaimarishwa kwa oksidi ya etherifying ya propylene oksidi na kloridi ya methyl, iliguswa na kuandaa aina ya papo hapo hidroksipropyl methili pombe msingi selulosi etha.

3. Mtazamo

Selulosi ni malighafi muhimu ya kemikali na kemikali ambayo ina rasilimali nyingi, kijani kibichi na rafiki wa mazingira, na inayoweza kurejeshwa. Viini vya urekebishaji wa urekebishaji wa selulosi vina utendakazi bora, anuwai ya matumizi na athari bora za utumiaji, na kukidhi mahitaji ya uchumi wa kitaifa kwa kiwango kikubwa. Na mahitaji ya maendeleo ya kijamii, pamoja na maendeleo endelevu ya kiteknolojia na utambuzi wa biashara katika siku zijazo, ikiwa malighafi ya syntetisk na njia za syntetisk za derivatives za selulosi zinaweza kuwa za viwandani zaidi, zitatumika kikamilifu na kutambua anuwai ya matumizi. Thamani.