Derivatives ya selulosi huzalishwa na esterification au etherification ya vikundi vya hidroksili katika polima za selulosi na vitendanishi vya kemikali. Kulingana na sifa za kimuundo za bidhaa za mmenyuko, derivatives za selulosi zinaweza kugawanywa katika makundi matatu: etha za selulosi, esta za selulosi, na esta za selulosi. Esta za selulosi ambazo kwa kweli hutumika kibiashara ni: nitrati ya selulosi, acetate ya selulosi, butyrate ya selulosi ya acetate na xanthate ya selulosi. Etha za selulosi ni pamoja na: selulosi ya methyl, selulosi ya carboxymethyl, selulosi ya ethyl, selulosi ya hydroxyethyl, selulosi ya cyanoethyl, selulosi ya hydroxypropyl na selulosi ya hydroxypropyl methyl. Kwa kuongeza, kuna ester ether mchanganyiko derivatives.
Sifa na matumizi Kupitia uteuzi wa vitendanishi mbadala na muundo wa mchakato, bidhaa inaweza kuyeyushwa katika maji, kuyeyusha myeyusho wa alkali au kutengenezea kikaboni, au kuwa na sifa ya thermoplastic, na inaweza kutumika kutengeneza nyuzi za kemikali, filamu, besi za filamu, plastiki, kuhami joto. vifaa, mipako, slurry, dispersant polymeric, livsmedelstillsatser na bidhaa za kemikali za kila siku. Sifa za viasili vya selulosi vinahusiana na asili ya viambajengo, kiwango cha DS cha vikundi vitatu vya hidroksili kwenye kikundi cha glukosi kinachobadilishwa, na usambazaji wa vibadala kwenye mnyororo wa makromolekuli. Kwa sababu ya nasibu ya mmenyuko, isipokuwa kwa bidhaa iliyobadilishwa kwa usawa wakati vikundi vyote vitatu vya hidroksili vimebadilishwa (DS ni 3), katika hali zingine (majibu ya usawa au majibu tofauti), nafasi tatu tofauti za uingizwaji hupatikana: Bidhaa zilizochanganywa na vikundi vya glucosyl ambavyo havijabadilishwa: ① iliyobadilishwa moja (DS ni 1, C, C au C nafasi inabadilishwa, fomula ya miundo tazama selulosi); ② haijabadilishwa (nafasi DS ni 2, C, C, C, C au C, C zimebadilishwa); ③ uingizwaji kamili (DS ni 3). Kwa hiyo, sifa za derivative ya selulosi sawa na thamani sawa ya uingizwaji inaweza pia kuwa tofauti kabisa. Kwa mfano, selulosi diaseti iliyoimarishwa moja kwa moja kwa DS ya 2 haiwezi kuyeyushwa katika asetoni, lakini diaseti ya selulosi iliyopatikana kwa saponization ya triacetate ya selulosi iliyothibitishwa kikamilifu inaweza kufutwa kabisa katika asetoni. Utofauti huu wa uingizwaji unahusiana na sheria za msingi za esta selulosi na miitikio ya etherification.
Sheria ya msingi ya esterification ya selulosi na mmenyuko wa etherification katika molekuli ya selulosi, nafasi za vikundi vitatu vya hidroksili katika kikundi cha glukosi ni tofauti, na ushawishi wa vibadala vya karibu na kizuizi cha steric pia ni tofauti. Asidi ya jamaa na kiwango cha mtengano wa vikundi vitatu vya hidroksili ni: C>C>C. Wakati mmenyuko wa etherification unafanywa katika kati ya alkali, kikundi cha C hidroksili humenyuka kwanza, kisha kikundi cha hidroksili C, na hatimaye kikundi cha msingi cha hidroksili. Wakati mmenyuko wa esterification unafanywa katika kati ya tindikali, ugumu wa mmenyuko wa kila kikundi cha hidroksili ni kinyume na utaratibu wa mmenyuko wa etherification. Wakati wa kuguswa na reajenti ya uingizwaji ya bulky, athari ya kizuizi cha steric ina ushawishi muhimu, na kikundi cha C hidroksili kilicho na athari ndogo ya kizuizi ni rahisi kuguswa kuliko vikundi vya C na C hidroksili.
Cellulose ni polima ya asili ya fuwele. Mengi ya miitikio ya esterification na etherification ni miitikio tofauti wakati selulosi inabakia kuwa thabiti. Hali ya mtawanyiko wa vitendanishi vya mmenyuko kwenye nyuzi za selulosi inaitwa uwezo wa kufikiwa. Mpangilio wa intermolecular wa eneo la fuwele hupangwa vizuri, na reagent inaweza tu kuenea kwenye uso wa fuwele. Mpangilio wa intermolecular katika eneo la amorphous ni huru, na kuna vikundi zaidi vya bure vya hidroksili ambavyo ni rahisi kuwasiliana na reagents, na upatikanaji wa juu na majibu rahisi. Kwa ujumla, malighafi zenye ung'avu wa juu na saizi kubwa ya fuwele si rahisi kuitikia kama malighafi yenye ung'avu wa chini na saizi ndogo ya fuwele. Lakini hii si kweli kabisa, kwa mfano, kiwango cha acetylation ya nyuzi za viscose kavu na fuwele ya chini na fuwele ndogo ni ya chini sana kuliko ile ya fiber ya pamba yenye fuwele ya juu na fuwele kubwa zaidi. Hii ni kwa sababu baadhi ya pointi za kuunganisha hidrojeni huzalishwa kati ya polima zilizo karibu wakati wa mchakato wa kukausha, ambayo huzuia uenezaji wa vitendanishi. Ikiwa unyevu kwenye malighafi ya selulosi yenye unyevu hubadilishwa na kutengenezea kikaboni kikubwa zaidi (kama vile asidi asetiki, benzini, pyridine) na kisha kukaushwa, utendakazi wake utaboreshwa sana, kwa sababu kukausha hakuwezi kutoa kiyeyuzishi kabisa, na nyingine kubwa zaidi. molekuli zimenaswa kwenye "mashimo" ya malighafi ya selulosi, na kutengeneza kinachojulikana kama selulosi iliyomo. Umbali ambao umepanuliwa na uvimbe si rahisi kupona, ambayo inafaa kwa uenezaji wa vitendanishi, na inakuza kiwango cha majibu na usawa wa majibu. Kwa sababu hii, katika mchakato wa uzalishaji wa derivatives mbalimbali za selulosi, kuna lazima iwe na matibabu ya uvimbe yanayofanana. Kawaida maji, asidi au mkusanyiko fulani wa suluhisho la alkali hutumiwa kama wakala wa uvimbe. Kwa kuongeza, ugumu wa mmenyuko wa kemikali wa massa ya kufuta na viashiria sawa vya kimwili na kemikali mara nyingi ni tofauti sana, ambayo husababishwa na sababu za kimaumbile za aina mbalimbali za mimea au seli zilizo na kazi tofauti za biochemical na miundo katika mmea huo. ya. Ukuta wa msingi wa safu ya nje ya nyuzi za mmea huzuia kupenya kwa vitendanishi na kuchelewesha athari za kemikali, kwa hivyo ni muhimu kutumia hali zinazolingana katika mchakato wa kusukuma ili kuharibu ukuta wa msingi ili kupata majimaji yanayoyeyuka na utendakazi bora. Kwa mfano, massa ya bagasse ni malighafi yenye reactivity mbaya katika uzalishaji wa massa ya viscose. Wakati wa kuandaa viscose (suluhisho la alkali la selulosi xanthate), disulfidi zaidi ya kaboni hutumiwa kuliko massa ya pamba ya pamba na massa ya kuni. Kiwango cha filtration ni cha chini kuliko ile ya viscose iliyoandaliwa na massa mengine. Hii ni kwa sababu ukuta wa msingi wa seli za nyuzi za miwa haujaharibiwa ipasavyo wakati wa kusagwa na utayarishaji wa selulosi ya alkali kwa njia za kawaida, na kusababisha ugumu katika majibu ya njano.
Nyuzi za bagasse za alkali zilizowekwa kabla ya hidrolisisi] na Kielelezo 2 [nyuzi za bagasse baada ya kuingizwa kwa alkali] ni picha za skanning ya darubini ya elektroni ya uso wa nyuzi za bagasse baada ya mchakato wa awali wa hidrolisisi na uingizwaji wa alkali wa kawaida kwa mtiririko huo, wa kwanza bado unaweza kuonekana mashimo wazi; mwishowe, ingawa mashimo hupotea kwa sababu ya uvimbe wa suluhisho la alkali, ukuta wa msingi bado unafunika nyuzi nzima. Ikiwa "uingizaji wa pili" (uingizaji wa kawaida unaofuatwa na uingizwaji wa pili na suluhisho la alkali la dilute na athari kubwa ya uvimbe) au mchakato wa kusaga (uingizaji wa kawaida pamoja na kusaga kwa mitambo), majibu ya njano yanaweza kuendelea vizuri, kiwango cha kuchujwa kwa viscose. imeboreshwa kwa kiasi kikubwa. Hii ni kwa sababu njia zote mbili zilizo hapo juu zinaweza kung'oa ukuta wa msingi, na kufichua safu ya ndani ya mmenyuko rahisi, ambayo inafaa kwa kupenya kwa vitendanishi na kuboresha utendaji wa mmenyuko (Mchoro 3). ], Mtini. Kusaga Nyuzi za Bagasse Pulp]).
Katika miaka ya hivi karibuni, mifumo ya kutengenezea isiyo na maji ambayo inaweza kufuta selulosi moja kwa moja imeibuka. Kama vile dimethylformamide na NO, dimethyl sulfoxide na paraformaldehyde, na vimumunyisho vingine vilivyochanganyika, n.k., huwezesha selulosi kupata mmenyuko usio sawa. Hata hivyo, baadhi ya sheria zilizotajwa hapo juu za athari za nje ya awamu hazitumiki tena. Kwa mfano, wakati wa kuandaa selulosi diacetate mumunyifu katika asetoni, si lazima kupitia hidrolisisi ya triacetate selulosi, lakini inaweza kuwa esterified moja kwa moja hadi DS ni 2.
Muda wa kutuma: Feb-27-2023