Эфири целлюлозаро чӣ гуна бояд кард?

Эфири целлюлоза як навъ ҳосилаи селлюлоза аст, ки бо роҳи этерификатсияи селлюлоза ба даст меояд. Он аз сабаби ғафсшавии аъло, эмульсия, суспензия, ташаккули филм, коллоиди муҳофизатӣ, нигоҳ доштани намӣ ва хосиятҳои часпак ба таври васеъ истифода мешавад. Он дар тараккиёти хочагии халк дар сохаи тадкикоти илмй ва саноатй, аз кабили озукаворй, доруворй, когазсозй, рангуборкунй, масолехи бинокорй, азхудкунии нефть, бофандагй ва комплектхои электронй роли калон мебозад. Дар ин мақола рафти тадқиқоти модификатсияи этерификатсияи селлюлоза баррасӣ шудааст.

Целлюлозаэфирполимери органикии дар табиат фаровонтарин мебошад. Он аз нав барқароршаванда, сабз ва биологӣ мувофиқ аст. Вай ашьёи хоми мухими техникам химия мебошад. Мувофиқи ивазкунандаҳои гуногуни молекула, ки аз реаксияи эфиризатсия ба даст омадааст, онро ба эфирҳои ягона ва омехта тақсим кардан мумкин аст. целлюлоза эфирҳо.Ана мо рафти тадкикотро оид ба синтези эфирхои ягона, аз чумла эфирхои алкилй, эфирхои гидроксиалкил, эфирхои карбоксиалкил ва эфирхои омехта дида мебарояд.

Калимаҳои калидӣ: целлюлоза эфир, эфиризатсия, эфири ягона, эфири омехта, пешрафти тадқиқот

1.Раксияи этерификатсияи селлюлоза

Реаксияи эфиризатсияи селлюлоза эфир муҳимтарин реаксияи ҳосилшавии селлюлоза мебошад. Этерификацияи селлюлоза як силсила ҳосилаҳое мебошад, ки дар натиҷаи реаксияи гурӯҳҳои гидроксилӣ дар занҷирҳои молекулавии селлюлоза бо агентҳои алкилизатсия дар шароити сілтӣ ҳосил мешаванд. Намудҳои зиёди маҳсулоти эфирии селлюлоза мавҷуданд, ки онҳоро мувофиқи ивазкунандаҳои гуногуни молекулаҳое, ки аз реаксияи эфиризатсия ба даст омадаанд, ба эфирҳои ягона ва эфирҳои омехта тақсим кардан мумкин аст. Эфирҳои ягонаро ба эфирҳои алкилӣ, эфирҳои гидроксиалкил ва карбоксиалкил тақсим кардан мумкин аст ва эфирҳои омехта ба эфирҳое мансубанд, ки ду ё зиёда гурӯҳҳои дар сохтори молекулавӣ алоқаманданд. Дар байни маҳсулоти эфирии селлюлоза карбоксиметил селлюлоза (CMC), гидроксиэтилселлюлоза (HEC), гидроксипропил селлюлоза (HPC), гидроксипропил метил селлюлоза (HPMC) намояндагӣ мекунанд, ки дар байни онҳо баъзе маҳсулотҳо тиҷоратӣ шудаанд.

2.Синтези эфири селлюлоза

2.1 Синтези як эфир

Ба эфирҳои якхела эфирҳои алкилӣ (монанди селлюлозаи этилӣ, целлюлоза пропилселлюлоза, фенилселлюлоза, цианетилселлюлоза ва ғ.), эфирҳои гидроксиалкилӣ (монанди гидроксиметилселлюлоза, гидроксиэтилселлюлоза ва ғ.), карбоксиалкилселулоза ба мисли карбоксиалкилселулоза, карбоксиалкилселулоза, ғайра).

2.1.1 Синтези эфирҳои алкилӣ

Берглунд ва дигарон аввал селлюлозаро бо маҳлули NaOH бо хлориди этил коркард карданд, баъд хлориди метилро дар ҳарорати 65 дараҷа илова карданд.°C то 90°C ва фишори аз 3bar то 15барро ташкил дод ва реаксия карда, эфири метилселлюлозаро ба вуҷуд овард. Ин усул метавонад хеле самаранок бошад Барои ба даст овардани эфирҳои дар об ҳалшавандаи метилселлюлоза бо дараҷаҳои гуногуни ивазкунӣ.

Этилцеллюлоза гранула ё хокаи термопластикии сафед аст. Молҳои умумӣ дорои 44% ~ 49% этокси. Дар аксари ҳалкунандаҳои органикӣ ҳал мешавад, дар об ҳал намешавад. селлюлоза ё пахта бо маҳлули обии 40% ~ 50% гидроксиди натрий линтер мекунад ва селлюлозаи ишқдор бо хлориди этилӣ этоксил карда шуд, то целлюлозаи этилӣ ҳосил шавад. бо усули яккадам бо реаксия кардани селлюлоза бо хлориди этили зиёдатӣ ва гидроксиди натрий, бо истифода аз толуол ҳамчун ҳалкунанда бомуваффақият селлюлозаи этилиро (ЕК) бо таркиби этокси 43,98% синтез кард. Толуол дар таҷриба ҳамчун ҳалкунанда истифода шудааст. Ҳангоми реаксияи этерификатсия он на танҳо паҳншавии хлориди этилиро ба селлюлозаи сілтӣ мусоидат мекунад, балки селлюлозаи этилии ивазшавандаро низ пароканда мекунад. Ҳангоми реаксия, қисми реаксиянашуда метавонад пайваста фош карда шавад, ки агенти этерификатсияро ба вуҷуд меорад, ба осонӣ ворид шудан аст, то реаксияи этилизатсия аз гетерогенӣ ба якхела табдил ёбад ва тақсимоти ҷойнишинҳо дар маҳсулот яксонтар бошад.

барои синтез кардани целлюлозаи этилӣ (EC) бромиди этилиро ҳамчун агенти этерификатсия ва тетрагидрофуран ҳамчун маҳлул истифода бурда, сохтори маҳсулотро бо спектроскопияи инфрасурх, резонанси магнитии ядроӣ ва хроматографияи гузариши гел тавсиф кардааст. Ҳисоб карда шудааст, ки дараҷаи ивазшавии селлюлозаи этилии синтезшуда тақрибан 2,5, тақсимоти массаи молекулавӣ танг ва дар ҳалкунандаҳои органикӣ хуб ҳалшаванда аст.

целлюлозаи цианэтил (ЦС) бо усулхои якхела ва гетерогенй бо истифода аз целлюлозаи дорой дарачахои гуногуни полимеризация ба сифати ашьёи хом ва бо рохи рехтани махлул ва пресскунии гарм материалхои мембранаи зиччи СЭК тайёр карда мешаванд. Мембранаҳои рахнашудаи CEC бо технологияи ҷудокунии фаза бо ҳалкунанда (NIPS) ва маводи мембранаи нанокомпозитии титанати барий/сианоэтилселлюлоза (BT/CEC) бо технологияи NIPS омода карда шуда, сохтор ва хосиятҳои онҳо омӯхта шуданд.

маҳлулкунандаи селлюлоза (махлули ишқӣ/мочевина)-ро ҳамчун муҳити реаксия барои якхела синтез кардани целлюлозаи цианэтилӣ (МСЭ) бо акрилонитрил ҳамчун агенти этерификатсия истифода бурда, оид ба сохтор, хосиятҳо ва татбиқи маҳсулот тадқиқот гузаронд. амиқ омӯхтан. Ва тавассути назорат кардани шароити гуногуни реаксия, як қатор CEC-ҳоро бо арзишҳои DS аз 0,26 то 1,81 ба даст овардан мумкин аст.

2.1.2 Синтези эфирҳои гидроксиалкил

Фан Ҷунлин ва дигарон дар реактори 500 литр селлюлозаи гидроксиэтилро (HEC) бо истифода аз пахтаи тозашуда ҳамчун ашёи хом ва 87,7% изопропанол-об ҳамчун ҳалкунанда тавассути як марҳила, безараргардонии зина ва этерификатсияи зина ба зина омода карданд. . Натиҷаҳо нишон доданд, ки селлюлозаи гидроксиэтилии омодашуда (HEC) дорои MS-и молярии 2,2-2,9 буда, ба ҳамон стандарти сифат бо маҳсулоти дараҷаи тиҷории Dows 250 HEC бо ивазкунии молярии 2,2-2,4 мерасад. Истифодаи HEC дар истеҳсоли рангҳои латекс метавонад хосиятҳои ташаккул ва ҳамворкунии рангҳои латексиро беҳтар кунад.

Лю Дан ва дигарон дар бораи бо усули нимхушки гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭС) ва хлориди 2,3-эпоксипропилтриметиламмоний (ГТА) дар зери таъсири катализи ишголй тайёр кардани целлюлозаи чоруми катионии намаки аммоний мухокима карданд. шароити эфир. Таъсири илова кардани эфири катионии гидроксиэтилселлюлоза ба когаз тахкик карда шуд. Натиҷаҳои таҷриба нишон медиҳанд, ки: дар селлюлоза сафедшудаи дарахти сахт, вақте ки дараҷаи ивазшавии эфири гидроксиэтилселлюлозаи катионӣ 0,26 аст, суръати умумии нигоҳдорӣ 9% ва филтратсияи об 14% меафзояд; дар селлюлозаи сахти сафедшуда, вақте ки миқдори эфири катионии гидроксиэтил селлюлоза 0,08% нахи селлюлозаро ташкил медиҳад, он дар коғаз таъсири назарраси мустаҳкамкунанда дорад; дарачаи ивазшавии эфири целлюлозаи катионй хар кадар зиёд бошад, зичии заряди катионй хамон кадар зиёд ва таъсири мустахкамкунанда хамон кадар бехтар мешавад.

Zhanhong усули синтези марҳилаи моеъро барои тайёр кардани селлюлозаи гидроксиэтил бо арзиши часпакии 5 истифода мебарад×104мПа·с ё бештар ва арзиши хокистар камтар аз 0,3% тавассути раванди ду марҳилаи алкализатсия ва эфиризатсия. Ду усули алкализатсия истифода бурда шуд. Усули аввал ин аст, ки ацетон ҳамчун ҳалкунанда истифода шавад. Ашьёи хоми селлюлоза бевосита дар консентратсияи муайяни маҳлули обии гидроксиди натрий асоснок карда мешавад. Пас аз анҷом додани реаксияи асосноккунӣ, агенти этерификатсия барои мустақиман анҷом додани реаксияи эфиризатсия илова карда мешавад. Усули дуюм ин аст, ки ашёи хоми селлюлоза дар мањлули обии гидроксиди натрий ва мочевина ишќор карда мешавад ва селлюлозаи ишќорї, ки бо ин усул тайёр карда шудааст, бояд пеш аз реаксияи этерификатсия фишурда шавад, то ки лимуи зиёдатї тоза карда шавад. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки омилҳо ба монанди миқдори интихобшудаи ҳалкунанда, миқдори оксиди этилен, вақти ишғолшавӣ, ҳарорат ва вақти реаксияи якум ва ҳарорат ва вақти реаксияи дуюм ба самаранокии онҳо таъсири калон доранд. аз махсулот.

Сю Цин ва дигарон. реаксияи этерификатсияи селлюлозаи сілтӣ ва оксиди пропиленро анҷом дода, бо усули фазаҳои газу сахт селлюлозаи гидроксипропилӣ (HPC) бо дараҷаи пасти ивазкунӣ синтез карда шуд. Таъсири фраксияи массаи оксиди пропилен, коэффитсиенти фишурдан ва ҳарорати эфиризатсия ба дараҷаи эфиризатсияи HPC ва самаранок истифода бурдани оксиди пропилен омӯхта шуд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки шароити беҳтарини синтези HPC фраксияи массаи оксиди пропиленӣ 20% (таносуби масса ба селлюлоза), таносуби экструзияи селлюлозаи ишқӣ 3,0 ва ҳарорати этерификатсия 60 мебошанд.°C. Санҷиши сохтори HPC аз ҷониби резонанси магнитии ҳастаӣ нишон медиҳад, ки дараҷаи etherification HPC аст, 0,23, меъёри истифодаи самараноки оксиди пропиленӣ 41,51%, ва занҷири молекулавии селлюлоза бомуваффақият бо гурӯҳҳои hydroxypropyl пайваст.

Конг Xingjie ва дигарон. селлюлозаи гидроксипропилро бо моеъи ионӣ ҳамчун ҳалкунанда барои амалӣ кардани реаксияи якхелаи селлюлоза бо мақсади амалӣ кардани танзими раванди реаксия ва маҳсулот омода кардааст. Дар рафти таҷриба моеъи синтетикии имидазолфосфати ионии 1, 3-диэтилимидазол диэтилфосфат барои маҳлули селлюлозаи микрокристаллӣ истифода шуд ва селлюлозаи гидроксипропилӣ тавассути сілтизатсия, эфиризатсия, кислотаҳо ва шустан ба даст оварда шуд.

2.1.3 Синтези эфирҳои карбоксиалкил

Аз ҳама хоси селлюлозаи карбоксиметил селлюлозаи карбоксиметил (CMC) мебошад. Маҳлули обии селлюлозаи карбоксиметилӣ вазифаҳои ғафсгардонӣ, ташаккули плёнка, пайвастшавӣ, нигоҳ доштани об, муҳофизати коллоидӣ, эмульсия ва суспензияро дорад ва дар шустан васеъ истифода мешавад. Доруворӣ, хӯрокворӣ, хамираи дандон, нассоҷӣ, полиграфӣ ва рангкунӣ, коғазсозӣ, нафт, истихроҷи маъдан, доруворӣ, сафолӣ, ҷузъҳои электронӣ, резина, ранг, пестисидҳо, косметика, чарм, пластикӣ ва пармакунии нафт ва ғайра.

Соли 1918 олмон Э.Янсен усули синтези целлюлозаи карбоксиметилро ихтироъ кард. Дар соли 1940 фабрикаи Каллеи ширкати немисии IG Farbeninaustrie истехсоли махсулоти саноатиро ба рох монд. Дар соли 1947 ширкати химиявии Wyandotle-и Иёлоти Муттаҳида раванди муттасили истеҳсолиро бомуваффақият таҳия кард. Мамлакати ман бори аввал соли 1958 дар заводи целлулоидхои Шанхай ба истехсолоти саноатии CMC дохил карда шуд. Целлюлоза карбоксиметил эфири целлюлозаест, ки аз пахтаи софшуда дар зери таъсири гидроксиди натрий ва кислотаи хлорацетити хосил карда мешавад. Усулҳои истеҳсоли саноатии онро метавон ба ду категория тақсим кард: усули обӣ ва усули ҳалкунанда аз рӯи васоити гуногуни эфиризатсия. Равандеро, ки об ҳамчун муҳити реаксия истифода мешавад, усули муҳити обӣ ва раванде, ки дар муҳити реаксия ҳалкунандаи органикӣ дорад, усули ҳалкунанда номида мешавад.

Бо амиқтар шудани тадқиқот ва пешрафти технология шароити нави реаксия дар синтези селлюлозаи карбоксиметилӣ татбиқ карда шуд ва системаи нави ҳалкунанда ба раванди реаксия ё сифати маҳсулот таъсири назаррас мерасонад. Олару ва дигарон. муайян кард, ки реаксияи карбоксиметилизатсияи селлюлоза бо истифода аз системаи омехтаи этанол-ацетон нисбат ба танҳо этанол ё ацетон беҳтар аст. Николсон ва дигарон. Дар система ЦМС бо дарачаи пасти ивазкунй тайёр карда шуд. Филипп ва дигарон CMC-и хеле ивазшударо бо тайёр карданд N-methylmorpholine-N оксиди ва N, N диметилацетамид/системаҳои ҳалкунандаи хлориди литий мутаносибан. Cai ва дигарон. усули тайёр кардани СМС-ро дар системаи халкунандаи NaOH/ мочевина кор карда баромад. Рамос ва дигарон. системаи моеъи ионии фториди DMSO/тетрабутиламмонийро ҳамчун ҳалкунанда барои карбоксиметилизатсия кардани ашёи хоми селлюлоза аз пахта ва сисал тоза карда, маҳсулоти CMC-ро бо дараҷаи ивазкунӣ то 2,17 ба даст овард. Чен Цзинхуан ва дигарон. селлюлозаи дорои консентратсияи баланди селлюлоза (20%) ба сифати ашёи хом, гидроксиди натрий ва акриламид ҳамчун реагентҳои модификация истифода бурда, дар вақт ва ҳарорати муқарраршуда реаксияи модификацияи карбоксиэтилизатсияро анҷом дод ва дар ниҳоят селлюлозаи карбоксиэтилиро ба даст овард. Миқдори карбоксиэтилии маҳсулоти тағирёфтаро тавассути тағир додани миқдори гидроксиди натрий ва акриламид танзим кардан мумкин аст.

2.2 Синтези эфирҳои омехта

Эфири селлюлозаи гидроксипропил метил як навъ эфири селлюлозаи ғайриқутбист, ки дар оби хунук ҳал мешавад, ки аз селлюлозаи табиӣ тавассути алкализатсия ва тағир додани этерификатсия ба даст омадааст. Он бо маҳлули гидроксиди натрий алкализатсия карда мешавад ва ба миқдори муайяни изопропанол ва ҳалкунандаи толуол илова карда мешавад, агенти этерификатсия, ки қабул мекунад хлориди метил ва оксиди пропилен аст.

Дай Мингюн ва дигарон. гидроксиэтилселлюлоза (HEC) -ро ҳамчун пояи полимери гидрофиликӣ истифода бурд ва агенти гидрофобизатори эфири бутилглицидилро (BGE) ба сутунмӯҳра тавассути реаксияи эфиризатсия барои танзими гурӯҳи бутилҳои гидрофобӣ пайваст кард. Дараҷаи ҷойгузинии гурӯҳ, то ки он дорои арзиши мувофиқи тавозуни гидрофиликӣ-липофилӣ бошад ва селлюлозаи 2-гидрокси-3-бутоксипропил гидроксиэтил (HBPEC) ба ҳарорат ҷавобгӯ бошад; хосияти ба ҳарорат ҷавобгӯ тайёр карда мешавад Маводҳои функсионалии дар асоси селлюлоза роҳи нави татбиқи маводи функсионалӣ дар соҳаҳои ҷудошавии устувори маводи мухаддир ва биологияро таъмин мекунанд.

Чен Янмин ва дигарон селлюлозаи гидроксиэтилро ҳамчун ашёи хом истифода бурда, дар системаи маҳлули изопропанол миқдори ками Na2B4O7-ро ба реактив барои реаксияи якхела барои тайёр кардани селлюлозаи омехтаи эфири гидроксиэтилкарбоксиметил илова карданд. Маҳсулот фавран дар об аст ва часпак устувор аст.

Ван Пэн пахтаи табиии тозашудаи селлюлозаро ҳамчун ашёи хоми асосӣ истифода мебарад ва як раванди этерификатсияро барои истеҳсоли селлюлозаи карбоксиметил гидроксипропил бо реаксияи яксон, часпакии баланд, муқовимати хуби кислота ва муқовимати намак тавассути реаксияҳои алкализатсия ва этерификатсия истифода мебарад. Бо истифода аз раванди этерификатсияи як қадам, селлюлозаи карбоксиметил гидроксипропил истеҳсолшуда муқовимати хуби намак, муқовимати кислота ва ҳалшавандагӣ дорад. Бо рохи тагйир додани микдори нисбии оксиди пропилен ва кислотаи хлорасетитй махсулоте тайёр кардан мумкин аст, ки таркиби карбоксиметил ва гидроксипропил гуногун доранд. Натиҷаҳои санҷиш нишон медиҳанд, ки селлюлозаи карбоксиметил гидроксипропил, ки бо усули якмарҳила истеҳсол мешавад, давраи кӯтоҳи истеҳсолӣ, истеъмоли ҳалкунандаи кам дорад ва маҳсулот ба намакҳои яквалентӣ ва дувалентӣ муқовимати аъло ва муқовимати хуби кислота дорад. Дар муқоиса бо дигар маҳсулоти эфирии селлюлоза, он дар соҳаи хӯрокворӣ ва истихроҷи нафт рақобатпазиртар аст.

Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) гуногунрангтарин ва беҳтарин дар байни ҳама намудҳои селлюлоза мебошад ва он инчунин як намояндаи хоси тиҷоратӣ дар байни эфирҳои омехта мебошад. Дар соли 1927 гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) бомуваффақият синтез ва ҷудо карда шуд. Дар соли 1938 ширкати Dow Chemical Co.-и Иёлоти Муттаҳида истеҳсоли саноатии селлюлозаи метилро ба роҳ монд ва тамғаи молии маъруфи "Метосел"-ро ​​ба вуҷуд овард. Истеҳсоли калони саноатии гидроксипропил метилселлюлоза дар Иёлоти Муттаҳида дар соли 1948 оғоз ёфт. Раванди истеҳсоли HPMC метавонад ба ду категория тақсим карда шавад: усули фазаи газӣ ва усули фазаи моеъ. Дар айни замон, кишварҳои пешрафта, аз қабили Аврупо, Амрико ва Ҷопон раванди марҳилаи газро бештар қабул мекунанд ва истеҳсоли дохилии HPMC асосан ба раванди фазаи моеъ асос ёфтааст.

Чжан Шуанцзян ва дигарон хокаи пахтаро ҳамчун ашёи хом тоза карда, онро бо гидроксиди натрий дар ҳалкунандаи миёнаи реаксия толуол ва изопропанол ишғол карданд, онро бо агенти этерификатсиякунанда оксиди пропилен ва хлориди метил реаксия карданд ва як навъ гидроксипропил метилтерали спирти селлюлоза омода карданд.

3. Дурнамо

Целлюлоза як ашёи муҳими кимиёвӣ ва кимиёвӣ мебошад, ки аз захираҳои бой, сабз ва аз ҷиҳати экологӣ тоза ва барқароршаванда аст. Ҳосилҳои модификацияи этерификатсияи селлюлоза дорои хосиятҳои аъло, доираи васеи истифода ва таъсири аълои истифода буда, ба талаботи хоҷагии халқ ба андозаи зиёд ҷавобгӯ мебошанд. Ва эхтиёчоти тараккиёти социалй бо пешрафти пай дар паи технологй ва дар оянда ба амал баровардани тичоратикунонй, агар ашьёи хоми синтетики ва усулхои синтетикии хосилшудаи селлюлоза бештар индустриалй гардонда шаванд, онхо пурратар истифода бурда, доираи васеътари истифодабарй ба амал бароварда мешаванд. Арзиш.